通信原理应用实践指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:157

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出版时间:2008-3

价格:14.00元

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isbn号码:9787811331745

丛书系列:

图书标签:

• 通信原理
• 通信工程
• 信号处理
• 无线通信
• 移动通信
• 调制解调
• 信道编码
• 信息论
• 实践指导
• 实验教程

好的，为您创作一本与《通信原理应用实践指导》主题不同，但内容详实、结构严谨的图书简介，旨在聚焦于一个全新的领域。 --- 图书名称：《现代嵌入式系统设计与物联网集成实战》 导言：万物互联时代的“隐形大脑” 在当今科技飞速发展的时代，我们身边的每一个“智能”设备——从穿戴式健康监测仪，到工业自动化生产线上的传感器，再到智慧城市的交通控制系统——其背后都有一个强大而精密的“隐形大脑”在运作，这就是嵌入式系统。 《现代嵌入式系统设计与物联网集成实战》并非一本关于信号传输或调制解调的理论教材，而是深入剖析如何构建、编程和部署这些微小而强大的计算单元的工程指南。本书专注于硬件选型、实时操作系统（RTOS）的内核裁剪、低功耗设计以及如何将这些系统安全、高效地接入日益庞大的物联网（IoT）生态。 本书的目标读者是希望从理论走向实践的电子工程师、软件开发者、系统架构师，以及对构建下一代智能硬件充满热情的技术人员。我们不关注电磁波的传播特性，而是聚焦于如何让软件指令在微控制器（MCU）上高效、可靠地执行，并确保数据流动的安全与顺畅。 --- 第一部分：嵌入式系统基石与微控制器深度解析 本部分将系统地介绍现代嵌入式系统的核心组件，并着重于当前市场上主流的微控制器架构及其特性。 第一章：从冯·诺依曼到现代异构架构 详细阐述嵌入式处理器（如ARM Cortex-M系列、RISC-V内核）的设计哲学，对比传统通用CPU与嵌入式专用处理器的差异。重点解析流水线、缓存机制在资源受限环境下的优化策略。讨论并行计算的引入，例如协处理器和DSP单元在特定数据处理任务中的作用。 第二章：精选硬件平台与外设接口编程 本书选取了当前工业和消费电子领域中具有代表性的三款MCU平台进行深入剖析（例如，STM32系列、ESP32系列以及一款专用于安全领域的MCU）。内容涵盖： 1. 存储器管理： 闪存（Flash）的擦写特性、EEPROM的使用边界与寿命管理。 2. 高级定时器与脉冲宽度调制（PWM）： 深入讨论高精度电机控制和电源管理所需的定时器中断同步技术。 3. 模数/数模转换（ADC/DAC）： 分析采样率、量化误差与硬件滤波器的选择，确保采集数据的准确性。 4. 低速与高速通信接口： 不仅仅停留在协议层面，而是深入到硬件寄存器级的配置，包括I2C的时序优化、SPI的DMA（直接内存访问）配置，以及CAN/LIN总线在分布式控制中的应用。 第三章：系统启动与固件的生命周期管理 解析从芯片上电复位（POR）到操作系统内核启动的完整流程。详细介绍Bootloader的设计，包括A/B分区更新机制（Atomic Updates），确保在固件升级过程中系统不会“变砖”。探讨看门狗（Watchdog Timer）的有效应用，用于系统故障自恢复。 --- 第二部分：实时操作系统（RTOS）的精益化与并发控制 在嵌入式系统中，时间是首要的资源。《现代嵌入式系统设计与物联网集成实战》将重点放在如何使用RTOS来管理复杂任务和确保时间确定性。 第四章：RTOS内核的裁剪与任务调度策略 不再使用大型通用操作系统的抽象概念，而是聚焦于FreeRTOS、Zephyr或VxWorks等嵌入式RTOS的内核机制。内容包括： 1. 内核对象实现： 深入分析信号量、互斥锁、消息队列的内部数据结构与同步机制，揭示死锁（Deadlock）和优先级反转（Priority Inversion）的发生条件及规避方法。 2. 调度算法比较： 详述抢占式、协作式与时间片轮转调度的适用场景，并提供基于任务关键性（Criticality）的混合调度器设计思路。 第五章：高效的内存与资源管理 在RAM资源极其有限的微控制器上，内存碎片化是致命的。本章探讨： 1. 内存池（Memory Pool）的设计： 针对固定大小对象的高效分配与回收策略。 2. 静态与动态分配的平衡： 如何在编译时确定大部分内存需求，以避免运行时内存管理的开销。 3. 中断服务程序（ISR）的优化： 限制ISR内的代码量，确保任务延迟最小化，并安全地与用户态任务进行数据交换。 --- 第三部分：物联网集成、安全与低功耗优化 现代嵌入式系统不再是孤岛，它们必须安全、高效地接入云端。本部分将视角从单片机内部扩展到整个系统级设计。 第六章：嵌入式设备的安全启动与韧性设计 数据安全与设备认证是物联网的生命线。本书详细阐述： 1. 硬件信任根（RoT）： 利用MCU内置的安全元件（如TrustZone、PUF技术）建立不可篡改的身份标识。 2. 固件签名验证： 部署公钥基础设施（PKI）用于远程OTA（Over-The-Air）更新时的代码真实性校验。 3. 通信加密加速： 如何高效地利用硬件加密模块（如AES/SHA引擎）加速TLS/DTLS握手过程，减少CPU负载。 第七章：轻量级网络协议栈与边缘计算接入 深入研究适用于资源受限设备的网络协议。不再侧重于TCP/IP的复杂性，而是聚焦于： 1. MQTT与CoAP协议的深度实践： 讨论QoS等级的选择、心跳机制的设计，以及如何针对网络不稳定环境进行消息重传策略的优化。 2. LwIP的裁剪与移植： 根据实际需求对TCP/IP协议栈进行精简，释放宝贵的RAM空间。 第八章：功耗建模与能源效率设计 对于电池供电设备，延长续航时间是核心设计指标。本章提供了一套系统的低功耗设计流程： 1. 系统级功耗分析： 使用硬件分析仪（如示波器和功耗计）测量不同工作模式（休眠、活动、中断处理）下的电流消耗。 2. 深层睡眠模式的应用： 精确控制时钟门控（Clock Gating）和电源域（Power Domain）的切换，实现毫微安级的待机功耗。 3. 事件驱动的唤醒机制： 利用低功耗外部中断源（如定时器或GPIO变化）精确触发唤醒，最小化CPU处于高频运行状态的时间。 --- 结语：从蓝图到量产的工程挑战 本书的最后将探讨从原型开发到批量生产的工程实践：可靠性测试（HALT/HASS）、电磁兼容性（EMC）设计考量，以及如何构建高效的嵌入式软件构建系统（如使用CMake或Bazel），确保代码的可维护性和可移植性。 《现代嵌入式系统设计与物联网集成实战》是一部面向下一代智能硬件开发者的实战手册，它将理论知识转化为可执行的代码和可信赖的硬件架构。

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