单片机原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:赵德安

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2009-4

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787111265061

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 原理
• 应用
• 嵌入式系统
• 电子工程
• 微控制器
• C语言
• 汇编语言
• 硬件设计
• 实践教程

好的，这是一份关于一本名为《高级嵌入式系统设计与实践》的图书简介。 --- 图书简介：《高级嵌入式系统设计与实践》 概述 《高级嵌入式系统设计与实践》是一本深度剖析现代嵌入式系统开发前沿技术与工程实践的专业著作。本书旨在为具备一定微控制器或嵌入式基础知识的工程师、研究人员和高年级学生提供一套系统、前沿且极具实战价值的知识体系。全书聚焦于构建高性能、高可靠性、低功耗的复杂嵌入式应用，涵盖了从底层硬件接口到顶层软件架构的完整链条。 本书突破了传统微控制器入门教材的范畴，深入探讨了多核异构架构、实时操作系统（RTOS）的深度优化、系统级功耗管理、以及面向物联网（IoT）的安全通信协议栈的实现。我们通过大量的实际案例和代码示例，确保读者不仅理解理论概念，更能掌握将这些概念转化为可部署、可维护的工业级产品的技能。 核心内容模块 本书内容结构严谨，分为六大部分，层层递进，确保知识体系的完整性与深度。 第一部分：现代嵌入式处理器架构深入解析 (Architecture Deep Dive) 本部分首先对当前主流的高性能嵌入式处理器架构进行深入剖析，重点关注 Cortex-A 系列 与 专有 DSP/FPGA 协处理器 的协同工作机制。 1. 多核处理器与缓存一致性协议： 详细讲解了 MESI/MOESI 等缓存一致性协议在多核系统中的作用、性能影响及软件层面的同步机制（如内存屏障、原子操作）。 2. 内存管理单元（MMU）与虚拟内存： 阐述 MMU 的工作原理、页表结构、TLB 缓存管理，以及如何在嵌入式 Linux 环境中利用 MMU 实现进程隔离与保护。 3. 异构计算模型： 探讨如何有效利用 CPU、GPU（GPGPU）和专用加速器（如 NPU/DSP）进行任务卸载（Task Offloading），并介绍 OpenCL/OpenACC 等并行编程模型在嵌入式上下文中的应用。 第二部分：实时操作系统与内核调度优化 (RTOS and Kernel Tuning) 本部分是本书的基石之一，专注于如何驾驭和优化实时操作系统，以满足严格的时序要求。 1. 高级 RTOS 内核机制： 区别于基础的抢占式调度，本书深入探讨 优先级继承（Priority Inheritance）、优先级天花板（Priority Ceiling） 等反优先级反转（Priority Inversion）的解决方案。 2. 内核裁剪与性能调优： 介绍如何根据特定应用需求对 FreeRTOS/Zephyr/VxWorks 等内核进行精确的裁剪、静态分配，以及通过调整调度器参数来最小化中断延迟（Interrupt Latency）和任务切换开销（Context Switching Overhead）。 3. 时间敏感网络（TSN）与确定性通信： 针对工业控制和自动驾驶等领域，讲解 TSN 的核心技术，如 时间敏感帧调度（Time-Aware Shaper） 和 IEEE 802.1Qbv/Qbu 标准在嵌入式网络接口卡（NIC）上的实现。 第三部分：系统级功耗管理与能效设计 (System-Level Power Management) 在移动和电池供电系统中，功耗管理是决定产品成败的关键因素。本部分提供了从硬件到软件的完整功耗优化策略。 1. 动态电压与频率调节（DVFS）： 详细分析现代处理器如何通过 DVFS 响应负载变化，并介绍操作系统如何与硬件 PMIC（Power Management IC）交互实现频率和电压的精细控制。 2. 低功耗状态管理： 深入讲解 睡眠模式（Sleep Modes）、唤醒源（Wakeup Sources） 的配置与优化，以及如何设计高效的电源门控（Power Gating）策略来关闭闲置的模块。 3. 能量采集（Energy Harvesting）系统集成： 针对超低功耗传感器网络，探讨能量采集电路的选型、最大功率点跟踪（MPPT）算法的嵌入式实现，以及如何设计适应间歇性供电的健壮软件框架。 第四部分：嵌入式安全与可信赖执行环境 (Embedded Security and TEE) 随着系统互联性的增强，安全性已成为不可或缺的要素。本部分聚焦于构建端到端的安全保障。 1. 硬件信任根（RoT）与启动链： 讲解 安全启动（Secure Boot） 的流程，如何利用 OTP/eFuse 保护加密密钥，并实现固件完整性验证。 2. 可信执行环境（TEE）实践： 以 ARM TrustZone 为例，详细阐述安全世界（Secure World）和非安全世界（Normal World）的隔离机制、安全存储（Secure Storage）的实现，以及如何安全地进行敏感操作。 3. 通信安全栈： 侧重于 TLS/DTLS/IPSec 协议栈在资源受限设备上的优化编译与移植，以及硬件加速密码学模块（Crypto Engine）的使用。 第五部分：高级驱动模型与固件升级 (Advanced Drivers and FOTA) 本部分关注如何编写高效、健壮的底层驱动，并实现可靠的远程升级机制。 1. 异步 I/O 与中断处理： 探讨现代 Linux 内核中的 异步通知（AIO）、I/O 调度器 对嵌入式性能的影响，以及如何设计高效的 中断服务例程（ISR），避免在 ISR 中执行耗时操作。 2. 设备树（Device Tree）的深度应用： 讲解 DT 在描述复杂硬件拓扑中的优势，以及如何利用 DT 更好地支持硬件热插拔和驱动的动态加载。 3. 可靠的固件空中升级（FOTA）： 介绍 A/B 分区策略、原子性更新（Atomic Updates）机制，以及如何使用 Delta 升级算法 显著减小空中更新的数据包大小。 第六部分：系统级调试、验证与可观测性 (Debugging, Validation, and Observability) 构建复杂系统后，高效的调试和验证工具至关重要。 1. 硬件辅助调试技术： 深入讲解 JTAG/SWD 接口的高级功能，如硬件断点的高级条件设置、跟踪缓冲区（ETM/PTM）的使用，以及如何利用这些工具定位实时系统中的罕见同步问题。 2. 系统级性能分析： 介绍 Perf/LTTng 等工具在嵌入式 Linux 环境下的采样与追踪技术，用于发现隐藏的性能瓶颈和资源竞争。 3. 故障注入与鲁棒性测试： 探讨如何设计和实施 压力测试、电源瞬态测试 以及 故障注入（如内存错误、总线仲裁冲突模拟）以验证系统的长期可靠性。 目标读者 有至少一年嵌入式软件开发经验，希望向系统架构师或高级工程师发展的专业人士。 正在从事智能硬件、工业物联网（IIoT）、边缘计算或汽车电子领域开发的工程师。 致力于研究和掌握多核异构、实时性保证和系统安全的前沿技术的研究生。 本书特色 1. 工程导向： 所有理论都围绕实际工程挑战展开，配备大量基于真实芯片平台（如 ARM Cortex-A 系列 SoC）的实操环节。 2. 架构视角： 强调软硬件协同设计，从系统整体而非单一组件的角度解决问题。 3. 前沿性： 内容紧跟嵌入式领域最新标准和技术趋势，如 RISC-V 生态的兴起、异构计算的深化应用。 通过对《高级嵌入式系统设计与实践》的学习，读者将能够自信地驾驭现代复杂嵌入式系统的设计、开发、优化与安全加固工作，迈入高性能嵌入式领域的核心圈层。

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