嵌入式系统导论

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页数:230
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出版时间:2008-10
价格:29.00元
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isbn号码:9787115188205
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图书标签:
  • 嵌入式
  • 嵌入式系统
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  • ARM
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  • 物联网
  • 电子工程
  • 计算机科学
  • 实践应用
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具体描述

《嵌入式系统导论》系统而循序渐进地介绍了嵌入式系统的基本原理、概念和应用设计开发。《嵌入式系统导论》共分为7章:第1章初步介绍了嵌入式系统的基本知识;第2章剖析了嵌入式系统的设计方法和设计流程;第3章介绍了各种嵌入式处理器以及在开发过程中如何选用;第4章主要介绍嵌入式系统中存储器的组成、工作原理和性能特征;第5章介绍了嵌入式系统的外围设备与I/O接口;第6章重点对比介绍了几种常用的嵌入式操作系统;第7章从软件工程师的角度出发,以7个由浅入深的实例,着重介绍基于windows CE的嵌入式系统开发流程及嵌入式应用程序开发。

《嵌入式系统导论》内容系统丰富,重点突出,所选实例具有较强的代表性,针对性强,是前面学习嵌入式系统原理,与开发的入门教材,适合作为大学本科和高职院校计算机、电子、机械类专业有关课程教材,也可供相关工程技术人员阅读参考。

《嵌入式系统设计与应用》 本书旨在为读者构建一个坚实而全面的嵌入式系统知识体系,从基础概念到前沿技术,层层深入,环环相扣。我们不直接教授“嵌入式系统导论”这门课程本身,而是通过对相关领域知识的深度剖析和实践导向的引导,让读者自然而然地理解和掌握嵌入式系统的精髓。 第一部分:嵌入式系统的基石——硬件平台与底层技术 我们将从嵌入式系统的硬件核心——微控制器(MCU)和微处理器(MPU)的选型与架构入手。读者将学习到不同类型处理器的指令集、寄存器组织、存储器管理单元(MMU)等核心概念,理解CPU如何执行指令,如何与外部设备交互。 微控制器(MCU)深度解析: 重点关注MCU的内部资源,如CPU核心(Cortex-M系列等)、RAM、ROM、Flash、ADC、DAC、定时器、PWM发生器、UART、SPI、I2C等各种外设。我们将深入探讨这些外设的工作原理、配置方法及其在实际应用中的典型用法。例如,通过详尽的讲解,读者可以学会如何精确控制PWM信号来实现电机调速,如何利用ADC采集传感器数据,以及如何通过UART与PC或其它设备进行通信。 微处理器(MPU)架构与应用: 针对更复杂的嵌入式应用,我们将介绍MPU的架构,包括ARM Cortex-A系列等主流CPU。重点将放在MMU、缓存(Cache)、多核协同等概念上,阐述其如何支持更高级的操作系统和复杂的应用软件。我们将讨论如何在MPU上配置启动流程,包括引导加载程序(Bootloader)的作用和实现方式,以及如何加载和运行Linux等嵌入式操作系统。 存储器接口与设计: 学习各种存储器类型,如SRAM、DRAM、NOR Flash、NAND Flash以及SD卡等,并深入理解它们与CPU的接口时序和读写机制。我们将讲解如何根据应用需求选择合适的存储器,以及在嵌入式系统设计中如何优化存储器的访问效率。 总线与通信协议: 深入剖析嵌入式系统中常用的总线技术,如AHB、APB、AXI等,理解其工作原理和性能特点。同时,我们将详尽介绍各种通信协议,包括同步和异步串行通信(UART)、同步串行外设接口(SPI)、集成电路互联(I2C)、USB、以太网等。通过大量的实例,读者将学会如何配置和使用这些接口进行数据传输和设备控制。 第二部分:嵌入式软件开发——从裸机到操作系统 这一部分将引导读者掌握嵌入式软件开发的整个流程,从最初的裸机编程到利用强大的操作系统来管理复杂任务。 裸机编程艺术: 掌握在没有操作系统支持的裸机环境下进行开发。我们将从C语言和汇编语言的结合应用入手,讲解如何直接操作硬件寄存器,编写底层驱动程序。读者将学习如何编写中断服务程序(ISR)、实现延时函数、进行GPIO口控制等基本操作。 实时操作系统(RTOS)精要: 深入理解RTOS的核心概念,如任务(Task)、调度器(Scheduler)、信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)、消息队列(Message Queue)等。我们将重点介绍FreeRTOS、RT-Thread等主流RTOS的移植、配置和应用。读者将学习如何创建和管理任务,实现任务间的同步与通信,以及如何利用RTOS提供的API高效地开发复杂的嵌入式应用。 驱动程序开发: 学习如何为各种硬件外设编写驱动程序。我们将从通用的驱动程序设计思想开始,讲解如何编写基于寄存器操作的底层驱动,以及如何将其封装成更易于使用的API。读者将掌握传感器驱动、显示驱动、网络驱动等不同类型驱动的开发方法。 文件系统与存储管理: 针对需要存储大量数据的嵌入式设备,我们将介绍嵌入式文件系统(如FATFS、YAFFS2)的原理和应用。读者将学习如何在SD卡、NAND Flash等存储介质上实现文件读写、目录管理等功能。 第三部分:嵌入式系统应用与实践 理论知识需要通过实践来巩固和升华。本部分将结合具体的应用场景,带领读者进行项目实践,将所学知识融会贯通。 传感器数据采集与处理: 聚焦于各种常见传感器,如温度传感器、湿度传感器、光照传感器、加速度计、陀螺仪等。我们将详细讲解这些传感器的接口原理、数据读取方法以及数据预处理和滤波技术,并展示如何将采集到的数据进行分析和展示。 人机交互(HMI)设计: 探讨如何在嵌入式系统中实现用户友好的人机交互。我们将介绍LCD、OLED等显示设备的驱动与应用,触摸屏的校准与事件处理,以及如何设计简洁直观的用户界面。 通信协议与网络应用: 重点介绍嵌入式系统在物联网(IoT)和工业自动化中的通信应用。我们将深入讲解MQTT、CoAP等物联网通信协议,以及TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的移植与应用。读者将学习如何构建基于网络通信的嵌入式解决方案。 嵌入式系统调试与优化: 掌握有效的嵌入式系统调试方法和工具,如JTAG/SWD接口的调试器、逻辑分析仪、示波器等。我们将讲解如何进行代码调试、性能分析和功耗优化,以提高嵌入式系统的稳定性和可靠性。 本书特色: 理论与实践并重: 每一章节都配有大量的代码示例、硬件电路图和仿真演示,帮助读者深入理解概念并掌握实际操作。 循序渐进的难度: 内容从基础概念逐步深入到高级主题,适合不同层次的读者。 广泛的应用覆盖: 涵盖了工业控制、消费电子、医疗设备、智能家居等多个领域的典型应用。 前沿技术展望: 适时引入AIoT、边缘计算等新兴技术在嵌入式系统中的应用,激发读者的创新思维。 通过学习本书,读者将能够独立设计、开发和调试各类嵌入式系统,为在快速发展的嵌入式领域中取得成功奠定坚实的基础。

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初次翻阅《嵌入式系统导论》,我便被其严谨而又不失灵活的讲解风格所吸引。作者在内容编排上,似乎深谙读者心理,总是能在关键节点提供恰到好处的解释和引导。本书对于嵌入式系统硬件层面,特别是微控制器(MCU)的讲解,给我留下了深刻的印象。不同于一些过于侧重理论的教材,这本书在介绍MCU的架构时,不仅提及了CPU核心、存储器单元,还着重强调了其内部集成度高、功耗低、成本可控等特点,并结合具体的MCU型号,如ARM Cortex-M系列,进行案例分析。作者对GPIO(通用输入输出)端口的讲解细致入微,从基本的输入输出模式,到如何配置上拉/下拉电阻,再到端口的复用功能,都做了详尽的阐述。我尤其对书中关于中断处理机制的描述感到受益匪浅,理解了中断如何避免CPU的轮询等待,提高了系统的响应效率。此外,书中还涉及了常用的通信接口,如UART、SPI、I2C等,并详细解释了它们的原理、工作时序以及在嵌入式系统中的应用场景。作者在介绍这些接口时,并未停留在表面,而是深入到数据传输的细节,例如SPI的时钟极性与相位(CPOL/CPHA)对数据读取的影响,让我对硬件通信有了更清晰的认识。这本书的价值在于,它不仅仅是知识的罗列,更是一种思维方式的培养,让我学会从硬件层面去思考问题的解决方案,为后续的软件开发奠定了硬件基础。

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《嵌入式系统导论》的结构设计堪称典范,它以一种非常自然的方式引导读者逐步深入。书中对于嵌入式系统与物联网(IoT)结合的讲解,让我看到了嵌入式技术广阔的应用前景。作者详细阐述了IoT设备的基本组成,包括感知层、网络层、应用层,以及嵌入式系统在其中扮演的关键角色。书中对各种无线通信技术,如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、LoRa等,进行了清晰的对比和介绍,分析了它们在不同IoT应用中的优劣势。我尤其对书中关于数据采集、传输与处理的讨论感到着迷。作者通过一个典型的智能家居场景,展示了如何利用嵌入式设备采集环境数据,通过无线网络将数据传输到云端,并在云端进行分析和处理,最终实现远程控制和智能化服务。此外,书中还涉及了IoT安全方面的内容,强调了数据加密、身份认证、访问控制等措施的重要性,这让我认识到在享受IoT便利的同时,也必须关注其安全性。作者并没有回避嵌入式系统在IoT领域可能面临的挑战,例如功耗、通信稳定性、数据安全等,并提出了一些可行的解决方案。这使得我对嵌入式系统在未来物联网发展中的重要地位有了更加深刻的认识。

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《嵌入式系统导论》不仅教会了我理论知识,更让我对嵌入式系统的创新与未来发展充满了遐想。作者在关于嵌入式系统芯片设计与制造的探讨,虽然没有深入到具体的集成电路设计细节,但却为我勾勒出了一个完整的产业链条。他介绍了ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)、SoC(系统级芯片)等不同的硬件实现方式,以及它们在功耗、性能、成本和灵活性等方面的权衡。我特别对书中关于摩尔定律以及半导体技术发展趋势的介绍感到很有启发。作者还简要提及了嵌入式系统中的IP核(Intellectual Property Core)概念,以及如何通过复用成熟的IP核来加速产品开发。此外,书中对嵌入式系统在人工智能(AI)和机器学习(ML)领域的应用进行了展望。他解释了嵌入式AI如何在边缘设备上实现智能化的数据分析和决策,例如智能摄像头的人脸识别、智能音箱的语音交互等。这让我看到了嵌入式系统与前沿技术结合的巨大潜力。作者在结尾部分,还对嵌入式系统未来的发展方向,例如更强的互联互通性、更高的智能化程度、更低的功耗以及更广泛的应用领域,进行了充满前瞻性的论述。这本书让我对嵌入式系统的未来充满了信心和期待。

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这本书无疑为我打开了嵌入式系统这个看似神秘领域的大门。作为一名对技术充满好奇但又缺乏系统性背景的读者,我常常感觉在浩瀚的技术海洋中无从下手,而《嵌入式系统导论》就像是一盏明灯,指引了我前行的方向。书中对于嵌入式系统基本概念的梳理,从“什么是嵌入式系统”到“它与通用计算机的区别”,再到“嵌入式系统的典型应用场景”,都讲解得深入浅出,逻辑清晰。作者并没有一开始就抛出复杂的硬件原理图或者晦涩难懂的代码,而是循序渐进,先建立起读者对嵌入式系统整体的认知框架。例如,在介绍嵌入式系统的组成时,作者不仅仅列出了CPU、内存、外设等核心要素,更详细地阐述了它们之间的相互作用和配合关系,让我明白了一个嵌入式设备是如何协同工作来完成特定任务的。我尤其欣赏的是,书中通过大量的实例来佐证理论知识,比如智能家居的温控系统、车载娱乐系统,甚至是工业自动化中的机器人手臂,都成为了我们学习嵌入式系统的生动载体。这些贴近生活的例子,极大地降低了学习门槛,让我能够更直观地理解那些看似抽象的技术概念。此外,作者在语言表达上也力求通俗易懂,避免了过多的专业术语堆砌,即使是初学者也能轻松掌握。整体而言,这本书成功地激发了我对嵌入式系统学习的兴趣,并为我后续深入研究打下了坚实的基础,让我对这个领域充满了信心和期待。

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这本书在如何系统性地解决嵌入式系统开发中的实际问题上,给我提供了不少思路。作者在《嵌入式系统导论》中,对于嵌入式系统测试与验证方法的介绍,让我受益匪浅。他详细阐述了单元测试、集成测试、系统测试以及验收测试等不同层次的测试活动,并强调了测试在确保产品质量和可靠性方面的重要性。书中对嵌入式系统测试环境的搭建,例如使用仿真器、硬件在环(HiL)测试平台等,提供了具体的指导。我尤其对书中关于测试自动化和回归测试的讨论感到非常实用。作者介绍了如何利用脚本语言和测试框架来提高测试效率,以及如何通过回归测试来确保新代码的修改不会引入新的缺陷。此外,书中还对嵌入式系统的可维护性和可升级性进行了探讨。他强调了良好的代码设计、文档规范以及模块化开发对于延长产品生命周期和降低维护成本的重要性。作者还提及了嵌入式系统中软件更新和固件升级的策略,以及如何确保更新过程的顺利进行和数据的安全性。这让我认识到,一款成功的嵌入式产品,不仅要能实现功能,更要具备良好的维护性和可扩展性,能够适应不断变化的市场需求和技术发展。这本书让我对嵌入式系统的整个生命周期有了更全面的认识。

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这本书给我最大的启发,在于它如何将复杂抽象的概念,转化为易于理解的实践。在《嵌入式系统导论》中,作者对于嵌入式系统的性能优化和功耗管理策略的探讨,给我留下了深刻的印象。书中不仅仅列举了各种优化方法,更深入地分析了不同方法背后的原理以及适用的场景。例如,在CPU性能方面,作者介绍了如何通过指令集优化、流水线技术、缓存机制等来提升计算速度,并且结合实际的程序片段,展示了如何通过算法改进来降低时间复杂度。对于功耗管理,书中则详细阐述了各种低功耗模式,如睡眠模式、停止模式、待机模式等,以及如何通过软件控制来动态切换这些模式,从而延长电池寿命。我特别赞赏书中对嵌入式系统可靠性设计和故障排除的讨论。作者强调了冗余设计、错误检测与纠正机制的重要性,并提供了一些实用的故障诊断和排除技巧。例如,如何通过日志记录来分析系统异常,如何使用硬件看门狗来防止系统死锁等。这些内容对于构建健壮可靠的嵌入式系统至关重要,也让我认识到,嵌入式系统开发不仅仅是功能的实现,更是对稳定性和可靠性的极致追求。这本书让我对嵌入式系统的工程化实践有了更深的理解。

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这本书在内容深度和广度上都给我留下了深刻的印象,特别是对嵌入式系统与医疗器械的结合的阐述。作者详细介绍了嵌入式系统在各种医疗设备中的应用,从简单的血压计、血糖仪,到复杂的监护仪、呼吸机、MRI设备等,都离不开嵌入式技术的支撑。他强调了医疗器械对精度、可靠性、安全性和人机交互的极致要求,以及嵌入式系统如何满足这些需求。书中对医疗数据采集、处理与传输的讨论,例如心电图(ECG)、脑电图(EEG)信号的处理,以及如何将这些数据安全地传输到医疗信息系统,让我对医疗物联网(IoMT)有了更清晰的认识。我特别对书中关于医疗设备的认证和法规方面的介绍感到学习到很多。作者提及了FDA(美国食品药品监督管理局)、CE认证等相关法规,以及嵌入式系统开发过程中需要遵循的质量管理体系和标准,例如ISO 13485。这让我认识到,在医疗领域,嵌入式系统的开发不仅是技术问题,更是关乎生命安全和法律合规的严肃任务。此外,书中还对可穿戴医疗设备的发展进行了展望,以及嵌入式技术如何赋能个性化健康监测和远程医疗。这本书让我认识到,嵌入式系统在提升人类健康水平方面发挥着不可替代的作用。

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这本书对于理解嵌入式系统在工业自动化领域的应用,提供了非常宝贵的视角。作者在《嵌入式系统导论》中,对工业控制系统(ICS)和分布式控制系统(DCS)的架构进行了深入的剖析。他详细介绍了PLC(可编程逻辑控制器)、SCADA(监控与数据采集)系统以及MES(制造执行系统)等关键组件,并阐述了它们在生产过程中的作用。我特别欣赏作者对实时操作系统(RTOS)在工业自动化中重要性的强调。他解释了RTOS如何满足工业控制对实时性、确定性和可靠性的严苛要求,以及任务调度、中断响应等机制如何保证生产过程的平稳运行。书中还对工业通信协议,如Modbus、CAN总线、Ethernet/IP等,进行了详尽的介绍,并分析了它们在不同工业场景下的应用特点。作者通过一些工业生产线上的案例,例如机器人手臂的协同控制、生产数据的实时采集与分析,让我能够直观地理解嵌入式系统如何在复杂的工业环境中发挥作用。此外,书中还对工业物联网(IIoT)的发展趋势进行了展望,探讨了嵌入式系统如何赋能智能制造,提升生产效率和产品质量。这本书让我认识到,嵌入式技术不仅仅是小巧的电子设备,更是驱动现代工业进步的核心动力。

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《嵌入式系统导论》在介绍嵌入式系统与汽车电子的结合方面,同样出色。作者详细阐述了汽车电子系统中嵌入式系统的广泛应用,从发动机控制单元(ECU)、制动防抱死系统(ABS)、电子稳定程序(ESP),到车载信息娱乐系统(IVI)、高级驾驶辅助系统(ADAS)等,都离不开嵌入式技术的支持。他深入分析了汽车电子系统中对实时性、可靠性和安全性的极高要求,以及嵌入式系统如何满足这些需求。书中对CAN总线在汽车通信中的核心地位进行了详细的介绍,解释了其协议格式、仲权机制以及在汽车分布式控制系统中的应用。我特别对书中关于ADAS的讨论感到兴奋,作者介绍了摄像头、雷达、激光雷达等传感器的工作原理,以及嵌入式系统如何融合这些传感器数据,实现车道保持、自动泊车、碰撞预警等功能。此外,书中还对汽车OTA(Over-the-Air)更新技术进行了探讨,解释了嵌入式系统如何支持远程软件升级,从而为汽车用户提供持续的功能改进和安全补丁。作者还简要提及了汽车网络安全的重要性,以及嵌入式系统在其中扮演的角色。这本书让我对汽车行业中嵌入式系统的智能化、网络化和安全化发展有了更深的理解。

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《嵌入式系统导论》在软件开发这块的着墨,同样令人赞叹。作者在介绍嵌入式软件开发流程时,并没有照本宣科地讲述一个标准的生命周期,而是通过实际的项目开发流程,如需求分析、系统设计、编码实现、调试测试等,来阐述每一个环节的重要性。书中对于编程语言的选择,例如C语言在嵌入式开发中的主导地位,以及其在内存管理和底层控制方面的优势,都做了充分的论证。我特别欣赏作者在讲解嵌入式操作系统(RTOS)时,并没有仅仅罗列RTOS的功能,而是深入分析了进程管理、任务调度、内存管理、同步互斥等核心概念。书中对FreeRTOS等主流RTOS的介绍,结合其API函数的使用,让我能够理解如何在裸机基础上构建一个多任务的实时操作系统。对于任务间的通信机制,如消息队列、信号量、事件标志等,作者也通过生动的比喻和代码示例,将其原理和应用场景解释得淋漓尽致。此外,书中还对嵌入式系统中的调试技巧,例如使用JTAG/SWD调试器、printf调试法、逻辑分析仪等,进行了详细的介绍。这对于我这样的初学者来说,无疑是宝贵的经验分享,让我避免了在调试过程中走弯路。总的来说,这本书不仅教会了我如何编写嵌入式代码,更教会了我如何构建一个稳定、高效的嵌入式软件系统。

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