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页数:250

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出版时间:2008-11

价格:26.00元

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isbn号码:9787508378978

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• 数字电路
• 电子技术
• 基础
• 数字电子
• 电路分析
• 模拟电路
• 半导体
• 电子工程
• 大学教材
• 高等教育

《嵌入式系统设计与开发实战》 本书面向广大嵌入式系统爱好者、在校学生以及从业多年的工程师，旨在提供一个全面、深入且极具实践性的嵌入式系统设计与开发指南。我们不探讨数字信号的理论基础，而是聚焦于如何将这些基础知识转化为实际可用的硬件和软件系统。 内容概览： 本书将带领读者从零开始，逐步构建一个完整的嵌入式项目。我们不回避技术细节，而是深入浅出地剖析每一个环节。 第一部分：核心硬件平台解析 微控制器（MCU）选型与架构理解： 我们将深入剖析几种主流的嵌入式微控制器，例如ARM Cortex-M系列，详细讲解其CPU核心、存储器映射、总线结构、中断控制器、DMA控制器等关键组成部分。重点在于理解不同架构的优劣势，以及如何根据项目需求进行合理选型。我们将提供具体型号的datasheet解读指南，帮助读者快速掌握芯片特性。 外设接口深入探索： 本章将详细讲解嵌入式系统中常用的各种硬件接口，包括GPIO（通用输入输出）、UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）、ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）等。每个接口都将从物理层、协议层和软件驱动三个层面进行讲解，并辅以大量实际接线图和时序图，帮助读者理解其工作原理及应用场景。例如，在讲解SPI时，我们将演示如何连接一个SPI接口的传感器，并解析读写数据的具体流程。 存储器技术与管理： 讲解Flash、RAM、EEPROM等不同类型的存储器，以及它们在嵌入式系统中的作用。我们将探讨片内存储器与片外存储器的区别，以及如何通过内存控制器进行高效管理。此外，还会介绍SD卡、NAND Flash等外部存储器的接口和文件系统集成。 电源管理与低功耗设计： 讨论嵌入式系统的电源需求，包括各种供电方式、电压调节、电源监控等。重点关注低功耗设计策略，如睡眠模式、时钟门控、动态电压频率调整（DVFS）等，并结合实际项目演示如何最大限度地延长电池续航。 第二部分：嵌入式软件开发实战 嵌入式C语言编程进阶： 针对嵌入式开发，我们将深入讲解C语言的指针、位操作、内存管理、结构体和联合体等关键概念。重点在于如何写出高效、可靠且资源受限的嵌入式C代码。我们将通过大量实例，展示如何进行底层硬件控制，例如直接读写寄存器来控制GPIO。 汇编语言在嵌入式中的应用（可选）： 在某些对性能要求极高的场景下，汇编语言仍然不可或缺。本章将介绍汇编语言的基本语法，以及如何在C语言中嵌入汇编指令，用于实现高效的底层操作或优化关键代码段。 实时操作系统（RTOS）原理与应用： RTOS是现代嵌入式系统的核心。本书将详细讲解RTOS的基本概念，如任务、调度、IPC（进程间通信）、同步与互斥等。我们将以FreeRTOS为例，深入讲解其API使用、任务创建与管理、信号量、消息队列、事件标志组等核心功能。通过实际项目，演示如何构建一个多任务并发的嵌入式应用程序。 驱动程序开发： 讲解如何为各种外设编写驱动程序。从简单的GPIO驱动到复杂的通信协议驱动，都将进行详细的步骤解析和代码实现。我们将重点讲解驱动程序的设计原则，包括模块化、抽象化和可重用性，并演示如何将驱动程序集成到RTOS环境中。 嵌入式Linux系统开发入门： 对于需要更强大处理能力和丰富应用生态的嵌入式系统，Linux是首选。本书将介绍嵌入式Linux的开发流程，包括交叉编译工具链的搭建、uboot引导程序的原理、Linux内核的配置与裁剪，以及根文件系统的构建。我们将重点讲解如何在嵌入式Linux环境下进行应用程序开发，并介绍一些常用的开发工具和调试方法。 网络通信协议栈实现： 针对需要网络功能的嵌入式设备，本书将介绍TCP/IP协议栈的基本原理，以及在嵌入式系统中的实现。我们将讲解Socket编程，并演示如何开发支持HTTP、MQTT等应用的嵌入式网络设备。 嵌入式系统调试与优化： 调试是嵌入式开发中最具挑战性的环节。本书将介绍各种调试工具和技术，如JTAG/SWD调试器、逻辑分析仪、示波器等。我们将演示如何通过这些工具定位硬件和软件问题，并分享代码优化技巧，包括提高执行效率、降低内存占用等。 第三部分：综合项目实践 智能家居设备开发： 以实际项目为例，指导读者完成一个智能家居设备的开发，例如温湿度传感器数据采集与上传、远程控制LED灯等。此项目将综合运用前面章节讲解的硬件接口、RTOS、网络通信等知识。 物联网（IoT）终端节点设计： 讲解如何设计和实现一个具备网络通信能力的IoT终端节点。重点在于低功耗设计、数据采集、数据传输以及与云平台的对接。 工业自动化控制模块开发： 介绍如何开发一个用于工业自动化场景的控制模块，例如步进电机控制、传感器数据采集与处理、PLC通信等。 本书特色： 强调实践： 全书贯穿大量实际代码示例、电路图和操作步骤，力求让读者“动手做起来”。 循序渐进： 从基础概念到高级应用，层层递进，适合不同层次的读者。 技术前沿： 涵盖当前嵌入式领域的热点技术和开发趋势。 问题导向： 针对嵌入式开发中常见的难点和痛点，提供详尽的解决方案。 通过阅读本书，您将能够独立完成从硬件选型、原理图设计、PCB布局到软件编码、系统调试的整个嵌入式系统开发流程，为您的项目开发打下坚实的基础。

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我最欣赏这本书的实用主义倾向。很多理论书籍往往止步于理想化的模型，但在实际工程中，元件的延迟、功耗和噪声干扰是无法回避的问题。这本书非常现实地将这些“非理想因素”融入到了分析之中。比如，在讨论竞争冒险（Race Around）现象时，作者没有简单地指出问题，而是分析了不同逻辑门电路的传输延迟差异如何导致这一问题的产生，并提出了几种具体的消除方案，比如增加滤波电容或者调整门电路的扇入扇出。这种将理论知识与工程实践紧密结合的做法，极大地增强了这本书的实操价值。对于正在准备硬件设计认证考试的我来说，这些来自“真实世界”的经验分享，比单纯的理论推导要宝贵得多。

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从语言风格上来说，作者的文字功底非常深厚，行文流畅自然，丝毫没有翻译腔或刻意卖弄学问的痕迹。尤其是在解释那些容易混淆的概念时，作者总能找到一个巧妙的角度切入。例如，在描述移位寄存器的工作模式时，他用了“数据在流水线上的移动”这种比喻，一下子就让原本抽象的串行/并行转换过程变得生动起来。更让我感到亲切的是，书中时不时会穿插一些简短的“历史回顾”或“设计小贴士”，这些小插曲不仅调剂了阅读节奏，也让我对数字技术的发展脉络有了更宏观的认识。阅读的过程非常顺畅，仿佛是一位博学的长者在用最清晰的语言，耐心地向我描绘一个复杂的科技图景。

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这本书的叙述方式简直是为我这种初学者量身定做的。拿到手的时候，我还担心那些复杂的电路图和逻辑门会让我望而生畏，但作者的讲解方式非常细腻，每一个概念的引入都像是循序渐进的引导，完全没有那种生硬的理论堆砌感。比如，初次接触布尔代数时，书中通过一些非常贴近生活的比喻，比如开关的组合，让我一下子就抓住了核心思想。随后讲解组合逻辑电路和时序逻辑电路时，作者对JK触发器和D触发器的区别与联系的分析，简直是鞭辟入里，图文并茂的解释让我不必在不同的参考资料间来回跳转。更值得称道的是，它对于实际应用中的设计规范和排错思路也给出了详尽的指导，这对于想从理论走向实践的我来说，价值不可估量。我感觉自己不是在啃一本厚厚的教科书，而是在一位经验丰富的工程师的指导下，一步步搭建起对数字系统世界的认知框架。

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我不得不说，这本书在深度和广度上都达到了一个相当高的平衡点。对于那些已经有一定电子基础，想深入理解数字系统底层原理的读者来说，这本书绝不是肤浅的科普读物。它对半导体器件在数字电路中的具体工作状态进行了深入的挖掘，例如对CMOS反相器阈值电压的推导过程，虽然需要一些微积分的基础，但推导清晰，逻辑严密，让我对为什么数字电路会呈现出离散的0和1状态有了更深层次的理解。特别是在介绍存储器结构时，不仅讲了SRAM和DRAM的工作原理，还涉及到了纠错码（ECC）的初步概念，这已经超出了很多同类教材的范畴，展现了作者扎实的学术功底和对现代计算技术前沿的关注。读完这部分，我感觉自己看待任何数字芯片的眼神都变了，多了一层“透过现象看本质”的洞察力。

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这本书的排版和设计风格非常现代、直观，这一点对于提高阅读体验至关重要。不同于一些传统教材那种密密麻麻的文字和布局，这里的图示设计极具匠心。每一个逻辑电路的抽象图例都经过精心布局，线宽、元件的摆放都考虑到了视觉的舒适度，使得复杂的电路结构一目了然。配色方案也比较克制，主要使用黑白灰搭配关键信息的彩色高亮，有效地引导了读者的注意力，避免了视觉疲劳。另外，书后附带的习题设计也很有区分度，基础的计算题和需要综合分析的开放性问题穿插得当，尤其是那些需要设计小型系统的案例，激发了我动手实践的欲望。这本教材本身就像一个设计精良的数字系统，结构清晰，运行高效。

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