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出版者:第1版 (2008年8月1日)

作者:陈苏波

出品人:

页数:290

译者:

出版时间:2008-8

价格:35.00元

装帧:平装

isbn号码:9787115179418

丛书系列:

图书标签:

• 三菱PLC
• PLC编程
• 工业控制
• 自动化
• 入门
• 实例
• 编程实例
• 可编程逻辑控制器
• 三菱电机
• 工业自动化

好的，这是一本关于《深入理解现代嵌入式系统编程与实时操作系统应用》的图书简介，旨在提供对当代嵌入式开发核心技术和实践的全面洞察。 --- 图书简介：深入理解现代嵌入式系统编程与实时操作系统应用 导言：重新定义嵌入式领域的基石 在物联网（IoT）、人工智能边缘计算以及高度自动化的工业控制日益普及的今天，嵌入式系统的复杂性和性能要求达到了前所未有的高度。传统的基于裸机或简单轮询的编程范式已无法满足现代设备对能效、实时性、安全性和互操作性的严苛标准。 本书《深入理解现代嵌入式系统编程与实时操作系统应用》并非聚焦于特定品牌的硬件或传统工业控制逻辑，而是将视角提升至整个嵌入式软件架构和设计哲学的层面。我们致力于为工程师和高级爱好者提供一个坚实的基础，使其能够驾驭从资源受限的微控制器到高性能多核SoC（系统级芯片）的各类平台。本书的核心目标是培养读者构建健壮、高效、可维护的嵌入式软件系统的能力，并深刻理解底层硬件与上层软件之间的协同机制。 第一部分：嵌入式系统底层硬件抽象与交互 本部分深入剖析嵌入式系统的物理基础，强调如何有效地与硬件资源进行交互，这是所有高级软件功能得以实现的前提。 1.1 微处理器架构的演进与选型 我们将详细解析主流的嵌入式处理器架构，包括基于Cortex-M系列的微控制器（MCU）以及更复杂的Cortex-A系列应用处理器（MPU）。重点讲解流水线、缓存一致性、内存保护单元（MPU）/内存管理单元（MMU）的工作原理及其对代码执行效率和安全性的影响。内容涵盖中断向量表、特权级别以及启动序列的精细控制，确保读者对系统启动过程了如指掌。 1.2 寄存器级编程与外设驱动构建 抛弃高级库的封装，本书带领读者直接深入到寄存器层面。我们将以通用异步收发传输器（UART）、定时器（Timer）和模数转换器（ADC）为例，讲解如何根据数据手册精确配置硬件寄存器来实现所需功能。这部分内容强调位操作的技巧、时序约束的遵守，以及如何设计可移植性强的硬件抽象层（HAL），以隔离应用代码与特定芯片的差异。 1.3 高效的内存管理实践 内存是嵌入式系统的核心资源。我们将探讨栈、堆、数据段、代码段的布局机制，重点解析在资源受限环境中如何避免内存碎片、使用静态内存池、以及在需要时如何安全地实现动态内存分配（如使用更适合嵌入式环境的内存分配算法）。同时，会深入讨论易失性（volatile）关键字的正确使用，以及数据对齐对性能的关键影响。 第二部分：实时操作系统（RTOS）的原理与高级应用 实时操作系统是现代复杂嵌入式系统的灵魂。本部分将彻底解构RTOS的工作机制，并教授如何利用其特性构建高性能、确定性的应用。 2.1 RTOS内核机制的深度剖析 我们不满足于仅学会使用API，而是要理解内核的“黑箱”内部运作。内容将涵盖： 任务调度策略： 详尽比较固定优先级、抢占式、协同式以及混合调度算法的优缺点，并提供基于特定应用场景的最佳实践建议。 中断处理与上下文切换： 详细分析中断服务程序（ISR）与任务之间的协同方式，以及系统在处理高频中断时的开销与延迟。 内核对象管理： 深入解析信号量（Semaphores）、互斥锁（Mutexes）的实现原理，重点讨论“优先级反转”问题及其解决方案（如优先级继承/天花板协议）。 2.2 进程间通信（IPC）与同步机制的优化 高效的IPC是多任务系统流畅运行的关键。本书将细致阐述消息队列（Message Queues）、事件标志组（Event Flags）和邮件箱（Mailboxes）的内部机制。特别地，我们将探讨如何利用零拷贝技术和环形缓冲区（Ring Buffer）来优化大量数据在任务间的传输效率，从而降低CPU负载和延迟。 2.3 实时性保证与性能分析 实时性不仅仅是“快”，更是“可预测”。我们将介绍确定性分析的方法论，包括如何使用示波器、逻辑分析仪和RTOS内置的跟踪工具来测量任务响应时间、中断延迟和抖动（Jitter）。内容还将涉及如何设计低延迟的驱动程序，以及如何利用硬件定时器配合RTOS实现精确的时间同步和周期性任务。 第三部分：嵌入式软件的可靠性、安全与可维护性 随着嵌入式设备接入网络并承担关键任务，软件的质量标准已远超功能实现本身。 3.1 嵌入式系统调试与故障排除 高效的调试是项目成功的保障。本书将侧重于非侵入式调试技术，如JTAG/SWD接口的高级用法、硬件断点的有效利用，以及基于Printf/Semi-hosting进行有限日志输出的最佳实践。对于系统崩溃（Hard Faults）的分析，我们将提供详细的堆栈回溯与寄存器状态解读指南。 3.2 嵌入式软件的安全性基础 安全不再是可选模块。我们将探讨常见的嵌入式安全威胁，如代码注入、侧信道攻击的原理。重点讲解如何在资源受限的平台上实现基本的安全措施，包括固件签名验证（Bootloader安全）、内存隔离技术（如MPU的使用）以及安全启动流程的构建。 3.3 软件设计模式与代码重构 为了应对长生命周期的项目需求，本书倡导使用面向对象的设计思想（即使在C语言环境中）。我们将介绍适用于嵌入式的设计模式，如状态机（State Machines）、观察者模式，以及如何构建清晰的模块化接口，以提高代码的复用性和团队协作效率。 结语 《深入理解现代嵌入式系统编程与实时操作系统应用》提供了一条从基础原理到高级架构的完整学习路径。它旨在将读者从“会用”API的层面，提升到“设计和优化”整个嵌入式软件系统的层次，为应对未来更具挑战性的嵌入式应用场景做好充分准备。本书适合具备C语言基础，希望在RTOS、底层驱动和系统架构方面深造的工程师和学生阅读。

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这本书的封面设计得相当简洁有力，那种深蓝色的背景配上白色的字体，立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我是一个刚接触自动化领域不久的新手，对三菱PLC的那些复杂指令和编程逻辑感到无从下手。原本以为这会是一本枯燥乏味的教科书，没想到翻开目录后，发现它的编排思路非常清晰，从最基础的继电器逻辑讲起，逐步过渡到指令表、梯形图的实际应用，让人感觉每一步的学习都有迹可循。尤其让我印象深刻的是，书中似乎花了不少篇幅在讲解硬件选型和接线的基础知识上，这对初学者来说简直是福音，因为很多理论书都会忽略这些至关重要的“实操准备”。我特别期待书中关于数据寄存器和定时器、计数器这些核心元件的讲解，希望它能用通俗易懂的方式将这些抽象概念形象化，比如用生活中的例子来比喻，这样我就能更快地理解它们在实际生产线中扮演的角色。总而言之，从第一印象来看，这本书似乎非常注重基础的夯实和实践指导，而不是纯粹的理论堆砌，这正是我急需的。

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我个人更倾向于那种具有一定“前瞻性”的技术书籍，因为它不仅要解决当下遇到的问题，还要为未来的学习和职业发展打下基础。因此，我非常期待这本书中对三菱GX Works系列软件的讲解能涵盖到一些较新的功能点，比如如何利用软件进行高效的仿真测试，或者如何安全地进行在线程序修改而不影响生产。毕竟，现代的PLC编程早已不再是简单的连线和指令输入，数据通信、网络诊断以及数据记录和管理才是决定系统稳定性的关键。如果书里能提及一些关于HMI（人机界面）的初步集成知识，或者如何将PLC数据导出到上位机进行分析的基础方法，那这本书的价值就从入门级跃升到了准专业级。我希望它能在我看完基础后，还能引导我看到更广阔的技术应用前景，而不是只停留在PLC本身。

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从耐用性和实用性的角度来看，一本好的技术参考书应该能够经受住车间环境的考验，并且能够作为案头常备的工具书。如果这本书的装帧是那种结实的胶装，纸张的质感也比较厚实，不易被油污或汗渍弄脏，那将是加分项。更重要的是，我希望它在内容组织上具有很强的“检索性”。这意味着在需要快速查找某个特定指令的用法或者某种故障诊断流程时，应该能迅速定位到相应的页码或章节。一个详尽的索引和术语表是必不可少的。我不想因为查找一个简单的定时器复位指令，就要从头到尾翻阅好几遍。一本实用的入门书，应该像一个耐心的、随时待命的现场工程师，能够在我遇到实际操作难题时，提供即时、准确的“SOP”（标准操作程序）指导。

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对于任何一本技术手册来说，图文的质量和排版布局是直接影响阅读体验的关键因素。我希望这本书在图示方面做得足够精良，特别是涉及到PLC内部结构、I/O分配以及程序流程图的部分。清晰、高分辨率的截图和逻辑框图是理解复杂逻辑的关键，如果那些梯形图的注释能做到详尽且与上下文紧密关联，那么学习效率将会大大提升。我最怕的就是那种把程序代码堆砌在一起，却缺乏关键步骤解释的书籍，读起来就像在啃干巴巴的文档。此外，如果书中能提供配套的软件操作界面截图，哪怕只是简单的软件下载和项目新建流程，对于零基础的用户也能起到极大的引导作用，让他们不至于在软件操作上就先被劝退。好的排版能让复杂的知识点呼吸顺畅，希望这本“快速入门”的书能在这方面交出一份令人满意的答卷。

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说实话，我挑选这本书的时候，主要是冲着“实例提高”这四个字去的，因为市面上很多入门书籍在讲完基础概念后就戛然而止了，留给读者的只有一堆没法落地的理论知识。我希望这本书能提供一些贴近工业现场的、有代表性的应用案例。我特别关注那些涉及到伺服控制或者简单的PID调节的章节，这些技术在现代制造业中应用得越来越广泛，但要真正上手写出稳定可靠的程序，光靠看视频教程是远远不够的，需要有权威的文字指导来梳理逻辑流程和故障排查思路。如果这本书能详细剖析几个不同行业（比如包装机械或流水线控制）的完整项目流程，从需求分析到程序编写，再到调试优化，那就太棒了。我关注的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么这么做”，期望它能提供深层次的编程思想和最佳实践，帮助我跳出“会用”到“用好”的鸿沟。

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