2005嵌入与普适计算 EUC 2005/会议录Embedded and Ubiquitous Computing - EUC pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Yang, Laurence T.; Amamiya, Makoto; Liu, Zhen

出品人:

页数:1200

译者:

出版时间:2006-1

价格:1683.70元

装帧:

isbn号码:9783540308072

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式系统
• 普适计算
• 移动计算
• 无线传感器网络
• 人机交互
• 分布式系统
• 实时系统
• 计算机网络
• 信息技术
• 电子工程

《智能涌现：探索嵌入式与普适计算的边界》 导言 在数字化浪潮席卷全球的今天，计算机技术已不再局限于传统的桌面或服务器，而是悄然渗透进我们生活的方方面面。从智能手机、可穿戴设备，到自动驾驶汽车、智慧家居，再到工业自动化和医疗健康监测，嵌入式系统与普适计算的理念正以前所未有的速度重塑着我们的世界。它们构成了“无处不在的智能”，让信息与服务触手可及，为人类社会带来了巨大的便利与变革。 本书《智能涌现：探索嵌入式与普适计算的边界》正是聚焦于这一前沿领域，深入剖析嵌入式系统与普适计算的核心技术、最新进展、挑战与未来发展趋势。它不仅是一本技术性的著作，更是一次对未来智能生活图景的深度描绘。本书将带领读者穿越概念的迷雾，抵达技术实践的腹地，理解这些“隐藏”在设备中的智能是如何运作，又是如何共同构建一个更加互联、更加智能的社会。 第一部分：嵌入式系统的基石与演进 嵌入式系统是普适计算的物理载体和核心驱动力。它们以其小型化、专用化、低功耗、高可靠性的特点，深度嵌入于各种硬件设备之中，赋予这些设备“思考”和“行动”的能力。 第一章：嵌入式系统概述与核心概念 本章将从最基础的层面出发，为读者构建对嵌入式系统的全面认识。我们将探讨嵌入式系统的定义、关键特征（如实时性、资源受限性、可靠性需求等），以及它们与通用计算系统之间的本质区别。通过对经典嵌入式系统案例（如早期家用电器控制器、工业PLC等）的剖析，读者将直观理解嵌入式系统在不同应用场景下的工作原理。 嵌入式系统的定义与分类： 明确嵌入式系统的概念，并根据其功能、复杂度、应用领域等进行分类，如微控制器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）等。 嵌入式系统的关键技术： 深入介绍构成嵌入式系统的基础技术，包括微处理器/微控制器架构、内存技术、输入/输出（I/O）接口、中断机制、实时操作系统（RTOS）等。 嵌入式软件开发： 讨论嵌入式软件开发的独特挑战，如代码优化、内存管理、功耗控制、调试技巧等，并介绍交叉编译、硬件抽象层（HAL）等关键概念。 典型嵌入式应用案例分析： 通过对消费电子、汽车电子、工业控制等领域的典型嵌入式应用进行深入分析，展示嵌入式系统在现实世界中的广泛应用。 第二章：实时操作系统（RTOS）的原理与实践 实时操作系统是嵌入式系统实现多任务并发、精确时间控制的关键。本章将详细介绍RTOS的原理，包括任务调度、进程间通信（IPC）、同步机制、中断处理等，并重点探讨几种主流RTOS（如FreeRTOS、RTLinux、VxWorks等）的设计理念与应用特点。 实时性的重要性： 阐述实时性在嵌入式系统中的核心地位，区分硬实时与软实时。 RTOS的核心组件： 详细讲解任务管理、调度算法（如先占式、非先占式、优先级调度）、信号量、互斥锁、消息队列、事件标志等RTOS的关键机制。 中断处理与异常管理： 分析中断服务程序（ISR）的设计原则，以及RTOS如何有效管理中断以保证系统的实时响应。 主流RTOS比较与选型： 对比不同RTOS的特点，如资源占用、功能集、许可证、生态系统等，为读者提供RTOS选型的指导。 RTOS在嵌入式项目中的应用： 通过实际项目案例，展示RTOS如何支撑复杂嵌入式应用的开发，如机器人控制、通信系统等。 第三章：嵌入式硬件平台与设计 硬件是嵌入式系统实现其功能的物理基础。本章将深入探讨嵌入式硬件平台的构成、设计原则以及最新的发展趋势，包括微控制器（MCU）的选型、片上系统（SoC）的架构、传感器与执行器技术，以及低功耗设计。 微控制器（MCU）的架构与选型： 介绍不同MCU的架构（如ARM Cortex-M系列、RISC-V等），核心性能指标，以及存储器、外设接口等。 片上系统（SoC）设计： 探讨SoC如何集成CPU、GPU、DSP、内存控制器、I/O接口等，实现高度集成化和功能多样化。 传感器与执行器技术： 介绍各类传感器（如温度、湿度、压力、加速度、图像传感器等）的工作原理、性能指标，以及执行器（如电机、舵机、LED等）的控制方法。 低功耗嵌入式设计： 探讨实现嵌入式系统低功耗的关键技术，包括动态电压频率调整（DVFS）、深度睡眠模式、电源管理单元（PMU）等，以及其在电池供电设备中的重要性。 嵌入式硬件开发工具与流程： 介绍硬件设计工具（如EDA软件）、原型开发板（如Raspberry Pi、Arduino等）以及硬件调试方法。 第二部分：普适计算的愿景与实践 普适计算（Ubiquitous Computing）描绘了一个未来愿景：计算能力将无处不在，融入日常生活，以自然、直观的方式为我们提供服务。本部分将深入探讨这一愿景背后的理论基础、关键技术以及在不同领域的应用探索。 第四章：普适计算的核心理念与架构 普适计算打破了对传统计算机的界定，将计算能力“隐藏”于环境中。本章将深入解析普适计算的核心理念，如情境感知（Context-Awareness）、无缝集成（Seamless Integration）、个性化服务（Personalization）等，并介绍支持普适计算的典型系统架构。 普适计算的起源与演进： 回顾Mark Weiser等先驱的 seminal work，理解普适计算的哲学思想。 情境感知技术： 探讨如何通过传感器、网络信息等获取用户和环境的实时状态，并分析情境感知的挑战与实现方法。 人机交互的新范式： 介绍语音识别、手势识别、自然语言处理等技术在普适计算中的应用，以及如何实现更自然的交互方式。 支持普适计算的系统架构： 分析普适计算系统中的关键组件，如数据采集层、处理与分析层、服务提供层、应用接口层等。 安全与隐私挑战： 深入探讨普适计算环境下的数据安全与用户隐私保护问题，以及应对策略。 第五章：传感器网络与物联网（IoT） 传感器网络是普适计算的“感知触角”，而物联网（IoT）则是将这些“触角”连接起来，形成一个庞大的智能网络。本章将详细介绍传感器网络的设计、部署、数据管理，以及物联网的关键技术、协议与应用。 传感器网络的类型与拓扑结构： 探讨无线传感器网络（WSN）、有线传感器网络等，以及星型、总线型、网状型等拓扑结构。 传感器节点设计与资源管理： 关注传感器节点的低功耗设计、数据采集、处理与传输的优化。 物联网（IoT）的关键技术： 深入介绍RFID、Zigbee、Wi-Fi、LoRaWAN、NB-IoT等物联网通信协议，以及MQTT、CoAP等应用层协议。 物联网平台与云服务： 探讨各种物联网平台（如AWS IoT、Azure IoT Hub、Google Cloud IoT）的功能，以及云服务在数据存储、分析、应用开发中的作用。 典型物联网应用场景： 详细介绍智慧城市、智能家居、工业物联网（IIoT）、智慧农业、智慧医疗等领域的物联网应用案例。 第六章：普适计算中的网络通信与数据处理 普适计算环境下的网络通信和数据处理面临着巨大的挑战，如异构网络、海量数据、实时性要求等。本章将探讨支撑普适计算的通信技术，以及如何有效地管理和分析海量异构数据。 异构网络互联技术： 探讨如何实现不同通信协议、不同网络类型（如Wi-Fi、蓝牙、蜂窝网络、LPWAN）之间的互联互通。 边缘计算与分布式处理： 分析边缘计算在普适计算中的重要性，如何将数据处理能力下沉到设备端或网络边缘，以降低延迟、减少带宽消耗。 大数据处理与分析： 介绍适用于普适计算场景的大数据处理技术，如流式处理、实时分析、机器学习算法等。 服务发现与管理： 探讨在动态变化的普适计算环境中，如何实现设备的互联互通、服务的发现与动态调度。 网络安全与可靠性： 强调在普适计算网络中，保障通信安全、数据完整性以及系统可靠性的关键措施。 第三部分：嵌入式与普适计算的融合与未来 嵌入式系统与普适计算并非孤立的领域，它们的深度融合正在催生出更强大、更智能的应用。本部分将探讨这种融合带来的机遇与挑战，并展望未来的发展趋势。 第七章：智能感知与决策的融合 本章将聚焦于如何将嵌入式系统的强大感知能力与普适计算的智能化决策能力相结合，实现更高级别的智能涌现。 情境感知与自适应系统： 探讨如何利用传感器数据和环境信息，构建能够理解用户意图并做出自适应反应的智能系统。 机器学习在嵌入式与普适计算中的应用： 介绍嵌入式机器学习（Edge AI）、联邦学习等技术，如何在资源受限的嵌入式设备上实现智能模型部署与推理。 模式识别与异常检测： 分析如何通过智能算法对海量传感器数据进行模式识别和异常检测，以实现故障预警、安全监控等功能。 自主系统与机器人技术： 探讨嵌入式系统与普适计算如何共同支撑自主驾驶汽车、智能机器人等复杂系统的开发。 第八章：人本化的普适计算设计 随着普适计算的深入发展，以人为本的设计理念变得尤为重要。本章将关注如何创造更符合用户需求、更易于使用、更安全可靠的普适计算体验。 用户体验（UX）与人机交互（HCI）设计： 探讨在普适计算环境下，如何设计直观、便捷、无感知的用户界面和交互方式。 个性化与定制化服务： 分析如何根据用户的偏好、习惯和情境，提供个性化的信息与服务。 伦理、隐私与社会影响： 深入讨论普适计算发展带来的伦理挑战，如数据所有权、算法偏见、数字鸿沟等，以及如何构建负责任的智能社会。 可访问性与包容性设计： 关注如何让普适计算技术惠及更广泛的人群，包括老年人、残障人士等。 第九章：挑战、机遇与未来展望 展望未来，嵌入式与普适计算领域仍然面临诸多挑战，但也孕育着巨大的机遇。本章将对当前领域的主要挑战进行梳理，并对未来发展趋势进行预测。 技术挑战： 如功耗优化、计算性能提升、网络带宽限制、互操作性、标准化等。 应用拓展： 探索新兴应用领域，如智慧医疗、智能教育、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）与普适计算的结合等。 新兴技术驱动： 探讨5G/6G通信、人工智能（AI）、区块链、量子计算等前沿技术对嵌入式与普适计算的潜在影响。 跨学科合作： 强调计算机科学、工程学、心理学、社会学等多个学科的融合，是推动领域发展的关键。 构建可持续的智能未来： 思考如何在技术发展的同时，关注环境保护、能源效率和社会公平，实现可持续的智能社会。 结论 《智能涌现：探索嵌入式与普适计算的边界》将为读者提供一个系统、深入、前瞻性的视角，去理解和把握嵌入式系统与普适计算这两个驱动现代智能变革的关键领域。本书旨在激发读者对未来智能生活的无限想象，并为投身于这一激动人心领域的学者、工程师和创新者提供宝贵的理论指导与实践启示。在这个万物互联、智能涌现的时代，理解嵌入式系统与普适计算，就是理解我们未来的方向。

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