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出版者:清华大学出版社

作者:王达

出品人:

页数:428

译者:

出版时间:2003-6-1

价格:42.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302065739

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 远程控制
• 网络安全
• 系统编程
• 网络编程
• 控制系统
• 嵌入式系统
• 物联网
• 信息安全
• 技术教程

好的，这是为您创作的一份关于《深入理解嵌入式系统设计与实践》的图书简介，完全不涉及“计算机网络远程控制”的内容，力求细节丰富，展现专业性： --- 图书简介：《深入理解嵌入式系统设计与实践》 —— 从理论基石到前沿应用的全面技术指南 引言：驾驭下一代智能硬件的核心驱动力 在万物互联（IoE）和人工智能（AIoT）浪潮席卷的今天，嵌入式系统已不再是简单的微控制器集合，而是驱动智能手机、工业自动化、医疗设备、自动驾驶汽车乃至空间探索的核心计算平台。它们是连接物理世界与数字世界的桥梁，对实时性、可靠性、功耗和成本的极端要求，使得嵌入式系统设计成为现代工程领域中最具挑战性和回报的学科之一。 《深入理解嵌入式系统设计与实践》正是为了应对这一复杂性而诞生的权威性专著。本书旨在为电子工程、计算机科学、自动化等领域的工程师、研究人员和高阶学生提供一个从底层硬件架构解析到高级软件框架构建的完整知识体系。我们不满足于表面的功能介绍，而是力求揭示驱动这些复杂系统高效稳定运行的深层原理与工程实践。 第一部分：嵌入式系统的基石——硬件架构与底层交互 本部分聚焦于嵌入式系统的硬件基础，这是理解一切软件设计的前提。我们将进行一次深入的“钻探”，探究那些在芯片内部默默工作的核心机制。 第1章：微处理器与微控制器选型策略 我们详细剖析了主流的嵌入式处理器架构——从经典的CISC到高能效的RISC-V，以及ARM Cortex-M/R/A系列的异同与适用场景。重点在于解析流水线深度、缓存一致性协议（如MESI）、内存保护单元（MPU）和内存管理单元（MMU）的工作机制。我们提供了一套量化评估标准，指导读者如何根据功耗预算、实时性要求和成本目标，做出最优的芯片选型决策。 第2章：存储体系与总线结构精解 嵌入式系统的性能瓶颈往往出现在数据搬运上。本章深入讲解了从片上SRAM、Flash（NOR/NAND）到外部DDR SDRAM的层次化存储结构。特别地，我们将详细分析Axiom总线（AMBA AXI/ACE）的事务机制、仲裁策略与突发传输效率。通过硬件描述语言（HDL）的视角，辅助读者理解DMA控制器如何高效地在内存与外设之间实现零CPU干预的数据交换。 第3章：实时时钟、中断与低功耗设计 实时性是嵌入式系统的灵魂。本章详细解析了中断控制器（如NVIC/GIC）的优先级分组、嵌套中断处理流程，以及如何使用定时器和看门狗实现精确的时间控制。在低功耗方面，我们不仅仅讨论简单的睡眠模式，而是深入到时钟门控、电源域切换、动态电压与频率调节（DVFS）策略，并结合实际案例展示如何将待机功耗降至微安级别。 第二部分：嵌入式软件的构建——从裸机到实时操作系统 硬件准备就绪后，软件的效率和可靠性决定了系统的成败。本部分侧重于操作系统层面的设计、驱动开发和软件架构的构建。 第4章：裸机编程与启动代码的艺术 对于资源极其受限的系统，裸机编程是最高效的实现方式。本章详述了启动序列（Boot Sequence）的每一步——从上电复位到初始化堆栈、内存映射、外设时钟使能的过程。我们将解析Linker Script（链接器脚本）的编写规则，这是确保代码和数据在特定内存地址正确加载的关键技术。 第5章：实时操作系统（RTOS）内核深度剖析 本书选取FreeRTOS、Zephyr等主流RTOS进行深入剖析。核心内容包括：任务调度算法（抢占式、时间片、混合模式）的实现细节、信号量与互斥锁的原子操作、消息队列与事件组的同步机制。我们重点讨论了“优先级反转”问题的成因及解决方案（如PCP/BMP协议），确保读者能够构建无死锁、高确定性的多任务系统。 第6章：设备驱动程序（Device Driver）的工程化开发 驱动程序是连接OS与特定硬件的桥梁。本章遵循“硬件抽象层（HAL）”的设计理念，指导读者如何开发健壮、可移植的驱动程序。内容涵盖I2C、SPI、UART等常见总线的协议栈实现、中断服务程序（ISR）的最佳实践，以及如何利用内核提供的API安全地访问硬件资源，避免竞态条件。 第三部分：高级主题与前沿应用实践 现代嵌入式系统正朝着智能化、网络化和安全化方向发展。本部分着眼于系统集成、性能优化和面向未来的技术趋势。 第7章：内存管理与系统可靠性设计 对于运行Linux或复杂RTOS的系统，内存保护至关重要。本章详述MMU的页表管理、虚拟地址到物理地址的转换过程，以及如何设计和处理缺页异常（Page Fault）。在可靠性方面，我们将探讨看门狗与异常处理框架的设计，实现系统级的自愈能力。 第8章：嵌入式机器学习（TinyML）的部署挑战 随着AI需求的增长，将模型部署到资源受限的边缘设备上成为新的焦点。本章不讨论模型训练，而是聚焦于模型的量化（Quantization）、剪枝（Pruning）技术，以及如何使用TensorFlow Lite Micro或定制的推理引擎，实现高能效的边缘推理，并分析模型部署中的内存和计算瓶颈。 第9章：嵌入式系统的信息安全基础 嵌入式设备正成为网络攻击的新目标。本章系统地介绍了嵌入式安全的需求与威胁模型。我们将讲解安全启动（Secure Boot）的机制、可信执行环境（TEE）的基本概念、固件加密存储的最佳实践，以及如何利用硬件安全模块（HSM）来保护密钥和敏感数据。 总结：面向未来的系统架构师 《深入理解嵌入式系统设计与实践》不仅是一本技术手册，更是一份面向未来挑战的思维导图。通过本书的学习，读者将能够： 精通底层硬件接口与处理器架构的交互逻辑。 掌握实时操作系统的内核原理与高效应用开发技巧。 设计出兼顾高性能、低功耗和高可靠性的复杂嵌入式解决方案。 理解当前及未来嵌入式系统在AI和信息安全领域面临的关键工程难题。 本书案例丰富，代码示例经过严格测试，力求将深奥的理论知识转化为工程师手中可用的、解决实际问题的工具。无论您是刚刚接触嵌入式领域的后起之秀，还是寻求系统架构突破的资深专家，本书都将是您迈向下一代智能硬件设计领域的坚实阶梯。

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