具体描述
本书从项目开发必备的知识和原则入手，全面系统地介绍了Delphi在工程开发中的编程知识、方法和技巧。全书共分为12章，主要内容包括：Delphi基础知识与应用、函数在工程开发中的典型应用、可视化界面设计、文件与文件系统在程序开发中的应用、图形与多媒体技术在开发中的应用、注册表与操作系统编程、SQL在程序开发中的应用、数据库连接与访问技术、数据控制组件与报表打印、网络与Internet程序设计、中小企业管理程序设计及车辆管理系统程序设计等内容。本书注重所讲知识的工程应用，使读者在掌握Delphi软件的同时，能够快速掌握工程项目开发的思路、方法和经验，并轻松解决项目开发中出现的问题。 为方便读者学习，本书配套光盘中包含了书中所有实例的源代码，所有程序在Windows XP下通过。 本书注重工程实践、实用性强，是各级程序开发人员不可多得的参考书，也可供大中专院校师生学习参考。
《现代嵌入式系统设计与实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入的现代嵌入式系统设计与实现方法论，涵盖从硬件选型、底层驱动开发到上层应用构建的完整流程。全书以实践驱动，紧密结合当前业界主流的技术栈和工程挑战，旨在帮助工程师和技术爱好者构建出高性能、高可靠性、低功耗的嵌入式产品。 本书结构清晰，内容详实，共分为六大部分，共十六章。 --- 第一部分：嵌入式系统基础与硬件平台选型（第1章至第3章） 本部分为后续深入开发奠定坚实的理论和实践基础。 第1章：嵌入式系统概述与体系结构 本章首先界定了现代嵌入式系统的概念、特点及其在物联网（IoT）、工业控制、汽车电子等领域的广泛应用。重点剖析了嵌入式系统的典型架构，包括微控制器（MCU）、微处理器（MPU）和片上系统（SoC）的结构差异与优势对比。深入探讨了嵌入式系统的核心资源限制性（功耗、内存、处理能力）对设计决策的影响。此外，本章还详细介绍了实时性要求在系统设计中的重要性，并初步引入了实时操作系统（RTOS）的基本概念。 第2章：主流微控制器（MCU）架构深度解析 本章聚焦于当前市场上最流行的MCU系列，如基于ARM Cortex-M系列的STM32、NXP Kinetis以及其他特定应用领域的8位/16位MCU。详细讲解了Cortex-M内核的流水线结构、中断管理单元（NVIC）的工作原理以及存储器保护单元（MPU）。通过对比不同系列MCU的片上资源（定时器、ADC/DAC、通信接口），指导读者如何根据项目需求进行精确的硬件选型，避免资源浪费或性能瓶颈。 第3章：电源管理与低功耗设计技术 功耗是嵌入式设备，特别是电池供电设备的关键指标。本章系统阐述了电源系统的基本构成，包括LDO与DC-DC转换器的选择与应用。重点讲解了MCU的多种低功耗模式（睡眠、停止、待机），以及如何通过软件策略（如时钟门控、电源域划分）实现动态功耗优化。此外，还引入了能源采集（Energy Harvesting）的基本概念及其在超低功耗节点中的潜在应用。 --- 第二部分：底层驱动开发与硬件交互（第4章至第7章） 本部分侧重于如何编写高效、健壮的底层代码，实现对片上和片外资源的精确控制。 第4章：C语言在嵌入式开发中的高级应用 虽然C语言是嵌入式开发的主流语言，但其在资源受限环境下的使用需要技巧。本章探讨了C语言的指针操作、位域（Bit Field）的使用、内存对齐问题以及`volatile`关键字的正确使用场景，特别是在处理硬件寄存器和中断服务程序（ISR）时。此外，还讨论了函数内联、常量存储区的优化技巧，以减小代码体积并提高执行效率。 第5章：中断系统与精确时序控制 实时性是嵌入式系统的生命线。本章深入剖析了MCU中断控制器（如NVIC）的配置流程，包括中断优先级分组、竞争性中断的处理机制。通过实例演示如何利用定时器和PWM模块实现精确的周期性任务调度和波形生成。重点讲解了中断服务程序（ISR）的编写规范，确保其简洁高效，避免对主程序流程造成不可预测的延迟。 第6章：通信协议栈的硬件级实现 本章详细讲解了嵌入式系统中常用的串行通信接口的底层驱动开发，包括UART、SPI、I2C。针对每个接口，不仅描述了其工作原理，还提供了寄存器级编程的示例代码，指导读者如何配置波特率、数据帧格式以及处理奇偶校验等细节。对于更复杂的接口如CAN和Ethernet MAC的初始化，也进行了原理性的阐述。 第7章：存储器接口与数据持久化 嵌入式系统需要可靠的数据存储。本章介绍了外部非易失性存储器的接口技术，如NOR/NAND Flash、EEPROM以及SD/eMMC卡。重点讨论了如何编写稳定的Flash读写驱动，特别是针对Flash的擦除/编程时序要求。对于数据持久化，本章详细分析了文件系统的引入（如FATFS）与裸机环境下的简单扇区管理方案的优劣。 --- 第三部分：实时操作系统（RTOS）与任务调度（第8章至第10章） 本部分是现代复杂嵌入式应用的核心，专注于如何使用RTOS提升系统的并发性、可维护性和可预测性。 第8章：RTOS核心概念与FreeRTOS实战 本章以业界广泛使用的FreeRTOS为例，系统介绍RTOS的基本概念，包括任务（Task）、上下文切换、任务状态管理。详细讲解了任务的创建、优先级设置与删除的最佳实践。通过对内核源码中关键数据结构（如TCB）的分析，帮助读者理解内核调度的底层机制。 第9章：任务间通信与同步机制 并发编程中，同步和通信是保证数据一致性的关键。本章全面覆盖了FreeRTOS提供的同步原语：信号量（Semaphore，包括二值和计数）、互斥锁（Mutex）及其在临界区保护中的应用。重点分析了消息队列（Queue）和事件组（Event Group）的使用场景，并深入讨论了“优先级反转”问题及其解决方案（如优先级继承协议）。 第10章：定时管理、软件定时器与系统资源管理 本章探讨了RTOS环境下的时间管理。除了标准的系统节拍（Tick）外，详细介绍了软件定时器（Software Timer）的实现原理和使用规范，适用于那些不需要精确到中断周期的周期性任务。此外，还讨论了堆内存管理策略（如内存池与动态分配）在RTOS中的挑战与优化。 --- 第四部分：嵌入式软件架构与设计模式（第11章至第13章） 本部分将视角从底层代码提升到系统级的软件工程，强调代码的模块化、可测试性和可扩展性。 第11章：分层驱动模型与硬件抽象层（HAL） 为了实现代码的可移植性和解耦，本章详细介绍了如何构建一个健壮的硬件抽象层（HAL）。这包括对寄存器访问层的封装、标准API的设计，以及如何通过接口定义（Interface Definition）确保上层应用不依赖于特定的硬件平台。通过案例展示，如何使用宏和条件编译实现跨平台兼容性。 第12章：嵌入式软件设计模式的应用 面向对象的设计思想在嵌入式领域也日益重要。本章重点介绍几种适用于资源受限环境的设计模式，如：状态机模式（State Machine）在协议解析和设备控制中的应用；观察者模式（Observer）用于事件驱动的系统架构；以及单例模式（Singleton）在全局资源管理中的合理使用。 第13章：固件更新（OTA）与安全启动机制 随着设备联网，固件的空中升级（OTA）成为标准需求。本章详细介绍了OTA的基本流程，包括双备份分区策略、下载与验证机制。对于安全性，本章引入了安全启动（Secure Boot）的基本概念，讨论了如何使用硬件信任根（RoT）和代码签名来确保只有授权的固件才能在设备上运行。 --- 第五部分：调试、测试与性能分析（第14章至第15章） 高效的开发离不开强大的调试和验证手段。本部分提供了从仿真到实际部署的全方位工具链介绍。 第14章：高级调试技术与工具链使用 本章深入探讨了硬件调试工具的使用，如JTAG/SWD接口的原理和配置。重点介绍了调试器（Debugger）的高级功能，如硬件断点、观察点（Watchpoint）的设置，以及程序跟踪（Tracing）技术在分析复杂时序问题时的应用。同时，还讲解了使用GDB配合特定IDE进行远程调试的实用技巧。 第15章：嵌入式系统的单元测试与集成测试 软件质量依赖于严格的测试。本章介绍了如何在嵌入式环境中实现可测试性，包括使用Mocks和Stubs来隔离对硬件的依赖。详细讲解了诸如Ceptest、Unity等轻量级单元测试框架的集成方法，以及如何利用CANoe或自定义的硬件在环（HIL）平台进行系统级集成测试。 --- 第六部分：特定领域应用拓展（第16章） 第16章：嵌入式网络通信与边缘计算简介 本章展望了嵌入式系统向网络化和智能化发展的趋势。简要介绍了嵌入式设备接入MQTT、CoAP等轻量级物联网协议的实现方法。对于边缘计算的概念，探讨了如何在资源受限的MCU上部署简单的机器学习推理模型（如TinyML）以实现本地数据处理和决策，为构建智能终端提供初步指导。 --- 总结 本书内容组织遵循“理论→实践→架构→验证”的逻辑链条，不仅教授读者如何操作特定的芯片或开发板，更重要的是培养其系统级的分析和设计能力，以应对未来不断演进的嵌入式系统挑战。本书适合具有C语言基础的电子工程、计算机科学专业学生，以及希望系统提升嵌入式开发技能的工程师和技术人员。
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