Diseno de Sistema Interactivos pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Pearson Publications Company

作者:Jef Raskin

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-07

价格:USD 13.00

装帧:Paperback

isbn号码:9789702600381

丛书系列:

图书标签:

• 交互设计
• 用户体验
• 系统设计
• 人机交互
• 设计原则
• 可用性
• 界面设计
• 信息架构
• 设计模式
• 用户研究

好的，这是一本名为《高级嵌入式系统设计与实践》的图书简介，内容涵盖了现代嵌入式系统开发的多个关键领域，力求深入浅出，贴近工程实际。 --- 《高级嵌入式系统设计与实践》 导言：新时代的计算基石 在物联网（IoT）、工业自动化、智能汽车和可穿戴设备飞速发展的今天，嵌入式系统已不再是简单的微控制器程序，而是构成现代数字世界的复杂、高效且高度可靠的计算核心。本书《高级嵌入式系统设计与实践》旨在为具备一定基础知识的工程师、高级学生和技术爱好者提供一个全面而深入的平台，系统地剖析从硬件选型到复杂软件架构的完整设计流程。 本书的核心理念是强调“系统思维”——即如何平衡实时性、功耗、成本、安全性和可维护性。我们不满足于仅仅介绍单个芯片或特定库的使用，而是着重探讨在面对资源受限和性能高要求环境时，如何做出最佳的技术决策。 第一部分：深度硬件基础与微控制器架构解析 本部分将奠定坚实的硬件基础，这是所有高级嵌入式设计的前提。 1.1 现代微控制器家族的演进与选型策略 我们将详细对比基于 ARM Cortex-M 系列（M0+ 到 M7）以及更高性能的 Cortex-A 系列在不同应用场景下的适用性。重点分析内存架构（SRAM、Flash、外部存储器接口）、总线结构（AHB、APB）对系统性能的影响。同时，探讨 RISC-V 架构作为新兴力量的潜力和设计哲学，并提供一套系统的硬件选型决策矩阵，考虑因素包括：生态系统成熟度、供应链风险、单位成本与性能比。 1.2 关键外设的底层驱动与中断管理 深入探讨高级定时器、DMA（直接内存存取）控制器的工作原理，特别是如何利用 DMA 机制来卸载 CPU 负担，实现高效的数据吞吐。章节将细致讲解中断系统的精髓，包括中断优先级分组、嵌套中断处理逻辑，以及如何编写高效、无锁定的 ISR（中断服务程序）。我们还将介绍边缘触发与电平触发的精确应用场景，并分析系统级错误处理机制（如看门狗、电源监控）。 1.3 低功耗设计：从时钟门控到深度睡眠 对于电池供电设备而言，功耗是生命线。本章将超越简单的软件休眠调用，深入探讨硬件层面的功耗优化技术，包括：动态电压和频率调节（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）的实现、外设的电源域隔离。我们将通过实际案例分析，演示如何精确测量和定位功耗热点，并设计出超低功耗的待机模式切换算法。 第二部分：实时操作系统（RTOS）的精髓与高级应用 实时性是嵌入式系统的核心承诺。本部分将重点剖析 RTOS 的内部机制及其在复杂系统中的应用。 2.1 RTOS 内核机制的深度剖析 我们选择 FreeRTOS 和 Zephyr 作为主要分析对象，不仅停留在 API 调用层面，而是深入到任务调度算法（如优先度继承、时间片轮转）、内核对象（信号量、互斥锁、消息队列）的内部数据结构和上下文切换流程。重点解析“优先级反转”问题，并详细阐述如何通过协议（如 Priority Ceiling Protocol）来解决这一经典难题。 2.2 复杂任务间通信与数据流设计 在多任务系统中，高效且安全的数据交换至关重要。本章将对比不同的 IPC（进程间通信）机制，分析队列溢出、死锁和竞态条件等潜在风险。我们将设计一套健壮的生产者-消费者模型，并展示如何利用环形缓冲区（Circular Buffer）结合 DMA 来实现高带宽数据流处理，同时保证操作的原子性。 2.3 任务资源管理与内存分配策略 嵌入式系统的内存资源是有限且分散的。我们将探讨静态内存池（Static Allocation）与动态内存分配（Heap Allocation）的优劣，并分析 `malloc`/`free` 在实时系统中的碎片化风险。随后，介绍 Slab 分配器等针对嵌入式环境优化的内存管理技术，确保系统在长时间运行中保持稳定。 第三部分：系统级软件工程与可靠性保障 现代嵌入式项目规模庞大，软件工程实践直接决定了项目的成败和产品的质量。 3.1 模块化与分层架构设计 介绍面向对象的思想如何在 C 语言环境中实现嵌入式软件的模块化（如使用抽象层 HAL/LL）。我们将聚焦于如何构建清晰的软件分层结构（如：硬件抽象层、驱动层、服务层、应用层），确保硬件更换或驱动升级不对上层应用造成连锁反应。 3.2 版本控制、构建系统与持续集成（CI） 强调 Git 在嵌入式协作中的高级用法（如 Git Flow、子模块管理）。深入解析 CMake 或 Kconfig 等构建系统的配置哲学，如何实现跨平台编译和不同目标硬件配置的自动化切换。探讨将 CI/CD 引入嵌入式开发流程的必要性，包括自动化单元测试（如使用 CppUTest 或 Unity）和硬件在环（HIL）测试的搭建基础。 3.3 嵌入式系统的安全基础：从固件到通信 安全性已成为嵌入式设备的“非功能性需求”。本部分将聚焦于基础安全实践：固件更新机制（OTA/FOTA）中的加密验证与回滚保护；代码签名与安全启动（Secure Boot）的基本流程。同时，介绍 TLS/DTLS 在资源受限设备上的资源消耗优化策略，以及如何利用硬件加密加速器提升性能。 第四部分：高级连接性与数据处理 连接性是物联网的核心，本章关注如何高效地在受限设备上处理网络协议栈和传感器数据。 4.1 轻量级网络协议栈与连接管理 重点分析 MQTT、CoAP 等适用于低带宽、高延迟网络的协议栈。深入解析 LwIP 等轻量级 TCP/IP 协议栈的内核优化，如何调整缓冲区大小、TCP 窗口以适应不同的网络条件。针对蜂窝网络（如 NB-IoT, LTE-M）的功耗管理策略，以及如何设计高效的心跳和数据上报机制。 4.2 嵌入式传感器融合与信号处理 探讨如何从原始 ADC 采样中提取有意义的信息。内容包括：数字滤波器的设计与实现（IIR/FIR 滤波器在定点运算中的实现）、快速傅里叶变换（FFT）在嵌入式平台上的优化应用。我们将通过一个实际的姿态解算案例，演示如何集成加速度计、陀螺仪数据，并使用卡尔曼滤波（Kalman Filter）进行状态估计。 4.3 边缘计算与数据预处理 随着算力的提升，部分数据处理正在从云端下沉到设备侧。本章讨论在嵌入式设备上部署小型机器学习模型（TinyML）的可行性。分析模型量化（Quantization）和剪枝（Pruning）技术如何减小模型体积和推理延迟，使复杂的决策能力得以在资源受限的芯片上实现。 结语：面向未来的系统设计者 《高级嵌入式系统设计与实践》不仅仅是一本技术手册，更是一份面向未来挑战的路线图。通过本书的学习，读者将能够超越简单的“点亮 LED”的层面，成长为能够设计、实现并维护复杂、高可靠性、高效率的下一代嵌入式系统的核心技术人才。本书强调的是工程的权衡艺术，以及在不断变化的技术浪潮中，保持系统稳健性的设计哲学。

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这本书的封面设计简直是视觉盛宴，那种深邃的蓝色调和几何图形的巧妙组合，立刻就抓住我的眼球。我是一个对设计美学有着近乎苛刻要求的人，市面上很多技术类书籍往往在装帧上敷衍了事，但这本显然投入了巨大的心血。拿到手里的时候，那种纸张的质感和重量感就让人觉得内容肯定非同一般。我尤其欣赏封面上那个抽象的“交互”符号，它不直接告诉你是什么，而是引人遐想，仿佛在邀请你进入一个充满无限可能的数字空间进行探索。翻开内页，排版更是体现了匠心独运，字体的选择清晰易读，留白恰到好处，阅读起来非常舒适，即便是长时间沉浸其中，眼睛也不会感到疲劳。这种对细节的极致追求，让我对作者在内容组织上的严谨性充满了信心，感觉这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的艺术品，让人爱不释手，光是把它摆在书架上，都能提升整个房间的格调。

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我通常对理论性太强的书籍敬而远之，因为它们读起来往往像是在啃一本生涩的学术论文，晦涩难懂，难以落地。然而，这本书的叙事方式却异常平易近人，它没有一开始就抛出复杂的术语和模型，而是从我们日常生活中最熟悉的交互案例入手，将那些原本高高在上的设计原则，巧妙地融入到生动有趣的故事场景中。作者的笔触非常灵活，时而幽默风趣，时而又带着深刻的洞察力，让人在不知不觉中就吸收了大量的知识。我记得有一次读到一个关于用户心智模型的章节，作者用了一个非常形象的比喻，让我立刻豁然开朗，之前困扰我的很多设计难题似乎都有了新的解决思路。这种“润物细无声”的教学方法，极大地降低了学习门槛，对于初入设计领域的新人来说，绝对是避开弯路的神器。

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坦白说，我购买这本书的初衷是想寻找一些前沿的、能让我立刻在工作中应用的高级技巧，毕竟我已经在行业里摸爬滚打了几年，对基础概念已经了然于胸。我对这本书抱持着一种审视和挑剔的态度，但令我意外的是，它提供的深度远超我的预期。书中对用户体验流程的剖析，简直像一台精密的解剖刀，将复杂的系统拆解成了最基本的单元，并系统地探讨了每一个环节的优化策略。特别是关于“反馈机制”那一块，作者提出了一种多维度的评估框架，这完全颠覆了我过去那种单一的、定性的判断方式。这种深入骨髓的理论构建，辅以扎实的数据分析支撑，让我意识到，真正优秀的设计绝不是拍脑袋想出来的灵感，而是建立在严谨的科学方法论之上的。

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我最近正筹备一个跨平台应用的大型重构项目，面临的最大挑战是如何在保持品牌调性的同时，适应不同设备的操作习惯和屏幕尺寸。市面上很多书籍侧重于移动端或桌面端，缺乏宏观的视角。这本书的独特之处在于，它似乎从未将交互视为孤立的界面操作，而是将其视为一个贯穿用户与产品始终的“旅程”。书中探讨的“情境感知设计”理念，对我启发极大，它提醒我们不能只关注用户“在做什么”，更要关注用户“在哪里做”以及“为什么做”。我开始尝试运用书中提到的情境映射工具，去梳理用户在不同环境下的潜在需求和痛点，这让我们的设计讨论从单纯的功能罗列，上升到了对用户真实生活的关怀层面，项目的方向感瞬间清晰了许多。

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我对技术书籍的另一个衡量标准是其“时效性”和“前瞻性”。在这个日新月异的科技时代，一本去年的书可能在某些方面就已经过时了。但这本书给我的感觉是，它似乎超越了当前的技术限制，着眼于交互的本质规律。它的讨论并未过多纠缠于具体的软件版本或流行的框架，而是聚焦于人类认知、行为心理学与技术媒介的永恒关系。例如，关于“可解释性AI在交互中的应用”那几章，虽然技术迭代迅速，但作者阐述的基本原则——如何让用户信任一个“黑箱”——却是长期有效的。这使得这本书具有极高的收藏价值，我相信即使五年后，当我重读这些章节时，依然能从中汲取到构建未来高效、人性化系统的智慧。

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