Introduction to Embedded Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Valvano, Jonathan W.

出品人:

页数:559

译者:

出版时间:2009-4

价格:$ 288.09

装帧:

isbn号码:9780495411376

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式系统
• 嵌入式开发
• 硬件
• 软件
• C语言
• ARM
• 单片机
• 物联网
• 实时操作系统
• 电子工程

《嵌入式系统导论》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的嵌入式系统入门指南，内容涵盖了嵌入式系统设计、开发和应用的关键概念与技术。本书的读者群广泛，包括对嵌入式系统感兴趣的本科生、研究生、软件工程师、硬件工程师以及对物联网、机器人、汽车电子等领域有志于深入研究的专业人士。 核心内容概览： 第一部分：嵌入式系统基础 第一章：嵌入式系统概述 定义与特征： 详细阐述嵌入式系统的核心定义，如专用性、实时性、可靠性、低功耗、成本敏感性等。通过大量实际案例（如家用电器、汽车控制单元、医疗设备、工业自动化设备）来说明这些特征在不同应用场景下的体现。 发展历程与趋势： 回顾嵌入式系统从早期简单控制器到如今高度复杂的智能系统的发展脉络，探讨摩尔定律、芯片技术进步、通信技术演进以及软件复杂性增加等对嵌入式系统发展的影响。展望未来，如边缘计算、人工智能嵌入、安全性增强等前沿发展方向。 应用领域分析： 深入分析嵌入式系统在消费电子、工业控制、汽车电子、医疗保健、航空航天、通信网络等关键领域的广泛应用，展示嵌入式系统如何驱动现代科技和社会进步。 第二章：嵌入式微控制器（MCU）与微处理器（MPU） 体系结构对比： 详细讲解微控制器（MCU）和微处理器（MPU）的基本工作原理、核心组成（CPU、内存、I/O接口、外设）以及它们之间的关键差异。通过图示清晰地展示它们的内部结构和功能划分。 典型指令集架构（ISA）： 介绍ARM、RISC-V、MIPS等主流的指令集架构，分析其设计哲学、优势和在不同嵌入式应用中的适用性。 内存管理： 深入探讨嵌入式系统中常见的内存类型，如RAM（SRAM, DRAM）、ROM（Flash, EEPROM）、Cache等，讲解它们的读写特性、访问速度以及在嵌入式系统中的选择考量。 中断与异常处理： 详细解析中断的产生机制、中断向量表、中断服务程序（ISR）的设计原则，以及异常处理流程，强调其在实时系统中的重要性。 总线与接口： 讲解在嵌入式系统中常用的通信总线，如I2C、SPI、UART、CAN、USB、PCIe等，阐述它们的通信协议、工作原理、数据传输速率以及在不同设备互联中的应用。 第二部分：嵌入式软件开发 第三章：嵌入式C/C++编程 语言特性与优化： 重点讲解C/C++语言在嵌入式开发中的特殊应用，包括指针、位操作、内存管理、内联函数、宏定义等，并提供如何针对嵌入式资源限制进行代码优化的技巧和示例。 面向对象设计（OOD）在嵌入式中的应用： 探讨如何将面向对象的思想应用于嵌入式软件设计，以提高代码的可重用性、可维护性和可扩展性，并给出实际的类设计案例。 常用库函数与API： 介绍嵌入式开发中常用的标准库函数以及操作系统提供的API，并解释它们的使用方法和注意事项。 第四章：嵌入式实时操作系统（RTOS） RTOS核心概念： 深入讲解RTOS的基本概念，如任务、线程、调度器、信号量、互斥锁、消息队列、事件标志等，以及它们如何实现并发执行和资源共享。 主流RTOS简介： 对FreeRTOS、RT-Thread、VxWorks、Zephyr等主流RTOS进行介绍，分析其特点、优势、应用场景以及移植过程。 任务管理与调度策略： 详细阐述RTOS中的任务创建、删除、挂起、恢复等管理操作，以及就绪队列、阻塞队列等概念。深入讲解固定优先级调度、时间片轮转调度、最早到期时间（EDF）调度等常用调度算法的原理和适用性。 进程间通信（IPC）与同步机制： 详细讲解RTOS提供的各种IPC机制，如信号量、互斥量、消息队列、事件标志、管道等，以及它们在实现任务协同工作和避免竞态条件中的作用。 第五章：嵌入式Linux系统 Linux内核与用户空间： 介绍Linux内核在嵌入式系统中的作用，以及用户空间的应用程序和系统服务。 交叉编译环境搭建： 详细指导读者如何搭建用于嵌入式Linux开发的交叉编译工具链，包括GCC、Binutils、Glibc等。 嵌入式Linux系统构建： 介绍如何使用Buildroot、Yocto Project等工具构建定制化的嵌入式Linux发行版，包括内核配置、文件系统生成、软件包集成等。 嵌入式Linux应用程序开发： 讲解在嵌入式Linux平台上开发应用程序的方法，包括进程管理、线程编程、系统调用、网络编程以及使用Qt等GUI框架进行界面开发。 第三部分：嵌入式系统设计与开发实践 第六章：嵌入式硬件接口与驱动开发 GPIO编程： 讲解通用输入输出（GPIO）接口的基本原理，以及如何通过编程控制GPIO引脚的输入输出，实现LED闪烁、按键检测等功能。 常用外设驱动： 详细介绍ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、定时器、PWM（脉冲宽度调制）、EEPROM、SPI Flash等常用外设的原理和驱动开发方法。 通信接口驱动： 讲解UART（通用异步收发传输器）、I2C（集成电路总线）、SPI（串行外设接口）等通信接口的硬件原理和软件驱动开发，包括数据帧的发送与接收、中断处理等。 设备树（Device Tree）： 介绍设备树在现代嵌入式Linux系统中的作用，如何描述硬件资源，以及如何编写和使用设备树文件。 第七章：嵌入式系统调试与测试 调试工具与技术： 介绍JTAG、SWD等硬件调试接口，以及GDB、DDD等软件调试器在嵌入式开发中的应用。讲解断点设置、单步执行、变量监视、内存查看等调试技巧。 日志与打印： 强调在嵌入式系统中合理使用打印信息进行程序流程跟踪和问题定位。 单元测试与集成测试： 探讨针对嵌入式组件和系统的测试策略，包括单元测试、集成测试、系统测试等，并介绍相关的测试框架和方法。 性能分析与优化： 介绍如何使用性能分析工具（如profiler）来识别系统瓶颈，并提供代码优化、算法改进等提高系统性能的策略。 第八章：嵌入式系统设计流程与方法 需求分析与系统架构设计： 讲解如何从应用需求出发，进行系统需求分析，并设计合理的系统架构，包括硬件选型、软件模块划分、接口定义等。 原型开发与迭代： 强调原型开发在嵌入式项目中的重要性，以及如何通过迭代开发来不断完善产品。 版本控制与项目管理： 介绍Git等版本控制工具在嵌入式开发团队协作中的应用，以及敏捷开发等项目管理方法。 第四部分：进阶主题与应用 第九章：嵌入式系统安全性 安全威胁与攻击向量： 分析嵌入式系统面临的常见安全威胁，如物理攻击、网络攻击、固件篡改、数据泄露等。 安全设计原则： 介绍安全启动、安全存储、访问控制、加密通信、固件更新安全等安全设计原则。 加密算法与安全协议： 简要介绍TLS/SSL、AES、RSA等常用的加密算法和安全协议在嵌入式系统中的应用。 第十章：嵌入式系统中的功耗管理 功耗模型与测量： 讲解嵌入式系统中不同组件的功耗特性，以及如何进行功耗测量与分析。 低功耗设计技术： 介绍电源管理单元（PMU）、休眠模式、时钟门控、动态电压频率调整（DVFS）等低功耗设计技术。 电池寿命优化： 探讨如何在硬件和软件层面优化功耗，以延长电池供电设备的续航时间。 第十一章：物联网（IoT）中的嵌入式系统 IoT架构与协议： 介绍IoT系统的典型架构（感知层、网络层、平台层、应用层），以及MQTT、CoAP、HTTP等通信协议。 嵌入式设备连接： 讲解嵌入式设备如何通过Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、LoRa等无线技术连接到IoT网络。 云平台集成： 介绍如何将嵌入式设备的数据上传到AWS IoT、Azure IoT Hub、Google Cloud IoT等云平台进行处理和分析。 本书通过理论讲解、代码示例、实际操作指导以及丰富的案例分析，力求帮助读者建立起扎实的嵌入式系统知识体系，并具备独立进行嵌入式系统设计和开发的能力。

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这本书在软件工程和代码质量方面的指导近乎于零。在涉及代码示例的部分，作者展示的往往是功能可以运行的“能跑就行”的片段，完全没有体现出任何良好的编程规范、模块化设计或者错误处理机制。例如，在描述中断服务程序（ISR）时，代码中充满了全局变量的直接读写，缺乏必要的临界区保护，这在实际的多任务环境中是极其危险的设计缺陷。这本书似乎完全忽略了嵌入式系统开发中至关重要的软件可靠性、可维护性和可测试性。它仅仅停留在“如何让硬件动起来”的机械层面，却完全没有引导读者构建健壮的软件架构。对于一个想要成为专业嵌入式开发人员的读者来说，这本书传达的理念是远远不够的，它培养的更像是“代码搬运工”，而不是“系统架构师”。

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作者的写作风格极其晦涩和冗长，仿佛在刻意用复杂的长难句来掩盖内容的简单。阅读这本书的过程，与其说是学习，不如说是“破译”。他倾向于使用大量的学术术语和被动语态，使得句子结构复杂到让人需要反复回读才能捕捉其核心意思。很多本可以一句话说清楚的概念，被拆解成冗长的段落，中间夹杂着大量的、似乎是为了增加篇幅而加入的旁枝末节的论述。这种表达方式极大地阻碍了知识的吸收效率。我发现自己花了大量时间去梳理句子的主谓宾，而不是去理解嵌入式系统的工作原理。对于那些需要快速、高效获取信息的学习者来说，这本书无疑是巨大的负担。如果能采用更直接、更简洁的现代技术写作风格，将能更好地服务于目标读者群体。

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这本书的理论深度令人失望，感觉它更像是一份经过简单拼凑的“嵌入式系统概念速查手册”，而非一本真正能帮助读者建立系统性认知的基础教材。作者似乎更热衷于罗列各种术语和缩写，却鲜有深入剖析其背后的原理和设计权衡。例如，在讲解实时操作系统（RTOS）的部分，只是简单提到了任务调度算法的名称，却完全没有提供任何可操作的例子或性能比较。读者读完后，只会记住一堆名词，但一旦试图将这些知识应用到实际项目中，就会发现自己完全无从下手。缺乏从底层硬件寄存器到上层应用逻辑的完整、连贯的讲解路径，使得知识点之间显得支离破碎。对于一个渴望扎实掌握基础的工程师来说，这本书提供的知识密度和深度是远远不够的，它更像是为那些已经对领域有大致了解的人提供的快速回顾，而不是为新手铺设坚实的地基。

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我对书中涵盖的案例研究和实践环节的陈旧程度感到震惊。书中引用的所有硬件平台和工具链，似乎都停留在十年前的某个时间点。我们现在生活在 RISC-V 架构日益普及，以及物联网设备对低功耗设计提出更高要求的时代，但这本书里的例子还在大量使用早已被边缘化的特定厂商的过时微控制器家族。每次我尝试跟着书本的步骤搭建实验环境，都会遇到编译器版本不兼容、库文件缺失找不到，或者目标芯片早已停产的困境。这使得跟随书本进行实验的过程，变成了一场徒劳的“考古发掘”，而不是学习新知。技术书籍的生命力在于紧跟行业发展，这本书不仅没有体现出前瞻性，反而像一本被遗忘在角落里的旧文档。读者需要的不是历史回顾，而是能立即应用到当前开发环境中的实战经验。

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这本书的排版简直是一场灾难，字体选择和行距设置让人阅读起来倍感折磨。我花了很长时间才适应这种密密麻麻的布局，感觉每翻一页都是一场与眼睛的战斗。更别提书中那些插图了，模糊不清的线条和低分辨率的图形，完全无法清晰地展示关键概念。很多重要的结构图和电路示意图，看起来就像是上世纪八十年代的扫描件，色彩失真，细节缺失。每次对照文本去理解图示时，我都要反复眯眼、猜测作者到底想表达什么。我理解技术书籍可能不追求华丽的装帧，但至少应该保证基础的可读性和信息传达的准确性。如果作者在设计之初能多花点心思在视觉呈现上，这本书的价值至少能提升一个档次。目前的状态，感觉像是在阅读一份未经校对和美化的内部草稿，这对于一本面向初学者的入门读物来说，是极其不负责任的。

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