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微處理器：C語言與PIC18微控制器
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微處理器：C語言與PIC18微控制器

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內容簡介

　　本書提供機電工程領域學生或專業人士學習微處理器的入門基礎。從數位電路與C語言的簡介、微處理器的架構、記憶體的規劃使用、C語言的編譯與程式撰寫，到各種基礎或先進的周邊功能介紹與使用，藉由Microchip PIC18F45K22 8位元微控制器為範例，完整的介紹使用微處理器的概念與方法。利用Microchip MPLAB X IDE/XC8/MCC等C語言開發工具與教學範例，深入且精確地引導讀者學習微處理器的設計、架構與運作的基礎原理，以及使用C語言開發應用的實務案例。
 
　　除了各個章節的介紹外，本書利用教學實驗板與C語言範例程式詳細的說明各項微處理器功能的使用方式，並在實驗板上實現各項基礎功能的應用開發。本書除了提供讀者學習的實務案例外，也可以做為未來自行開發微處理器應用的設計參考；不但適合作為初學者以C語言作為微處理器入門的學習教材，也可以作為專業人員的參考資料與開發應用程式範例。
 

作者介紹

作者簡介
 
曾百由
 
　　現職：
　　國立臺北科技大學機械工程學系副教授
 
　　學歷：
　　國立交通大學機械工程學士(輔系：控制工程學系)
　　美國壬色列理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute)機械工程碩士、博士
 
　　重要經歷：
　　美國喬治亞理工學院研究學者
　　波音公司技術專家
 
　　相關著作：
　　dsPIC數位訊號控制器原理與應用─MPLAB C30開發實務
　　微處理器原理與應用─組合語言與PIC18微控制器
　　微處理器原理與應用─C語言與PIC18微控制器
　　自動化控制元件設計與應用─台達PLC/HMI/SERVO應用開發
 

目錄

第一章 微處理器與PIC18微控制器簡介   
1.1 微處理器簡介
1.2 數位運算觀念
1.3 邏輯電路
1.4 組合邏輯
1.5 順序邏輯
1.6 數值的邏輯計算
1.7 PIC系列微控制器簡介
1.8 Microchip® 產品的優勢
1.9 PIC18 系列微控制器簡介
1.10 PIC18F45K22 微控制器腳位功能
1.11 PIC18F45K22 微控制器程式記憶體架構

第二章 組合語言指令   
2.1 PIC18 系列微處理器指令集
2.2 常用的虛擬指令

第三章 資料記憶體架構   
3.1 資料記憶體組成架構
3.2 資料記憶體的擷取區塊
3.3 資料記憶體直接定址法
3.4 資料記憶體間接定址法
3.5 狀態暫存器與重置控制暫存器

第四章 C程式語言與XC8編譯器   
4.1 C 程式語言簡介
4.2 C 程式語言檔的基本格式
4.3 變數型別與變數宣告
4.4 函式結構
4.5 陣列
4.6 結構變數
4.7 集合宣告
4.8 指標
4.9 MPLAB   XC8 編譯器簡介
4.10 XC8 編譯器程式語言功能與特性
4.11 MPLAB   XC8 編譯器特定的 C 語言功能
4.12 嵌入式組合語言指令
4.13 #pragma
4.14 特定微控制器的表頭檔
4.15 MPLAB   XC8 的函式處理方式
4.16 混合 C 語言及組合語言程式碼
4.17 中斷執行程式的宣告
4.18 MPLAB   XC8 函式庫
4.19 MPLAB Code Configurator, MCC程式設定器

第五章 PIC微控制器實驗板   
5.1 PIC 微控制器實驗板元件配置與電路規劃
5.2 PIC 微控制器實驗板各部電路說明

第六章 數位輸出入埠   
6.1 數位輸出入埠的架構
6.2 多工使用的輸出入埠
6.3 建立一個C語言程式的專案
6.4 數位輸出
6.5 數位輸入
6.6 受控模式的並列式輸出入埠

第七章 PIC18微控制器系統功能與硬體設定   
7.1 微控制器系統功能
7.2 設定位元
7.3 調整設定位元
7.4 震盪器的設定
7.5 監視計時器
7.6 睡眠模式
7.7 閒置模式
7.8 特殊的時序控制功能

第八章 中斷與周邊功能運用   
8.1 基本的周邊功能概念
8.2 計數的觀念
8.3 TIMER0計數器／計時器
8.4 中斷
8.5 中斷過程中的資料暫存器儲存
8.6 中斷事件訊號
8.7 使用MPLAB Code Configurator, MCC程式產生器撰寫程式

第九章 計時器／計數器   
9.1 TIMER0 計時器／計數器
9.2 TIMER1/3/5 計時器／計數器
9.3 TIMER2/4/6 計時器／計數器

第十章 類比訊號模組   
10.1 內部固定參考電壓
10.2 數位轉類比訊號轉換器
10.3 10 位元類比數位訊號轉換模組
10.4 類比訊號比較器

第十一章 CCP模組   
11.1 傳統的 PIC18 系列微控制器 CCP 模組
11.2 輸入訊號捕捉模式
11.3 輸出訊號比較模式
11.4 CCP 模組的基本 PWM 模式
11.5 加強型 ECCP 模組的 PWM 控制

第十二章 通用非同步接收傳輸模組   
12.1 通用同步／非同步接收傳輸簡介
12.2 鮑率產生器
12.3 加強的 EUSART 模組功能

第十三章 EEPROM資料記憶體   
13.1 EEPROM 資料記憶體讀寫管理
13.2 讀寫 EEPROM 記憶體資料

第十四章 LCD液晶顯示器   
14.1 液晶顯示器的驅動方式

第十五章 微控制器的同步串列通訊   
15.1 通訊傳輸的分類
15.2 同步串列傳輸介面模組

附錄A Microchip開發工具   
A.1 Microchip開發工具概況
A.2 MPLAB X IDE整合式開發環境
A.3 建立程式碼
A.4 MPLAB X IDE軟體模擬器
A.5 MPLAB ICD4與PICkit4線上除錯燒錄器
A.6 軟體燒錄程式Bootloader

附錄B 參考文獻   
看更多
 

序

序
 
　　「學習究竟是要登高望遠還是始於卑爾？」恐怕是教育界爭論不停的話題。
 
　　在科技發展快速，應用複雜的現代社會中，C語言是工程界中最普遍的應用程式撰寫工具，在高階微處理器應用中也需要使用C語言作為開發工具。因此許多人在使用微處理器時，就直接以C語言作為微處理器開發工具，而這樣的作法往往排除了學習微處理器的硬體架構及運作觀念，導致僅僅學習到使用既有的作業系統、應用函式庫撰寫應用程式，而忽略了微處理器的特性。最終只是利用執行速率更高的硬體來掩飾軟體或設計上的缺失。甚至於當沒有第三方提供對應的硬體或函式庫時，許多工程師便一籌莫展，因為他們只具備程式撰寫的技能，而不具備微處理器的基礎知識。所以學習目標的訂定是很重要的。聞道有先後，術業有專攻。作為教育界的一員，需要把先學到的知識，傳授給後進學員；學習者也要了解自己所需要的專業知識，這樣社會才會分工合作，一起進步。
 
　　可惜現代教育制度因為法規、科系、課程等等的分配與限制，許多課程無法連貫而有賴學習者自我規劃；作為教育者也只能盡力將所學以適當的形式記錄，讓讀者自行研讀。這本書就是基於讓有心的讀者不要只是一昧地在網路上尋找解決方案，而能夠培養自己的基礎能力；希望在使用C語言作為工具學習微處理器的同時，仍然可以了解其硬體的功能特性與使用方式，作為未來開發應用程式的基礎。雖然心中仍深信微處理器的基礎學習必須要從電子學、數位電路、組合語言等等的基礎課程開始。
 
　　萬丈高樓平地起。以專業人員為生涯規劃的同好，在登高望遠的同時，如果也能夠細細品味一磚一瓦的巧思與技法，除了讚嘆蒼穹美景之餘，不也能夠在需要另起爐灶時，旁徵博引、自由揮灑，可以海闊天空地創造另一個精采的作品？
 
　　希望這一次的努力可以讓另一個世代的學子有機會更上一層樓。也感謝所有一起付出辛勞與協助的夥伴。
看更多
 

詳細資料

  • ISBN：9789865222277
  • 規格：平裝 / 500頁 / 19 x 26 x 2.5 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地：台灣
 

內容連載

CHAPTER 1 微處理器與PIC18微控制器簡介
 
1.1　微處理器簡介
 
數位運算的濫觴要從1940年代早期的電腦雛形開始。早期的電腦使用真空管以及相關電路來組成數學運算與邏輯運算的數位電路，這些龐大的電路元件所組成的電腦大到足以占據一個數十坪的房間，但卻只能作簡單的基礎運算。一直到1947年，貝爾實驗室所發明的電晶體取代了早期的真空管，有效地降低了數位電路的大小以及消耗功率，逐漸地提高了電腦的使用率與普遍性。從此之後，隨著積體電路（Integrated Circuit, IC）的發明，大量的數位電路不但可以被建立在一個微小的矽晶片上，而且同樣的電路也可以一次大量重複製作在同一個矽晶圓上，使得數位電路的應用隨著成本的降低與品質的穩定，廣泛地進入到一般大眾的生活中。
 
在數位電路發展的過程中，所謂的微處理器（microprocessor）這個名詞首先被應用在Intel®於1971年所發展的4004晶片組。這個晶片組能夠執行4位元大小的指令並儲存輸出入資料於相關的記憶體中。相較於當時的電腦，所謂的「微」處理器在功能與尺寸上，當然是相當的微小。但是隨著積體電路的發達，微處理器的功能卻發展得越來越龐大，而主要的發展可以分為兩個系統。
 
第一個系統發展的方向主要強調強大的運算功能，因此硬體上將使用較多的電晶體來建立高位元數的資料通道、運算元件與記憶體，並且支援非常龐大的記憶空間定址。這一類的微處理器通常被歸類為一般用途微處理器，它本身只負責數學邏輯運算的工作以及資料的定址，通常會搭配著外部的相關元件以及程式資料記憶體一起使用。藉由這些外部輔助的相關元件，或稱為晶片組（chipset），使得一般用途微處理器可以與其他記憶體或輸出入元件溝通，以達到使用者設計要求的目的。例如在一般個人電腦中常見的Core®及Pentium® 處理器，也就是所謂的CPU（Central Processing Unit），便是屬於這一類的一般用途微處理器。

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