具体描述
本书阐述数字系统设计方法和可编程逻辑器件PLD的应用技术。引导读者从一般数字功能电路设计转向数字系统设计；从传统的定制通用集成电路的应用转向用户半定制的PLD的应用；从单纯的硬件设计转向硬件高度渗透的设计方法。从而了解数不清字技术的新发展，新思路，新器件，拓宽软硬件设计的知识面，提高设计能力。本书是编者在汇总了近几年从中数字系统设计和PLD应用技术教学及科研成果的基础上编写的，取材丰富，概念清晰，既有较高的起点和概括，也有很好的实用参考价值。书中软、硬件结合恰当，有一定的前沿性和新颖性。全书文字流畅，图、文、表紧密结合，可读性强。
本书共8章，每章之后均有丰富的习题供读者选做。第8章提供12个上机实验题，供不同层次教学需求和读者选用。书末有附录，简明介绍各种HDPLD典型器件和一种典型软件开发系统，供读者和设计者参考。
本书可作为高等学校电子信息类、电气信息类、计算机类各专业的教科书，同时也是上述学科及其他相关学科工程技术人员很好的实用参考书。
探寻信息时代的基石：微处理器系统与嵌入式开发前沿 本书聚焦于现代电子信息系统的核心——微处理器架构、指令集原理、操作系统接口以及嵌入式系统的高级应用与实践。 本书旨在为读者提供一个从底层硬件逻辑到复杂软件实现的全景式视角，深度剖析当代信息处理技术如何从基础的逻辑门运算演化为驱动万物互联的智能平台。 我们首先将目光投向高性能计算的基石：现代CPU架构。本书将详细剖析冯·诺依曼与哈佛架构的演进，深入探讨流水线技术、超标量执行、分支预测等提升指令级并行性的关键技术。读者将学习如何通过深入理解缓存层次结构（L1、L2、L3 Cache）及其一致性协议（如MESI），优化程序性能，减少内存延迟。对于指令集架构（ISA），本书将侧重于分析RISC-V架构的开放性与模块化设计哲学，对比其与传统CISC（如x86）的优劣，并讲解如何利用汇编语言编写高效、资源受限环境下的底层代码。 紧接着，我们将进入系统软件层面的核心——操作系统原理与接口。本书将不偏离对硬件的理解，系统地阐述进程与线程管理、内存的虚拟化技术（分页与分段）、I/O系统的中断驱动机制以及文件系统的设计与实现。重点将放在操作系统内核如何与处理器特权级（用户态与内核态）协同工作，以及系统调用（System Call）在用户程序与内核资源之间建立的安全桥梁作用。针对嵌入式应用，我们将详细分析实时操作系统（RTOS）的调度算法（如固定优先级、轮转、最短剩余时间优先），并结合FreeRTOS或Zephyr等实际案例，展示如何在资源受限的环境下保证任务调度的确定性和低延迟。 本书的重点内容之一是嵌入式系统的高级设计与外设交互。我们将超越简单的GPIO控制，深入研究总线架构，包括SPI、I2C、CAN、Ethernet MAC的底层协议栈。对于高速数据传输，我们将详细解析DMA（直接内存访问）的工作原理，阐明其如何通过卸载CPU负担来实现高吞吐量的数据搬运。 在传感器融合与实时控制章节，我们将探讨如何利用高精度模数转换器（ADC）处理模拟信号，并结合定时器/脉冲宽度调制（PWM）模块实现精确的电机控制或信号生成。本书将特别关注物联网（IoT）节点的开发范式，从低功耗设计原则（如时钟门控、电源管理模式）到网络协议栈（如TCP/IP、MQTT）在微控制器层面的裁剪与实现。 此外，鉴于现代系统对安全性的日益重视，本书还将专门开辟章节，探讨系统级安全机制。内容将涵盖硬件信任根（Root of Trust）、安全启动流程（Secure Boot）、内存保护单元（MPU）的配置，以及抵御侧信道攻击的基本对策。我们将讲解如何利用硬件加密加速器（如AES、SHA）加速数据保护，确保设备在生命周期中的完整性。 最后，本书将引导读者进入高级应用与调试方法论。我们不仅关注“如何做”，更关注“为何如此”。内容将涵盖固件更新机制（OTA）的设计、看门狗定时器（WDT）的正确应用以增强系统鲁棒性，以及使用JTAG/SWD等硬件调试工具进行复杂系统级的断点设置、寄存器监控与内存分析的实战技巧。 通过本书的学习，读者将不再满足于简单的库函数调用，而是能够深入理解指令如何转化为物理动作，系统如何在复杂中断与竞争条件下保持稳定运行，并具备设计下一代高度集成化、高可靠性嵌入式系统的能力。本书适合于有一定数字逻辑基础，并希望向微处理器系统软件、底层驱动开发或嵌入式硬件/软件联合设计领域深入发展的工程师和高年级学生。
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