单片机应用技术选编(2) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:何立民

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2000-10-1

价格:32.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810124430

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• 应用技术
• 电子工程
• 微控制器
• 实践
• 教程
• 电路设计
• 技术选编
• DIY

现代嵌入式系统设计与实践 本书聚焦于当前主流的嵌入式系统架构、设计方法和前沿应用，旨在为读者提供一套全面且深入的实践指南。它不涉及特定型号单片机的底层汇编或特定的课程实验集，而是立足于系统级的视角，探讨如何构建高性能、低功耗、可靠的嵌入式产品。 --- 第一部分：嵌入式系统基础架构与硬件选型（约400字） 本部分首先系统梳理了现代嵌入式系统的核心构成，从传统的微控制器（MCU）到现代的微处理器（MPU）和片上系统（SoC）之间的演进和差异。我们详细分析了高性能计算对内核架构的要求，重点探讨了Cortex-A系列和Cortex-M系列处理器的适用场景、性能瓶颈与功耗特性。 硬件选型是系统设计的起点，本书对此进行了深入的剖析。内容涵盖了关键外设的选择标准，例如高速ADC/DAC的精度与采样率匹配、存储器的类型选择（eMMC, NAND, NOR Flash）及其读写时序优化。特别强调了电源管理单元（PMIC）在复杂系统中的作用，包括多路电压轨的生成、电源排序策略以及低功耗模式的实现。此外，还讨论了系统级可靠性设计，包括电磁兼容性（EMC/EMI）的基本原则和布线建议，确保硬件设计能够满足工业和医疗等严格标准的要求。本书避开了对特定型号单片机寄存器的逐一讲解，而是侧重于如何根据系统需求规格书（SRS）来指导硬件选型和模块集成。 第二部分：实时操作系统（RTOS）深度解析与应用（约500字） 实时操作系统是现代嵌入式软件的基石。本书并未局限于某个特定RTOS的API调用，而是深入探讨了RTOS的设计哲学和内核机制。我们详细讲解了任务调度算法，对比了固定优先级、轮转法、优先级继承协议（PIP）和优先级天花板协议（HCP）在解决优先级反转问题上的优劣。 内存管理是RTOS稳定性的关键。本章深入剖析了内存池、堆管理器（Heap Manager）的设计，以及在资源受限环境下如何避免内存碎片化和泄露。对于中断处理，我们区分了顶半部（Top Half）和底半部（Bottom Half）的处理流程，并阐述了如何使用信号量、互斥锁和事件标志等同步原语来协调中断服务程序（ISR）与普通任务之间的交互，以保证系统的实时响应性。 软件架构方面，本书介绍了面向服务的架构（SOA）在嵌入式系统中的轻量级实现，例如如何利用消息队列实现松耦合的组件间通信。此外，针对物联网（IoT）场景，我们探讨了轻量级操作系统（如FreeRTOS、Zephyr）在资源受限设备上的裁剪与优化技巧，以及如何保证实时性与网络协议栈的共存。 第三部分：嵌入式软件工程与调试方法论（约400字） 一个成功的嵌入式项目依赖于严谨的工程实践。本部分着重于提升软件质量和开发效率的方法论。我们详细介绍了基于模型的设计（Model-Based Design, MBD）在控制系统中的应用，以及如何利用仿真工具（如Simulink）验证控制算法的正确性，再代码生成（Code Generation）。 在软件开发流程上，本书强调了版本控制（Git）在嵌入式团队协作中的最佳实践，以及持续集成/持续部署（CI/CD）流水线在嵌入式固件构建、自动化测试和部署中的集成。 调试技术是本章的重点。除了传统的JTAG/SWD调试，我们还系统介绍了硬件逻辑分析仪（LAA）和示波器在分析时序违规、总线仲裁冲突以及电源噪声问题上的应用。对于复杂的系统级故障，本书提供了一套系统化的故障隔离策略，从软件日志分析到硬件级探针测试，帮助工程师快速定位问题根源。代码质量方面，我们探讨了静态代码分析工具的应用，以提前发现潜在的指针错误、缓冲区溢出和资源竞争问题。 第四部分：现代嵌入式系统的前沿技术集成（约200字） 本章将目光投向未来趋势。我们探讨了边缘计算（Edge Computing）对嵌入式设备计算能力和带宽的新要求。内容涵盖了轻量级机器学习（TinyML）模型在资源受限微控制器上的部署优化，例如模型量化（Quantization）和剪枝技术。 此外，嵌入式安全（Security）是不可或缺的一环。本书介绍了硬件信任根（Root of Trust, RoT）、安全启动（Secure Boot）的机制，以及如何在设备层面实现固件加密和安全密钥管理，以应对日益严峻的网络攻击威胁。本书强调的是技术原理和架构设计，而非针对特定库或框架的快速入门指南。 --- 本书的目标读者是具有一定微控制器或C/C++编程基础，希望从基础的“点灯”阶段跨越到系统级设计和复杂产品开发的工程师、技术人员和高年级学生。它提供的是一套构建复杂、可靠、高效嵌入式产品的“思维框架”和“技术蓝图”。

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