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出版者:上海外语教育出版社

作者:左林斯基

出品人:

页数:323

译者:

出版时间:2002-10

价格:35.00元

装帧:平装

isbn号码:9787505380202

丛书系列:

图书标签:

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• Verilog
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• 数字电路
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《嵌入式系统原理与实践》 内容提要 本书旨在为读者提供嵌入式系统领域全面而深入的理论基础与实践指导。全书结构严谨，内容涵盖了从底层硬件架构到上层软件设计、再到系统集成与应用开发的完整链条。我们着重剖析现代嵌入式处理器的工作机制、实时操作系统（RTOS）的核心概念、传感器与执行器的接口技术，以及高效的固件开发流程。全书结合行业前沿案例，强调理论与实践的紧密结合，旨在培养读者独立进行复杂嵌入式系统设计、开发和调试的能力。 第一部分：嵌入式系统基础架构 第一章：嵌入式系统的本质与演进 本章首先界定嵌入式系统的核心概念，区分其与通用计算系统的差异。我们将追溯嵌入式系统从早期微控制器到现代SoC（系统级芯片）的发展历程，探讨其在物联网（IoT）、工业控制、汽车电子等关键领域的演变趋势。重点分析嵌入式系统设计中的约束条件，如功耗、成本、实时性与可靠性。 第二章：微控制器（MCU）与微处理器（MPU）深入解析 详细介绍当前主流的嵌入式处理器架构，包括ARM Cortex-M系列和Cortex-A系列的核心原理。内容细致展开对CPU流水线、指令集架构（ISA）、中断机制的讲解。针对不同应用场景，对比分析RISC与CISC指令集的设计哲学，并深入探讨内存管理单元（MMU）和缓存（Cache）在提升系统性能中的作用。 第三章：存储器系统与总线结构 系统阐述嵌入式系统中常用的存储器类型，如SRAM、DRAM（SDRAM/DDR）、闪存（Flash，包括NOR/NAND）的物理特性与读写时序。重点剖析片上总线结构，如AHB、APB、AXI总线协议的仲裁机制与数据传输流程。理解总线带宽、延迟对系统整体性能的影响至关重要。 第二章：片上资源与外设接口 本部分聚焦于嵌入式系统中的关键外设模块。 第四章：中断与定时器技术 详述中断控制器（NVIC/GIC）的配置与优先级管理，讲解中断延迟的计算与优化。深入讲解通用定时器、PWM（脉冲宽度调制）模块的原理与应用，特别是在电机控制和信号生成中的实践方法。 第五章：串行与并行通信协议 全面覆盖嵌入式系统中最常用的通信接口。UART、SPI、I2C等片上总线协议的寄存器级操作细节将被详细描述。对于高速数据传输，本书会用专门章节讲解CAN总线（用于汽车和工业网络）和以太网MAC层的工作原理与驱动开发。 第六章：模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC） 讲解采样定理、量化误差等基础概念，深入分析ADC的转换模式（单次、连续、扫描）和触发方式。探讨DAC在波形生成中的应用，并提供提高转换精度的实践技巧。 第二部分：实时操作系统（RTOS）与软件开发 第三章：嵌入式软件开发环境与工具链 介绍交叉编译环境的搭建过程，包括编译器（GCC）、汇编器、链接器的协同工作。重点剖析启动代码（Startup Code）的初始化流程，以及如何使用调试器（如J-Link, ST-Link）进行硬件级调试。 第四章：实时操作系统核心原理 本章是软件部分的核心。详细介绍RTOS的内核机制，包括任务调度策略（如固定优先级、轮转法、抢占式调度）。深入分析上下文切换的开销与实现。讲解信号量、互斥锁、消息队列等进程间通信（IPC）机制的设计目的与正确使用范例，并强调死锁的预防。 第五章：内存管理与动态分配 探讨在资源受限的嵌入式环境中进行内存管理的挑战。对比静态内存池与堆管理策略的优缺点。讲解内存碎片化问题及其在长期运行系统中的影响，并提供优化内存布局的策略。 第六章：驱动程序设计与抽象层 讲解如何编写健壮、可移植的设备驱动程序。重点介绍HAL（硬件抽象层）的设计理念，如何通过抽象层隔离底层寄存器操作，从而提高代码的可维护性。分析中断服务程序（ISR）的编写规范及其与上层任务的交互方式。 第三部分：系统集成与高级主题 第七章：功耗管理与低功耗设计 在移动和便携式设备领域，功耗是关键指标。本章介绍MCU的各种低功耗模式（睡眠、停止、待机）及其唤醒机制。讲解如何通过时钟门控、电源域划分等技术，实现系统级的能效优化。 第八章：嵌入式系统可靠性与故障诊断 探讨嵌入式系统在极端环境下的鲁棒性设计。讲解看门狗（Watchdog Timer）的配置与溢出处理。分析系统崩溃后的调试方法，包括使用断点、内存转储和日志记录技术进行故障复现与定位。 第九章：固件升级（OTA）与安全性基础 介绍固件空中下载（OTA）的基本架构，包括 Bootloader 的设计要点，以及如何保证升级过程的原子性和安全性。初步探讨嵌入式系统安全面临的威胁（如代码注入、侧信道攻击），并介绍基本的安全启动（Secure Boot）流程概念。 实验与实践项目 本书配有大量基于主流开发板的实践环节，覆盖基础I/O操作、实时任务调度演示、传感器数据采集与处理，以及简单的网络通信应用。每个实验都提供了详细的步骤、关键代码段和预期的输出结果，确保读者能够将理论知识转化为实际可运行的工程能力。 读者对象 本书适合电子工程、计算机科学与技术、自动化专业的本科高年级学生、研究生，以及希望系统性学习嵌入式系统设计、转向该领域的软件工程师和硬件工程师阅读。具备C语言编程基础者可更顺利地进行学习。

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我最近翻阅的这本《现代集成电路的验证与测试方法论》，简直是为那些被Bug折磨得焦头烂额的工程师准备的“救命稻草”。它的核心聚焦于如何用最少的资源，在最快的时间内，发现并修复那些潜藏在复杂SoC（系统级芯片）中的缺陷。书中对形式化验证（Formal Verification）的介绍，简直是教科书级别的清晰。它不像其他书籍那样仅仅停留在概念层面，而是深入到了SMT求解器的工作原理，以及如何构建精确的属性规范语言（PSL）断言。尤其是关于覆盖率驱动的验证（Coverage-Driven Verification, CDV）的章节，作者用一套非常严谨的流程图和伪代码，展示了如何构建一个健壮的激励生成器和检查器。我印象最深的是一个关于乱序执行引擎的测试场景描述，它展示了如何通过巧妙的调度算法，模拟出那些极难复现的竞态条件。这本书的行文风格非常务实、严谨，几乎没有一句话是废话，每一个公式、每一个算法都有其明确的工程目的，读完后感觉自己对验证的理解上升到了一个新的维度，不再是简单的写Testbench，而是真正理解了“如何证明正确性”。

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手里这本《并行计算架构与底层优化技巧》给我带来了一种“重回硬件本源”的震撼感。它没有过多涉及高层次的编程模型，而是直指现代处理器流水线、缓存一致性协议以及内存访问模式这些最核心的硬件特性。作者显然对CPU和GPU的微架构有着极其深刻的理解。书中有大量篇幅专门分析了指令级并行（ILP）是如何被编译器和硬件共同利用的，以及如何通过调整代码结构来最大化这种并行度。比如，书中对伪共享（False Sharing）问题的剖析，不仅解释了其发生的底层原因——缓存行的原子性操作，还提供了针对性的软件优化策略，比如数据结构对齐和访问模式的重排。我尤其喜欢它在对比不同内存模型时的细致程度，比如x86的弱一致性模型与更严格的模型之间的差异，这对于编写需要跨多个核心协同工作的低延迟程序至关重要。这本书的专业性极高，阅读门槛也相对较高，但对于追求极致性能的开发者来说，它提供的洞察力是无可替代的，每一次翻阅都像是在进行一次深度的硬件解剖。

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《FPGA设计流程中的时序收敛实战》这本书，与其说是一本教材，不如说是一本“避坑指南”。时序问题一直是数字设计的噩梦，而这本书的价值就在于它将那些玄之又玄的时序分析（STA）概念，转化成了可操作的步骤。作者似乎有着多年在Xilinx或Intel（Altera）平台上奋斗的经验，他非常坦诚地揭示了综合（Synthesis）和布局布线（Place & Route）工具背后的“黑箱”行为。书中对建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）裕量的计算，不再是简单的公式展示，而是结合了实际的布局延迟模型进行了演示。我特别受益于其“静态时序报告（STA Report）解读”那一章，它详细列举了数百种常见的时序违例（Timing Violations）及其最可能的根源——是从约束定义错误、时钟树综合（CTS）设计不佳，还是模块内部逻辑过于复杂。这本书的语言风格非常直接，目标明确，就是教你如何在一个紧张的项目周期内，让你的设计满足所有的时钟要求，让时钟墙上的红线消失不见，充满了实战的烟火气。

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最近研读的《通信系统中的数字信号处理基础》，为我打开了一个全新的视角去看待数据传输的本质。这本书的叙事逻辑非常优美，它从香农的信息论奠基出发，逐步引入了编码、调制、解调等关键环节，将一个复杂的通信链路拆解成了若干可处理的数学模型。作者在解释傅里叶变换在频域分析中的作用时，使用了大量的图形化辅助，特别是关于星座图（Constellation Diagram）的演变过程，展示了从理想信号到加入噪声后的实际接收效果，这比纯粹的数学推导要直观得多。我印象最深的是关于信道编码（如Turbo码和LDPC码）的章节，它不仅仅停留在介绍编码率和性能增益，而是深入探讨了迭代译码算法的收敛特性。这本书的学术深度与工程应用找到了一个绝佳的平衡点，它让你在享受数学美感的同时，也能理解这些算法如何在5G基站或卫星链路中被高效实现。阅读体验是沉浸式的，仿佛作者带着你从电磁波的发射端一直追踪到接收端，完整地体验了一次信息的“数字化旅程”。

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这本厚重的《数字系统设计实用指南》着实让我体验了一把“烧脑”的快感。书的开篇并没有急于深入那些晦涩难懂的底层逻辑，而是花了大量的篇幅来构建一个宏观的数字系统设计哲学。作者似乎非常推崇自顶向下的设计方法，从系统的需求分析、模块划分，到接口定义和验证策略，都阐述得极为详尽。我特别欣赏其中关于“系统级抽象”的章节，它教导读者如何在早期设计阶段就建立起清晰的边界和预期的行为模型，而不是一头扎进具体的电路细节里迷失方向。书中穿插了大量现实世界的案例分析，比如如何设计一个高效的图像处理流水线，或者一个低功耗的嵌入式控制器。这些案例不仅仅是理论的堆砌，更像是带着我们走过一次完整的项目周期，从需求定义到最终的性能评估，每一步的权衡取舍都解释得入木三分。对于初学者来说，这部分内容提供了宝贵的实战经验，让人明白理论知识是如何在工程实践中落地生根的。那种循序渐进，层层深入的叙事节奏，让原本枯燥的理论变得鲜活起来，仿佛有位经验丰富的老工程师在你耳边耐心指导。

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