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出版者:

作者:金杰 编

出品人:

页数:177

译者:

出版时间:2010-1

价格:18.60元

装帧:

isbn号码:9787121083808

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• C51
• 应用开发
• 项目实战
• 电子设计
• 实践教程
• STC
• Arduino
• 硬件设计

《嵌入式系统开发实战：从入门到精通》 内容简介： 本书是一本面向广大嵌入式系统爱好者、在校学生及从业工程师的综合性实战教程。旨在系统地介绍嵌入式系统的设计、开发、调试以及实际应用的全过程，帮助读者掌握构建高效、可靠嵌入式解决方案的核心技能。本书内容丰富，涵盖了从基础理论到高级应用的广泛主题，并结合大量实际项目案例，让学习者在动手实践中巩固知识，提升解决实际问题的能力。 第一部分：嵌入式系统基础理论与硬件选型 本部分将为读者打下坚实的嵌入式系统基础。首先，我们会深入剖析嵌入式系统的概念、特点、发展历程以及在各个领域的广泛应用，例如物联网、工业控制、智能家居、汽车电子、医疗设备等，让读者对嵌入式技术有一个宏观的认识。 接着，我们将详细讲解嵌入式系统中最核心的组成部分——微控制器（MCU）。我们会介绍不同系列MCU的架构特点、性能指标（如主频、内存、外设接口等），并提供一套科学的硬件选型指南。读者将学习如何根据项目需求，从市面上琳琅满目的MCU中选择最适合的芯片，例如，在对成本敏感的消费电子产品中，选择性价比高的ARM Cortex-M系列MCU；在对性能要求极高的工业自动化领域，则可能需要考虑更强大的处理器。我们将重点关注几种主流的MCU系列，例如STM32、ESP32、AVR等，并分析它们各自的优缺点及典型应用场景。 此外，本部分还会深入讲解嵌入式系统常用的外围硬件模块，包括传感器（如温度传感器、光敏传感器、加速度计、陀螺仪等）、执行器（如电机驱动、继电器、LED显示屏等）、通信接口（如UART、SPI、I2C、CAN、Ethernet、Wi-Fi、Bluetooth等）以及存储设备（如Flash、EEPROM、SD卡等）。我们将讲解这些模块的工作原理、电气特性、接口协议以及在嵌入式系统中的连接方式和驱动开发要点。 第二部分：嵌入式软件开发环境与基础 掌握了硬件基础后，本部分将引导读者进入软件开发的世界。我们将详细介绍嵌入式软件开发常用的集成开发环境（IDE），例如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、VS Code配合PlatformIO等。读者将学习如何安装、配置这些IDE，并熟悉其基本操作，包括项目创建、代码编辑、编译链接、下载调试等。 语言方面，C语言是嵌入式开发的事实标准，我们将从嵌入式开发的视角出发，回顾C语言的核心语法和特性，并重点讲解在嵌入式环境下的注意事项，例如指针、内存管理、位操作、中断处理等。对于有C++基础的读者，也会介绍C++在嵌入式开发中的应用，例如面向对象的设计思想、RAII（资源获取即初始化）等，以提升代码的可读性和可维护性。 此外，我们还会介绍嵌入式开发中常用的调试技术。这包括使用仿真器（Debugger）进行断点调试、单步执行、观察变量、查看内存等。同时，我们也会讲解printf调试、逻辑分析仪的使用等辅助调试方法，帮助读者快速定位和解决软件中的bug。 第三部分：操作系统与实时性 对于一些复杂的嵌入式系统，直接使用裸机编程会显得力不从心。本部分将深入介绍实时操作系统（RTOS）的概念、原理和应用。我们将详细讲解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）、事件标志组（Event Flags）等，以及它们在多任务并发环境下的作用。 我们会精选几种主流的RTOS进行讲解，例如FreeRTOS、RT-Thread、uCOS等，并提供具体的移植和开发指南。读者将学习如何创建、管理任务，如何进行任务间的通信和同步，以及如何利用RTOS提供的丰富API来构建复杂的应用。通过大量的实例，读者将理解RTOS如何提高系统的响应速度、资源利用率以及整体的健壮性。 第四部分：嵌入式通信协议与网络技术 随着物联网的飞速发展，嵌入式设备的互联互通变得尤为重要。本部分将聚焦于嵌入式通信协议和网络技术。我们将从基础的串口通信（UART）讲起，深入讲解SPI、I2C等片内总线通信协议，以及CAN、RS485等现场总线技术在工业自动化中的应用。 接着，我们将重点介绍无线通信技术，包括Wi-Fi、Bluetooth（经典蓝牙和BLE）、Zigbee等。读者将学习这些无线通信协议的工作原理、通信模式、开发流程，以及如何利用ESP32、nRF系列等高集成度的芯片实现各种无线通信功能。 对于更广泛的物联网应用，TCP/IP协议栈是必不可少的。本部分将介绍TCP/IP协议的基本原理，以及在嵌入式设备上实现TCP/IP通信的方法，包括使用LWIP等嵌入式TCP/IP协议栈。我们还会讲解HTTP、MQTT等应用层协议，并演示如何构建简单的客户端/服务器应用，实现设备与云端服务器的数据交互。 第五部分：嵌入式项目实战案例 理论结合实践是学习嵌入式技术的不二法门。本部分将通过一系列精心设计的实战项目，将前面章节所学的知识融会贯通。每一个项目都将从需求分析、硬件选型、软件设计、代码实现到最终的调试测试，进行全方位的讲解。 我们设计的项目将涵盖不同的应用领域，例如： 智能家居控制系统： 使用ESP32模块，通过Wi-Fi连接手机APP，实现对灯光、窗帘、家电等设备的远程控制，并集成温湿度传感器，实现环境监测与联动。 工业数据采集与监控终端： 利用STM32MCU，连接多种传感器（如压力、流量、液位传感器），通过RS485或Ethernet将采集到的数据传输到上位机进行实时监控和记录。 嵌入式Web服务器： 在嵌入式设备上搭建Web服务器，通过浏览器访问设备，进行参数配置、状态查询和数据可视化。 低功耗蓝牙（BLE）设备开发： 设计一款基于BLE通信的智能手环或健康监测设备，实现与手机APP的数据同步。 无人机或机器人基础控制平台： 介绍舵机、电机驱动、传感器融合以及简单的路径规划算法，为读者搭建更复杂的机器人项目打下基础。 每个项目案例都将提供详细的电路原理图、源代码、开发步骤以及可能遇到的问题及解决方案。我们鼓励读者亲手复现这些项目，并在理解的基础上进行创新和扩展。 第六部分：嵌入式系统的高级主题与发展趋势 在掌握了嵌入式系统的基本开发和应用后，本部分将引导读者探索更高级的主题，并展望嵌入式技术的发展趋势。 我们会介绍嵌入式Linux系统开发。对于需要更强大处理能力、更丰富软件生态的系统，Linux是最佳选择。读者将学习如何在嵌入式设备上安装、配置和定制Linux系统（如Buildroot、Yocto Project），以及如何在Linux环境下进行交叉编译和应用程序开发。 此外，我们还会涉及嵌入式系统的安全性问题。从硬件安全（如Secure Boot、TrustZone）到软件安全（如加密通信、访问控制），再到固件更新（OTA），我们将探讨如何构建更安全的嵌入式系统。 最后，本部分将对嵌入式技术的未来发展趋势进行展望，包括人工智能（AI）在嵌入式领域的应用（如边缘AI）、软硬件协同设计、低功耗技术、5G与嵌入式物联网的深度融合等，为读者的持续学习和职业发展提供指引。 本书的特色： 理论与实践相结合： 强调理论知识的讲解，更注重通过大量的实际项目案例来巩固和应用所学知识。 内容全面而深入： 覆盖了从基础硬件选型到高级操作系统、网络通信的广泛主题，既有广度也有深度。 循序渐进的教学结构： 按照由浅入深、由易到难的逻辑顺序组织内容，适合不同层次的学习者。 丰富的实战案例： 提供了多个贴近实际应用的项目，让读者在动手实践中提升解决实际问题的能力。 贴近工程实践： 讲解的技术和方法都基于当前主流的嵌入式开发实践，具有很强的工程实用性。 适用人群： 高等院校计算机、电子信息、自动化等相关专业的学生。 对嵌入式系统开发感兴趣的爱好者和自学者。 希望提升嵌入式开发技能的在职工程师。 从事物联网、智能硬件、工业控制等领域工作的技术人员。 通过阅读和实践本书，读者将能够全面掌握嵌入式系统的开发流程，独立完成具有挑战性的嵌入式项目，并为未来在嵌入式技术领域的发展奠定坚实的基础。

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