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出版者:清华大学

作者:陈双龙

出品人:

页数:357

译者:

出版时间:2007-5

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787302148784

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式系统
• 应用开发
• 单片机
• ARM
• STM32
• 物联网
• C语言
• 硬件设计
• 实践案例
• 嵌入式Linux

《物联网边缘智能设计与实践》 简介： 在日益互联的时代，物联网（IoT）已不再是遥不可及的概念，而是深刻影响我们生活和工作的现实。从智能家居到工业自动化，从智慧城市到精准农业，物联网应用无处不在。然而，随着连接设备的指数级增长，数据处理的瓶颈、网络延迟以及对实时响应的需求，使得传统的集中式云端处理模式面临严峻挑战。 《物联网边缘智能设计与实践》正是应运而生，它将带领读者深入探索物联网领域的核心前沿——边缘计算。本书并非简单罗列技术名词，而是聚焦于如何将智能赋予物联网的“边缘”——那些靠近数据源、设备本身或本地网络端的计算节点。通过系统性的讲解和丰富的实践案例，本书旨在帮助读者掌握构建高效、可靠、安全且具备自主决策能力的物联网边缘智能系统的核心知识和关键技能。 本书内容概述： 本书结构清晰，循序渐进，从理论基础到实践应用，层层深入： 第一部分：物联网边缘智能的基石 物联网生态系统与边缘计算的崛起： 本章将首先勾勒出现代物联网的宏大图景，分析不同应用场景下的典型需求，并深入剖析为何边缘计算成为解决当前物联网痛点的必然选择。我们将讨论云、边、端协同工作的优势，以及边缘计算在降低延迟、提升安全性、节省带宽和能源效率方面的重要作用。 嵌入式系统的概念与发展趋势（侧重边缘计算需求）： 虽然本书不直接讲解嵌入式系统的应用开发，但为了理解边缘智能，我们需要建立对底层硬件的认知。本章将回顾嵌入式系统的基本概念，重点阐述在边缘计算语境下，嵌入式硬件（如微控制器、嵌入式Linux板、专用AI芯片等）在算力、功耗、尺寸、成本等方面的演进趋势，以及它们如何支撑日益复杂的边缘智能任务。 核心边缘计算技术解析： 本章将详细介绍支撑边缘智能的关键技术，包括但不限于： 轻量级操作系统与实时操作系统（RTOS）在边缘环境中的应用： 讨论不同OS在资源受限环境下的特点和选择。 传感器数据采集与预处理： 介绍各种传感器的工作原理、数据格式以及在边缘端进行初步过滤、校准和特征提取的方法。 本地数据存储与管理： 探讨在边缘节点进行数据缓存、索引和有限存储的策略。 低功耗通信协议： 深入分析MQTT、CoAP、LoRaWAN、NB-IoT等适用于边缘物联网的通信协议，以及如何在资源受限的网络环境中实现高效通信。 第二部分：赋能边缘的智能算法与模型 面向边缘的机器学习（TinyML/Edge AI）： 这是本书的核心亮点。我们将详细介绍如何在资源有限的边缘设备上部署和运行机器学习模型。 模型优化与压缩技术： 学习如何通过量化、剪枝、蒸馏等技术，将原本在云端训练的大型模型缩小，使其能够高效运行在嵌入式硬件上，同时保持可接受的精度。 推理引擎与框架： 介绍TensorFlow Lite, PyTorch Mobile, ONNX Runtime等轻量级推理引擎，以及如何在不同硬件平台上部署和加速模型推理。 典型边缘AI应用场景： 智能感知与识别： 例如，在摄像头边缘实现人脸检测、物体识别、行为分析；在麦克风边缘实现语音唤醒、关键词识别。 预测性维护与异常检测： 通过分析设备运行数据，在本地预测故障，实现主动维护。 个性化推荐与用户行为分析： 在终端设备上实现对用户偏好的实时学习和响应。 环境监测与智能控制： 例如，在农业传感器边缘分析土壤湿度、温度，智能调控灌溉。 模型训练与部署流程： 本章将梳理从数据收集、模型选择、训练、优化到最终部署到边缘设备的完整生命周期，强调端到端的流程管理。 第三部分：边缘智能系统的设计与架构 边缘计算架构模式： 探讨不同的边缘计算部署模式，如雾计算（Fog Computing）、分布式边缘计算等，以及如何根据实际需求选择合适的架构。 边缘与云端的协同策略： 深入讨论边缘节点如何与云端平台进行数据同步、模型更新、任务调度和集中管理，实现优势互补。 设备管理与远程更新： 介绍如何在边缘设备规模化部署后，进行有效的远程配置、监控和固件/模型更新（OTA）。 安全与隐私在边缘的设计考量： 重点关注边缘设备的安全威胁，包括物理安全、数据安全、通信安全，以及如何在设计中融入端到端的安全机制，如身份认证、数据加密、访问控制等。 第四部分：实践案例与未来展望 典型边缘智能项目案例分析： 本章将选取若干真实的或具有代表性的边缘智能应用案例，如智能安防摄像头、工业设备状态监测、智能零售终端等，从硬件选型、软件设计、模型部署到实际运行效果进行深度剖析，让读者能够学以致用。 边缘AI开发工具与平台介绍： 简要介绍当前市场上主流的边缘AI开发工具链和云平台，帮助读者快速入门。 边缘智能的未来发展趋势： 展望边缘计算与5G、AI、大数据等技术的融合发展，以及在自动驾驶、医疗健康、工业互联网等领域的新机遇。 本书特色： 聚焦前沿： 紧密追踪物联网和人工智能的最新发展，深入挖掘边缘计算的潜力。 理论与实践并重： 在提供扎实理论基础的同时，辅以丰富的实际案例和技术细节。 注重可操作性： 旨在赋予读者解决实际问题的能力，而非停留在概念层面。 系统性强： 从基础概念到高级应用，提供一个完整的知识体系。 无论您是希望为智能设备赋予更强大本地处理能力的产品经理，寻求优化物联网部署方案的系统架构师，还是希望深入了解前沿AI技术在嵌入式领域的应用的工程师，亦或是对万物互联的未来充满好奇的开发者，《物联网边缘智能设计与实践》都将是您不可或缺的参考手册。翻开本书，开启您探索物联网边缘智能的精彩旅程！

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这本书的知识体系结构是极其严谨和宏大的，它构建了一个完整的技术生态地图。它巧妙地平衡了广度与深度之间的关系，让人感觉像是完成了一次全面的知识“体检”。从最基础的数字逻辑门、时序分析，到高级的实时操作系统内核调度，再到网络协议栈的实现，它像一条清晰的脉络，将看似分散的技术点有机地串联起来。读完这本书，我不再觉得这些技术领域是相互孤立的知识孤岛，而是构成了一个相互依存的复杂系统。作者的知识边界似乎没有上限，总能在最需要拓宽视野的时候，引入一个全新的、但又与当前主题息息相关的交叉学科知识点，例如对电磁兼容性（EMC）设计原则的简要介绍，这在其他纯软件导向的书籍中是绝对看不到的。它培养的不仅仅是一个工程师，更是一个具备全面系统认知能力的架构师。

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这本书在实战案例的选取上，展现出了惊人的前瞻性和实用性。它没有局限于那些已经被用滥了的经典“玩具”项目，而是深入到了当前行业热点领域，比如物联网边缘计算节点的资源优化策略，或者实时操作系统中高优先级任务的调度优化实践。每一个案例都不是空泛的理论推导，而是基于真实工程问题的解决思路。书中提供的代码片段经过了反复的编译和运行验证，其逻辑链条清晰可见，从需求分析到模块设计，再到最终的性能调优，每一步都有详实的记录和分析。特别是关于调试技巧和常见陷阱的总结部分，简直是“保命符”，帮我避开了好几个可能耗费我数天时间的疑难杂症。这不像是一本单纯的知识传授之作，更像是一本沉淀了十几年一线开发经验的“踩坑指南”，对于希望快速提升项目落地能力的技术人员来说，其价值无可估量。

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与其他同类书籍相比，这本书最显著的差异在于其对底层原理的挖掘深度达到了令人震撼的程度。很多教材在涉及硬件抽象层（HAL）时往往点到为止，将复杂性留给读者自己去消化。然而，这本书却愿意花费大量篇幅，细致入微地剖析编译器如何优化内存访问、中断向量表是如何工作的，甚至连特定微控制器寄存器的位定义都会给出详细的表格说明。这种对基础原理的执着，使得读者不仅仅学会了“如何使用”某个库函数，更重要的是理解了“为什么”这样设计，以及在不同约束条件下可以采取哪些替代方案。这种自底向上的知识构建方式，极大地增强了读者的系统思维能力，不再满足于API调用，而是能够从硅片层面思考软件的效率和健壮性，为日后从事更复杂的系统架构工作打下了极其坚实的地基。

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我简直不敢相信一位技术类书籍的作者竟然能将枯燥的理论讲解得如此引人入胜，读起来完全没有那种“啃硬骨头”的感觉。作者的叙事风格非常独特，他似乎深谙如何将宏大的系统架构拆解成一个个可以被轻松消化的“故事片段”。比如，在阐述某个底层通信协议的实现细节时，他没有直接抛出晦涩的协议栈定义，而是先描绘了一个场景——“想象一下，两个微小的处理器需要在嘈杂的环境中安全地交换信息，它们会如何达成共识？”——这种拟人化的引导，瞬间拉近了读者与技术之间的距离。语言精准而不失温度，既保证了专业术语的严谨性，又处处透露着一种鼓励探索的乐观主义精神。读完某个章节，我常常有一种豁然开朗的快感，仿佛不是在阅读教材，而是在聆听一位技术大师的精彩演讲。这种将高深技术“口语化”、“生活化”的功力，是很多专业书籍作者望尘莫及的。

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这本书的排版和装帧设计简直是视觉的享受。拿到手里，首先感受到的是那种扎实的质感，封面选用了一种哑光的材质，触感温润而不失专业性，拿在手上很有分量感。内页的纸张选择也相当考究，没有那种廉价的反光感，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。更值得称赞的是，作者在内容布局上的匠心独运。章节之间的过渡自然流畅，几乎是无缝衔接的。图文并茂的呈现方式使得复杂的概念不再是抽象的文字堆砌，那些精细的电路图、清晰的流程图，无不体现出编者对专业知识的深刻理解和对读者体验的极致关怀。尤其是一些关键算法的伪代码展示，不仅格式工整，而且注释详尽得让人感动，仿佛有一位经验丰富的前辈在你身边手把手地指导。即便是初次接触相关领域的读者，也能迅速被这种精心打磨的界面所吸引，从而更愿意深入探索书中的奥秘。这本书的物理呈现，本身就是一种对知识的尊重和对阅读行为的礼赞，放在书架上，也是一件令人赏心的艺术品。

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