微机组装与维护/全国高职高专规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:328

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出版时间:2003-9

价格:26.00元

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isbn号码:9787030120380

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• 微机组装
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《现代嵌入式系统设计与应用》 本书导读：跨越理论与实践的桥梁，构建智能世界的基石 在信息技术日新月异的今天，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机、可穿戴设备到工业自动化、航空航天，无不闪耀着嵌入式技术的智慧光芒。传统的微机原理与组装维护知识固然是基础，但要真正掌握现代嵌入式系统的设计、开发与维护，必须深入了解当前主流的系统架构、软硬件协同设计理念以及最新的开发工具链。 《现代嵌入式系统设计与应用》正是这样一本应运而生、紧贴行业前沿的高等职业教育教材。它旨在为有志于从事嵌入式系统软硬件开发、物联网（IoT）应用、智能硬件设计与维护的技术人才，提供一套系统化、工程化的知识体系和实践指南。 --- 第一部分：嵌入式系统基础理论与架构革新 (The Foundations and Architectural Evolution) 本部分着重于建立对现代嵌入式系统的宏观认知，并深入解析支撑这些系统的核心理论框架。 第一章：嵌入式系统的概念、分类与发展趋势 本章首先界定现代嵌入式系统的内涵，区分其与通用计算机系统的根本差异，如实时性要求、资源受限性、专用性强等。我们将探讨嵌入式系统的多层次分类法（按实时性、按处理器类型、按应用领域），并重点分析当前驱动行业发展的关键趋势，如异构计算、边缘智能（Edge AI）的兴起，以及低功耗广域网（LPWAN）对嵌入式终端设计的影响。 第二章：嵌入式处理器核心架构深度解析 告别单纯的冯·诺依曼结构，本章聚焦于现代嵌入式系统中的主导处理器——Cortex-M/R/A 系列的内部结构与指令集特点。我们将详细剖析流水线技术、异常/中断管理机制、内存保护单元（MPU）的工作原理。对于需要更高性能的场景，将介绍多核异构处理器（如ARM+DSP/FPGA协同架构）的基本概念，及其在并行计算中的应用优势。 第三章：内存系统、总线结构与片上资源管理 嵌入式系统的性能往往受限于内存访问效率。本章深入探讨SRAM、DRAM（DDRx系列）的工作时序与刷新机制，以及缓存（Cache）的工作原理（直接映射、组关联、全关联）。同时，系统级总线架构（如AMBA AXI/AHB/APB）的层次设计思想将被详细阐述，理解不同总线在数据传输速率和连接设备类型上的权衡，是优化系统性能的关键。本章还将涵盖片上非易失性存储器（如eMMC, SPI Flash）的选型与驱动基础。 第四章：实时操作系统（RTOS）原理与选型 实时性是嵌入式系统的生命线。本章系统介绍RTOS的核心机制，包括任务调度算法（固定优先级、轮转、优先级继承/天顶协议等），任务间的通信与同步机制（信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组）。我们将以主流的RTOS内核（如FreeRTOS/RT-Thread）为例，分析其内核对象结构和上下文切换的流程。选择合适的RTOS，并正确配置其参数，是保障系统稳定性的核心技能。 --- 第二篇：嵌入式软件开发与工具链实践 (Software Development and Toolchain Mastery) 本部分将引导读者从硬件基础迈向软件实现，掌握现代嵌入式软件的工程化开发流程。 第五章：工具链的构建与交叉编译环境配置 现代嵌入式开发脱离不了交叉编译。本章详细讲解如何从零开始配置一个基于GCC/Clang的交叉编译工具链，包括目标架构（Target Architecture）的定义、链接器脚本（Linker Script）的解析与修改，以及如何处理库的依赖关系。理解编译、汇编、链接三个阶段的衔接，对于调试底层启动代码至关重要。 第六章：启动代码、中断服务与底层驱动开发 系统上电后，启动代码（Startup Code）负责初始化CPU寄存器、堆栈、内存和时钟系统，并将控制权移交给C语言的`main`函数。本章将详细解析启动流程，并重点讲解中断服务程序（ISR）的设计原则，强调中断延迟、重入性（Reentrancy）和上下文保存/恢复的要求。同时，涵盖基础的GPIO、定时器和串口（UART）等片上外设的驱动程序编写实践。 第七章：设备驱动模型与Linux内核基础 对于基于更高性能应用处理器（如Cortex-A系列）的嵌入式系统，Linux操作系统是首选平台。本章介绍Linux设备驱动的模型（字符设备、块设备、网络设备），重点解析设备树（Device Tree）在描述硬件拓扑结构中的作用及其语法规范。通过实例，学习如何为新的硬件模块编写符合内核规范的驱动程序。 第八章：嵌入式软件调试与故障排除技术 软件的健壮性依赖于高效的调试手段。本章将系统介绍JTAG/SWD调试接口的工作原理，以及如何使用OpenOCD、GDB等工具进行断点设置、寄存器查看、内存跟踪。此外，还将探讨基于打印输出（Printf Debugging）、逻辑分析仪、示波器在定位硬件与软件交界处问题的综合应用。 --- 第三篇：系统集成、通信协议与前沿应用 (System Integration, Protocols, and Emerging Applications) 本部分将视野拓展到整个系统层面，关注数据传输、网络接入以及新兴的智能应用。 第九章：嵌入式系统通信协议栈详解 现代嵌入式设备很少是孤立的。本章系统梳理嵌入式领域常用的通信协议： 1. 近场通信： I2C/SPI的精确时序控制与多主/多从配置。 2. 长距离串行通信： CAN总线在工业控制和汽车电子中的应用规范与帧结构。 3. 网络通信基础： TCP/IP协议栈在嵌入式Linux中的移植与轻量级协议（如MQTT、CoAP）在资源受限设备上的实现。 第十章：电源管理、功耗优化与系统可靠性设计 功耗是移动和电池供电设备设计的核心挑战。本章深入探讨电源域划分、时钟门控（Clock Gating）、低功耗模式（Sleep/Deep Sleep）的配置策略。此外，系统可靠性设计，包括看门狗（WDT）的应用、电源稳压器的选型、电磁兼容性（EMC）的基本概念，将作为系统工程化的重要组成部分进行讲解。 第十一章：嵌入式视觉与边缘计算入门 随着AI的发展，嵌入式视觉已成为热点。本章介绍嵌入式系统处理图像数据的基本流程，包括图像采集（如MIPI CSI/并行接口）、图像预处理技术。重点关注如何在嵌入式平台（如支持NN加速器的SoC）上部署轻量级的神经网络模型（如TensorFlow Lite for Microcontrollers），实现实时目标检测或图像分类。 第十二章：物联网（IoT）平台集成与数据安全 本章讨论嵌入式设备如何接入云端平台。涵盖数据采集、协议转换（如Modbus转MQTT）的实现。更重要的是，强调数据在传输和存储中的安全问题，包括设备身份认证机制（如TLS/DTLS握手）、固件更新（OTA）的安全验证流程，确保系统在互联世界中的安全运行。 --- 结语：面向未来的工程师 本书的编写基于大量的工程实践经验，力求将晦涩的底层原理与实际应用案例紧密结合。它不仅仅是一本描述“如何组装和维护”的参考书，更是一本指导读者“如何设计、如何优化和如何解决复杂工程问题”的实战手册。学完此书，读者将具备独立搭建、开发和维护高性能、高可靠性嵌入式系统的核心能力，为步入智能制造、智能家居、智能汽车等高新技术领域打下坚实的基础。

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