具体描述
《嵌入式技术与应用丛书·CAN现场总线系统的设计与应用》的立足点是基础化、实用化、前沿性。首先重点介绍常用的SJA1000CAN独立控制器开发CAN总线系统的方法；然后用较少的篇幅介绍CAN总线的协议；接着用较大的篇幅介绍基于32位微处理器和MCP2510控制器开发CAN最小系统节点，以及多种CAN智能节点的方法，主要包括模拟量输入CAN节点模块、数字量输入CAN节点模块、模拟量输出CAN节点模块、数字量输出CAN节点模块，以及相关的智能CAN总线网关的开发方法；其次介绍了CAN应用层协议；最后介绍使用文中设计的各种CAN总线节点模块开发实时工业网络控制系统的方法及步骤。
现代嵌入式系统设计与实践 简介 本书全面深入地探讨了现代嵌入式系统的设计、开发与应用。作为信息时代的核心技术之一，嵌入式系统渗透于我们生活的方方面面，从消费电子产品到工业控制、从医疗设备到航空航天。本书旨在为读者提供一个从底层硬件到上层软件的完整认知框架，并结合最新的技术趋势和实际案例，指导读者掌握构建高性能、低功耗、高可靠性嵌入式系统的关键技能。 本书的受众涵盖了电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生、初级及中级嵌入式软件工程师、系统架构师，以及希望了解或转向嵌入式领域的技术人员。 --- 第一部分：嵌入式系统基础与硬件平台 本部分为理解复杂的嵌入式系统奠定坚实的理论和实践基础。 第一章：嵌入式系统概述与发展趋势 本章首先界定嵌入式系统的内涵、特性（如专用性、实时性、资源约束性）及其在不同行业中的应用场景。随后，详细分析了嵌入式系统技术的发展脉络，重点探讨了物联网（IoT）、边缘计算（Edge Computing）和人工智能（AIoT）对传统嵌入式设计带来的变革。读者将了解未来嵌入式系统在功耗、安全性、互联性方面的设计侧重点。 第二章：微控制器（MCU）与微处理器（MPU）架构深入解析 深入剖析主流嵌入式处理器的核心结构。内容涵盖冯·诺依曼与哈佛架构的区别、流水线技术、缓存机制。重点对比分析了基于ARM Cortex-M（适用于资源受限环境）和Cortex-A（适用于需要复杂操作系统的场景）系列处理器的内部结构、寄存器组、中断控制器（NVIC）和总线接口（如AHB/APB）。同时，简要介绍了RISC-V架构的兴起及其对未来嵌入式设计的影响。 第三章：系统级存储器与总线技术 系统性能往往受限于数据传输速率。本章详细讲解了嵌入式系统中常用的存储器类型，包括SRAM、DRAM（特别是DDR系列）、闪存（Flash/NOR/NAND）的工作原理、读写时序及其在不同应用中的选型考量。此外，深入探讨了片上总线（On-Chip Bus）结构，如SPI、I2C、UART等片上外设接口，以及高速外部总线技术在数据吞吐量优化中的作用。 第四章：高效能电源管理与功耗优化 功耗是移动和电池供电设备设计的核心挑战。本章讲解了系统级的电源域划分、电压调节器（LDO与DC-DC转换器）的选型与设计。重点阐述了嵌入式处理器特有的低功耗模式（如休眠、深度睡眠、唤醒机制），并介绍了通过时钟门控和电源门控实现动态功耗管理的技术手段。 --- 第二部分：底层驱动与实时操作系统 本部分专注于软件栈的构建，特别是确保系统稳定运行和满足时间约束的关键技术。 第五章：硬件抽象层（HAL）与设备驱动开发 本章强调了驱动程序设计在嵌入式系统中的重要性。详细介绍了如何为特定芯片的GPIO、定时器、ADC/DAC等基础外设编写健壮的C语言驱动程序。内容包括寄存器级编程、位操作技巧，以及如何构建可移植的硬件抽象层（HAL），以适应不同厂商或系列的MCU平台迁移。 第六章：中断处理与实时性保证 实时性是许多嵌入式应用（如电机控制、数据采集）的生命线。本章深入讲解了中断的产生、优先级仲裁和上下文切换机制。讨论了延迟（Latency）的来源与优化，包括如何处理中断服务程序（ISR）的长度限制，以及确保关键任务调度的技术。 第七章：实时操作系统（RTOS）核心原理与应用 本章系统介绍了RTOS的基本概念，如任务（Task）、调度器（Scheduler）、信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）和消息队列（Message Queue）等内核对象。通过对FreeRTOS或类似的轻量级RTOS的实例分析，指导读者进行任务划分、资源同步的最佳实践，并分析了死锁（Deadlock）的预防与检测方法。 第八章：系统启动流程与固件更新机制 理解系统启动序列是调试硬件初始化问题的关键。本章详细剖析了从复位（Reset）到操作系统内核加载的完整流程，包括Bootloader的角色、向量表设置、内存初始化等。此外，探讨了安全、可靠的空中固件更新（OTA）机制的设计，包括分区管理、校验和验证以及回滚策略。 --- 第三部分：嵌入式系统互联与高级应用 本部分关注嵌入式系统如何与其他设备或云端进行高效、安全的通信。 第九章：局域网络通信协议栈实践 本章侧重于在资源受限的嵌入式设备上实现网络连接。详细介绍了TCP/IP协议栈的精简实现（如lwIP），以及适用于资源受限网络的连接技术。内容包括以太网（Ethernet）MAC/PHY接口的配置，以及Wi-Fi模块的接入与认证流程。 第十章：低功耗无线通信技术 针对物联网场景，本章专门讲解了低功耗广域网（LPWAN）技术。深入分析了蓝牙低功耗（BLE）的连接模式、服务（Services）与特征（Characteristics）的定义。同时，探讨了ZigBee、LoRa等无线协议在不同应用场景下的适用性和性能权衡。 第十一章：嵌入式系统安全性基础 随着系统联网化，安全性成为不可忽视的环节。本章介绍了嵌入式系统面临的主要安全威胁（如代码篡改、侧信道攻击）。重点讲解了硬件安全模块（如Trusted Execution Environment, TEE）的基础概念，以及如何利用加密算法（AES/RSA）和安全启动（Secure Boot）机制来保护固件和数据。 第十二章：嵌入式Linux驱动与应用开发概述 对于需要复杂图形界面、大量外部存储和高级网络功能的高端嵌入式系统，Linux是首选平台。本章简要介绍嵌入式Linux的编译、内核裁剪、设备树（Device Tree）的概念，以及如何开发用户空间应用与内核模块（Kernel Module）进行交互。 --- 总结与展望 本书结构严谨，内容覆盖从寄存器操作到复杂系统架构的广阔领域。通过大量的代码示例和实战性的案例分析，读者将不仅仅停留在理论层面，而是能够真正动手构建出满足现代工业和消费电子要求的嵌入式解决方案。本书的最终目标是培养读者独立解决复杂嵌入式系统设计挑战的能力。
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