具体描述
由范延滨等编著的《小波理论算法与滤波器组》着力从滤波器组观点阐
述小波技术及其应用，重点突出小波理论、算法与滤波器组相统一的思想。
本书共9章，从小波分析的基础（小波概念）、小波空间的分解（多分辨率
分析）和小波变换的实现（滤波器组）三个方面对“小波理论、算法与滤波
器组”进行阐述。其主要内容包括：信号变换与框架原理，多抽样系统与滤
波器组，小波与小波变换，空间分解与多分辨率分析，正交小波与正交滤波
器组，双正交小波与双正交滤波器组，小波包与小波包滤波器组，提升小波
与提升小波滤波器组，信号奇异性检测与小波变换。
《小波理论算法与滤波器组》可以作为普通高等院校理工科专业高年级
本科生和研究生的教材及参考书，也可以作为相关领域工程技术人员的参考
书。
《面向物联网应用的高级嵌入式系统设计与实践》 内容简介 本书深入探讨了面向物联网（IoT）应用的嵌入式系统的设计、实现与优化。在当前万物互联的时代背景下，嵌入式系统已成为连接物理世界与数字世界的关键桥梁。本书旨在为读者提供一套全面且实用的知识体系，涵盖从底层硬件选型到上层应用软件架构的各个层面，特别关注低功耗、高实时性、安全性和大规模部署的需求。 第一部分：嵌入式系统基础与现代微控制器架构 本部分首先回顾了嵌入式系统的基本概念、发展历程及其在现代工业、医疗、交通和智能家居等领域的广泛应用。随后，我们将详细剖析当前主流的微控制器（MCU）和微处理器（MPU）架构，重点聚焦于ARM Cortex-M系列和Cortex-A系列在功耗效率和性能平衡上的设计哲学。 1.1 现代MCU与MPU核心解析： 深入讲解RISC-V架构的崛起及其在定制化嵌入式设计中的潜力。对Cortex-M系列（如M0+、M3、M4、M7）的流水线、中断管理单元（NVIC）和内存保护单元（MPU）进行详尽的硬件级分析，探讨如何根据具体应用场景选择最优核心。对于涉及边缘计算的应用，将详细介绍Cortex-A系列处理器的内存层次结构（L1/L2 Cache、TLB）和内存管理单元（MMU）的工作原理。 1.2 功耗优化技术： 功耗是移动和电池供电设备设计的核心挑战。本章将系统介绍静态功耗和动态功耗的来源，并讲解先进的低功耗设计技术，包括动态电压和频率调节（DVFS）、时钟门控、电源门控，以及在睡眠模式（如Stop Mode、Standby Mode）下的唤醒源管理和功耗状态转换策略。我们将通过实际案例演示如何使用硬件调试工具精确测量和定位功耗热点。 1.3 实时操作系统（RTOS）选型与内核机制： 嵌入式系统对确定性和响应时间有严格要求。本书详细比较了FreeRTOS、Zephyr、Azure RTOS（ThreadX）等主流RTOS的特性。重点阐述内核机制，包括任务调度算法（如优先级继承、轮转调度）、信号量、互斥锁、消息队列的实现原理和潜在的死锁问题分析。对于需要极高实时性的系统，将介绍时间触发（TT）调度的基本概念。 第二部分：传感器接口、数据采集与信号调理 物联网的本质是对物理世界数据的采集与反馈。本部分着重于如何高效、准确地从各类传感器获取数据。 2.1 通用同步/异步通信协议深度解析： 详细讲解I2C、SPI、UART等基础通信协议的底层时序和操作规范。特别关注高速SPI在数据吞吐量优化上的应用，以及I2C多主多从机制的仲裁过程。此外，还将覆盖CAN总线在工业控制和汽车电子中的应用。 2.2 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： 分析高性能ADC的指标，如有效位数（ENOB）、采样率、量化噪声和非线性误差。深入探讨SAR、Sigma-Delta和Pipeline ADC的工作原理，并教授如何通过软件滤波（如滑动平均、卡尔曼滤波的简化版）来提高采集信号的信噪比（SNR）。 2.3 模拟前端设计与噪声抑制： 讨论信号调理电路的重要性，包括如何选择合适的仪表放大器（INA）进行小信号放大、共模抑制（CMRR）的实现，以及PCB布局和接地技术在抑制电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI）中的关键作用。 第三部分：网络连接与物联网协议栈 嵌入式设备必须具备可靠的网络通信能力才能接入云端。本部分专注于无线通信技术栈的选择和实现。 3.1 低功耗广域网（LPWAN）技术： 全面介绍LoRaWAN、NB-IoT和Sigfox的关键技术特性、覆盖范围、功耗模型和部署策略。通过对比分析，指导读者在不同应用场景下（如环境监测、资产追踪）选择最合适的LPWAN技术。 3.2 近场通信与中短距离无线技术： 深入研究Wi-Fi（802.11系列，包括低功耗的ESP系列芯片）、Bluetooth Low Energy (BLE 5.x) 的协议栈结构。重点讲解BLE的连接事件、广播机制、数据包结构以及 GATT 服务与特征的定制化开发。 3.3 物联网应用层协议： 详细剖析MQTT、CoAP和AMQP在资源受限设备上的应用。阐述MQTT的QoS级别、会话保持机制及其在可靠消息传递中的作用。对于CoAP，分析其RESTful特性、报文头结构及DTLS安全层的使用。 第四部分：嵌入式安全与固件更新 随着设备数量的激增，安全已成为物联网设计的生命线。 4.1 嵌入式安全基础与威胁模型： 介绍常见的攻击面，包括物理侧信道攻击、侧信道攻击（如功耗分析）、固件篡改和网络嗅探。建立针对特定嵌入式系统的威胁模型，识别关键资产。 4.2 硬件安全特性应用： 讲解信任根（Root of Trust, RoT）、安全启动（Secure Boot）和固件加密存储的实现。探讨可信执行环境（TEE）的概念及其在隔离敏感操作（如密钥管理）中的作用。介绍硬件安全模块（HSM）或可信平台模块（TPM）的基本功能。 4.3 安全的空中固件更新（FOTA）： 描述设计健壮FOTA机制的关键环节，包括固件签名验证、原子性更新（A/B分区机制）、以及在更新失败或中断时的数据回滚策略，确保设备在远程升级过程中的高可用性。 第五部分：边缘计算与数据处理 本部分转向如何利用嵌入式设备的计算能力进行本地化数据处理，减少云端依赖，提高响应速度。 5.1 轻量级机器学习模型部署： 介绍TensorFlow Lite for Microcontrollers (TFLite Micro) 和类似的嵌入式AI框架。讲解模型量化（Quantization）技术如何将浮点模型转换为定点模型，以适应内存和计算资源有限的MCU。通过实例展示语音唤醒词检测或简单的图像分类在微控制器上的部署流程。 5.2 数据预处理与本地存储： 讨论如何使用嵌入式文件系统（如LittleFS, SPIFFS）来管理传感器数据日志。讲解数据压缩技术（如Delta编码）在写入闪存前的应用，以延长存储介质的寿命并提高存储效率。 5.3 调试、测试与DevOps实践： 最后，本书强调开发过程的质量保证。涵盖使用JTAG/SWD进行硬件级调试的技术，集成测试框架（如Unity），以及CI/CD流水线在嵌入式软件构建、自动化测试和部署中的应用，帮助读者建立现代化的嵌入式开发流程。 全书内容紧密围绕实际工程问题展开，理论阐述与实践案例相结合，旨在培养读者独立设计、开发和维护复杂物联网嵌入式系统的能力。
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