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出版者:机械工业出版社

作者:JEAN J.LABROSSE

出品人:

页数:472

译者:袁勤勇

出版时间:2002-2-1

价格:59.00

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787111096467

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式
• 程序设计
• μCOS-Ⅱ
• uCOS
• EmbeddedSystem
• 嵌入式OS
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• 嵌入式系统
• 构件化设计
• 硬件平台
• 软件开发
• 实时操作系统
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• 物联网
• 应用案例
• 工程实践

《数字信号处理基础与应用》 书籍概述： 本书旨在为读者提供数字信号处理（DSP）领域的全面而深入的介绍。内容涵盖了从基本的信号与系统理论到现代自适应滤波、快速傅里叶变换（FFT）等高级算法的详细讲解。本书特别注重理论与实践的结合，通过大量的实例和MATLAB/Python编程练习，帮助读者掌握将理论知识应用于实际工程问题的能力。我们力求在保持数学严谨性的同时，以清晰易懂的方式阐述复杂概念，使之成为本科高年级学生、研究生以及相关领域工程师的理想参考书。 第一部分：基础理论与离散时间系统 第一章 信号与系统的回顾与延伸 本章首先回顾了连续时间信号与系统的基本概念，包括傅里叶级数与傅里叶变换。随后，重点引入了离散时间信号（DT）的表示方法，如采样过程的原理和量化效应的初步探讨。对离散时间系统的基本性质——线性、时不变性（LTI）进行了严格定义和分析。引入了卷积和（Convolution Sum）作为描述离散时间LTI系统输入与输出关系的核心数学工具，并详细分析了其在时域上的特性。本章还探讨了系统的因果性、稳定性判据，并引入了冲激响应的概念，为后续的系统分析奠定基础。 第二章 离散时间系统的表示与分析 本章聚焦于离散时间系统的数学模型——差分方程。详细推导了如何利用差分方程描述系统的动态行为，并介绍了求解此类线性常系数差分方程（LCCDE）的经典方法，包括零输入响应和零状态响应的计算。系统的频率响应分析是本章的核心内容，通过将时域的卷积转化为频域的乘积，展示了傅里叶分析在系统分析中的强大威力。对周期性离散时间信号的分析，引入了离散时间傅里叶变换（DTFT），并深入探讨了DTFT的收敛性、周期性及其在分析理想采样系统中的作用。 第三章 Z变换及其在系统分析中的应用 Z变换是分析离散时间系统的关键数学工具。本章系统介绍了双边Z变换和单边Z变换的定义、基本性质及其收敛域（ROC）的概念。详细阐述了如何利用Z变换将复杂的差分方程转化为代数方程，从而简化系统的求解过程。本书着重分析了ROC在判断系统稳定性、因果性与反因果性中的决定性作用。通过部分分式展开法，详细演示了如何利用Z变换反变换求取系统的脉冲响应（$h[n]$），并探讨了如何通过Z变换识别和分析各种常见系统，如理想滤波器和延迟网络。 第二部分：变换域分析与快速算法 第四章 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 本章将焦点从连续的DTFT转向离散且有限的DFT。详细解释了DFT的定义、其与DTFT的关系，以及DFT在周期延拓和频谱泄露现象中的作用。为了应对DFT计算量巨大的问题，本章系统地介绍了快速傅里叶变换（FFT）算法，特别是蝶形运算和按时间抽取（Decimation-In-Time, DIT）以及按频率抽取（Decimation-In-Frequency, DIF）的基本原理。通过对算法复杂度的分析，突显了FFT在实时信号处理中的不可替代性。本章还包含如何利用FFT进行谱分析，包括周期图法和功率谱密度的估计。 第五章 有限脉冲响应（FIR）与无限脉冲响应（IIR）滤波器设计 本章深入探讨了数字滤波器的设计理论。首先区分了FIR和IIR滤波器的基本特性、优缺点及实现结构。对于FIR滤波器，详细介绍了时域对称法、窗函数法（包括矩形窗、汉宁窗、海明窗等）的设计步骤，并分析了窗函数对滤波器过渡带宽度和旁瓣衰减的影响。对于IIR滤波器，重点阐述了如何利用双线性变换法（Bilinear Transformation）将模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）转换为数字滤波器，并详细讨论了预掎变（Pre-warping）的必要性。本章还比较了两种滤波器的幅频特性、相位特性及其在实际系统中的适用场景。 第三部分：高级主题与实际应用 第六章 多相结构与抽取/插值滤波器 本章引入了高效实现滤波和变采样率系统的关键技术。详细解释了抽取（Downsampling）和插值（Upsampling）的数学模型及其对信号频谱的影响，并讨论了处理混叠和重建的抗镜像滤波器的设计。多相分解结构作为提高计算效率的关键技术被深入探讨，展示了它如何通过将一个高阶系统分解为多个低阶并行子系统来优化计算资源。本章还涉及变采样率系统的实现，即如何高效地改变信号的采样频率而不引入不必要的计算开销。 第七章 随机信号处理与维纳滤波 本章将信号处理的理论扩展到随机过程领域。介绍了随机变量、随机过程的定义，包括平稳性、遍历性等基本概念。重点讲解了自相关函数和功率谱密度（PSD），以及它们在描述随机信号特性中的作用。本书详细推导了维纳滤波器（Wiener Filter）的理论基础，包括最小均方误差（MMSE）准则，并给出了平稳随机过程下维纳滤波器的求解步骤，展示了其在噪声消除和信号恢复中的最优性能。 第八章 自适应滤波原理与LMS算法 自适应滤波是现代DSP领域的核心。本章首先介绍了自适应系统的基本框架，即滤波器系数根据环境变化进行实时调整的机制。详细推导和分析了最小均方（LMS）算法的收敛性、步长选择对性能的影响。通过对比LMS算法与迭代最小二乘（RLS）算法的复杂度与收敛速度，帮助读者理解不同自适应算法的权衡。本章提供了LMS算法在回声消除、信道均衡等实际场景中的应用示例。 第九章 数字滤波器实现与硬件考量 本章关注DSP理论向实际硬件部署的转化。详细探讨了定点数运算与浮点数运算在数字信号处理中的差异，包括量化噪声、溢出处理等问题。分析了不同类型的数字滤波器结构（直接型、级联型、并行型）在硬件实现时的资源消耗和计算延迟。最后，简要介绍了有限脉冲响应（FIR）滤波器在FPGA或专用DSP芯片上的典型流水线结构设计思路，为读者理解嵌入式DSP系统的实现细节提供了理论支撑。 总结： 本书通过对LTI系统、Z变换、DFT/FFT、数字滤波器设计，以及随机信号处理和自适应滤波的系统阐述，构建了一套完整的数字信号处理知识体系。读者在完成本书的学习后，将具备分析、设计和实现复杂数字信号处理系统的坚实能力。

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这本书带给我的感觉，就像是在跟随一位经验丰富的工匠学习技艺。作者并没有把嵌入式系统想象成一个遥不可及的“黑科技”，而是将其拆解成一个个可以理解、可以掌握的“构件”，然后教我们如何将这些构件巧妙地组合起来，创造出具有实用功能的系统。我特别喜欢作者在讲解各种外围设备时，那种“由浅入深”的讲解方式。比如，在介绍ADC（模数转换器）时，他先解释了它为什么需要，然后深入到采样率、分辨率、量化误差等关键参数，最后还给出了如何根据具体应用选择合适的ADC的建议。这种由点及面、由表及里讲解方法，让我能够真正理解每个构件的作用和价值。书中关于嵌入式驱动程序开发的讲解也让我受益匪浅，作者详细介绍了驱动程序的编写原则、中断处理、DMA（直接内存访问）的应用等，让我对如何编写高效、稳定的驱动程序有了更清晰的认识。他还分享了一些关于嵌入式软件调试的经验，比如如何利用仿真器、逻辑分析仪来定位问题。这些实用的技巧，对于我这种初学者来说，简直是宝贵的财富，能够让我更快地进入实战状态。他还触及了嵌入式系统中的功耗优化，这在很多移动设备和物联网设备中是至关重要的考量。这本书让我觉得，嵌入式系统开发不仅仅是编写代码，更是一种综合性的工程实践，需要对硬件、软件、系统等都有深入的理解。

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我通常对技术书籍的要求比较高，希望它不仅能提供知识，更能引发思考。这本书在这方面做得非常出色。作者并没有把这本书写成一本枯燥的百科全书，而是充满了作者对嵌入式系统深刻的理解和洞察。他从一个非常宏观的角度，阐述了嵌入式系统的本质和发展趋势，让我意识到，我们现在接触到的绝大多数“智能”设备，都离不开嵌入式系统的支持。他提出的“构件”这个概念，非常精辟地概括了嵌入式系统的组成要素，并且深入分析了每个构件在整个系统中的作用和相互关系。我印象特别深刻的是，作者在讨论实时操作系统（RTOS）时，没有仅仅介绍常见的RTOS，而是花了大篇幅来剖析RTOS的设计理念和核心思想，比如任务调度、进程间通信、中断处理等。他通过对比不同RTOS的设计哲学，让我们理解到，为什么在不同的应用场景下，我们需要选择不同的RTOS。这种深度和广度的结合，让我受益匪浅。而且，作者在书中反复强调了“系统级思维”的重要性，告诫我们在设计和开发嵌入式系统时，不能仅仅关注单个模块的功能，而要从整个系统的角度去考虑，如何优化性能，如何保证稳定性，如何降低功耗等等。这对于我这种习惯于“单点突破”的学习者来说，是一个非常宝贵的启示。他还引用了一些经典的嵌入式系统案例，比如工业自动化、医疗设备、汽车电子等，通过分析这些案例中的设计难点和解决方案，让我们能够更直观地理解嵌入式技术在实际应用中的挑战和魅力。读完这本书，我感觉自己不再是一个被动的信息接收者，而是开始具备了独立思考和分析嵌入式系统问题的能力，这种感觉非常棒。

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坦白说，我对嵌入式系统一直知之甚少，甚至觉得它离我的生活很遥远。但这本书彻底改变了我的看法。作者用一种非常接地气的方式，将嵌入式系统这个看似高深的领域，拉近到了我的身边。他不仅仅在讲技术，更是在讲“如何用技术解决问题”，以及“技术是如何改变我们生活的”。我最欣赏的是，他没有将技术概念生硬地灌输给我们，而是通过大量贴近生活的例子，比如智能家居、可穿戴设备，甚至是汽车的各种智能功能，来阐述嵌入式系统是如何实现的。这让我瞬间觉得，嵌入式系统不再是冰冷的机器代码，而是充满温度的科技，它正在悄悄地改变着我们的生活方式。书中关于嵌入式软件开发流程的讲解也让我受益匪浅，从需求分析、设计、编码、测试到部署，每一个环节都讲得非常详细，而且还结合了实际的项目管理经验，让我对整个开发过程有了清晰的认识。特别是他关于版本控制和代码管理的部分，让我意识到了在团队协作中，规范的开发流程是多么重要。他还分享了一些关于嵌入式系统故障排除的技巧和方法，比如如何通过日志分析、断点调试来定位问题，这些实用的技能，让我觉得这本书不仅仅是一本理论书籍，更是一本实战指南。读完之后，我感觉自己对嵌入式系统的认识，从“是什么”提升到了“怎么做”，也更有信心去尝试一些简单的嵌入式项目了。

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这本书的结构安排非常合理，它就像一个精心设计的路线图，一步步地引导读者深入探索嵌入式系统的奥秘。作者并没有一开始就抛出大量的专业术语，而是从最基础的概念入手，逐渐深入。我特别喜欢他在介绍微控制器（MCU）时，从指令集、时钟、中断等基本单元开始讲解，然后逐步引入到更复杂的存储器接口、外围设备。这种循序渐进的讲解方式，让我感觉自己每一步都在扎实地进步，而不是被淹没在信息的海洋里。书中关于嵌入式Linux的讲解也让我印象深刻，作者没有仅仅停留在Linux的命令层面，而是深入到内核的编译、驱动的开发、文件系统的构建等，让我对嵌入式Linux系统有了更全面的认识。他通过分析Linux内核是如何与硬件交互的，让我理解了Linux在嵌入式系统中的强大之处。而且，他还分享了一些关于嵌入式系统性能优化的技巧，比如如何通过合理的内存管理、进程调度来提升系统的响应速度。这些内容对于我这种追求高效的开发者来说，非常有价值。他还提到了嵌入式系统在功耗方面的考量，这在很多便携式设备中至关重要。我尤其欣赏作者在讲解某个概念时，会引用一些经典的文献或者研究成果，这增加了书籍的学术性和权威性，也让我能够从更广阔的视角去理解嵌入式技术的发展。总的来说，这本书是一本结构清晰、内容详实、逻辑严谨的优秀教材，它为我打开了嵌入式系统学习的新篇章。

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这本书的封面设计就给我一种非常扎实的感觉，沉甸甸的，让人觉得里面一定装满了干货。我一直对嵌入式系统这个领域充满好奇，总觉得它就像是隐藏在我们生活中的“魔法”，让各种智能设备能够运转起来。但同时，我也常常感到无从下手，不知道该从哪里开始学习，各种概念和术语都像是一道道高墙，难以逾越。读完这本书，我最大的感受就是，作者真的非常有耐心，而且非常擅长将复杂的技术概念剥离出来，用清晰易懂的方式呈现在读者面前。他没有直接堆砌那些令人望而生畏的专业名词，而是循序渐进地引导我们去理解嵌入式系统的基本构成，从最核心的微处理器、存储器，到各种外围设备，甚至是操作系统。我尤其喜欢作者在讲解硬件部分时，没有仅仅停留在理论层面，而是通过大量的实际案例和图示，让我们能够直观地感受到这些“构件”是如何协同工作的。比如，在介绍中断机制的时候，他画了非常详细的时序图，让我终于明白 CPU 是如何响应外部事件的，这对于我之前理解的“程序顺序执行”有了颠覆性的认识。而且，他还不厌其烦地解释了不同类型微控制器的特性和选择依据，这对于我这种刚入门的读者来说，简直是雪中送炭。以前我总觉得这些选择都是凭感觉，现在我能理解背后的逻辑和权衡了。此外，书中关于通信协议的讲解也让我受益匪浅，TCP/IP、CAN、I2C、SPI，这些曾经让我头疼不已的协议，在作者的笔下变得生动起来，他不仅解释了协议的原理，还结合实际应用场景，比如传感器数据采集、设备间通信等，让我们能够理解这些协议在真实世界中的价值。这本书真的让我对嵌入式系统有了更全面、更深入的认识，它像是一把钥匙，为我打开了通往这个广阔领域的大门，让我不再感到迷茫和畏惧，而是充满了探索的动力。

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我在寻找一本能够真正帮助我理解嵌入式系统“心脏”的图书，而这本书恰恰满足了我的需求。作者在书中对嵌入式系统的核心构件进行了详尽的剖析，让我得以窥探到这些“大脑”和“神经网络”的运作原理。他对于CPU内部结构、指令流水线、缓存机制等方面的讲解，虽然涉及了一些计算机体系结构的知识，但他能够用非常清晰的比喻和图示，将这些抽象的概念具象化。我以前总觉得CPU是个黑箱，但读完之后，我仿佛能够“看到”指令是如何在CPU内部被执行的。书中对存储器系统的介绍也让我大开眼界，从RAM、ROM到Flash，各种存储器的特性、工作原理以及在嵌入式系统中的应用，都得到了深入的阐述。他通过分析不同存储器的读写速度、功耗、成本等方面的差异，让我明白了为什么在不同的应用场景下，需要选择不同的存储器。此外，他还详细介绍了嵌入式系统中常用的总线接口，比如AXI、AHB等，并分析了它们在数据传输中的作用和优势。这些对于我理解不同硬件模块之间是如何高效通信的至关重要。作者还触及了嵌入式系统的时序控制和同步问题，这在需要精确控制的场合下非常关键。他通过一些实例，展示了如何处理时序冲突和实现系统同步。这本书不仅仅是技术知识的堆砌，更是一种对嵌入式系统“底层”逻辑的深刻揭示，让我对这个领域的理解达到了一个新的高度。

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这本书给我的最大感受是，它真正地“解构”了嵌入式系统。作者就像一位经验丰富的解剖师，将庞大复杂的嵌入式系统，一层层地剥离，直到我们能看清其最核心的“骨骼”和“血脉”。我之前对嵌入式系统的理解非常模糊，总觉得它是一个大而无当的概念。但通过这本书，我开始能够将它拆解成一个个独立的“构件”，比如处理器、内存、传感器、执行器、通信接口等等，并且理解它们之间的相互关系。他对于处理器架构的讲解，从指令集到流水线，再到缓存，让我对CPU的内部运作有了清晰的认识。他对于内存系统的分析，从DRAM到SRAM，再到Flash，让我明白不同存储器在嵌入式系统中的不同作用。他还详细介绍了各种常用的通信接口，比如UART、SPI、I2C，并分析了它们在数据传输中的优劣。这些内容对于我理解嵌入式系统的硬件构成至关重要。而且，他还深入到嵌入式软件的层面，从裸机编程到实时操作系统，再到应用层软件，让我对整个软件栈有了完整的认识。他强调了软件与硬件的协同设计，以及如何在设计之初就考虑系统的可维护性和可扩展性。这本书就像一本嵌入式系统的“字典”，每次翻阅都能找到清晰的解释和深入的分析，让我对这个领域的理解更加透彻和全面。

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我一直认为，一个优秀的学习资源，不应该仅仅传递知识，更应该激发读者的学习热情和探索欲望。这本书在这方面做得非常成功。作者以一种非常引人入胜的方式，将嵌入式系统这个复杂的主题呈现出来。我尤其喜欢他在开篇就提出的“嵌入式系统为什么重要”的问题，并从多个角度进行阐述，这让我一下子就对这个领域产生了浓厚的兴趣。书中关于实时操作系统（RTOS）的讲解，让我眼前一亮。他没有简单地介绍几个流行的RTOS，而是深入分析了RTOS的核心概念，比如任务、信号量、消息队列等，并详细解释了它们在多任务环境下的作用。他通过对比不同RTOS的设计哲学，让我们理解了为什么在不同的应用场景下，需要选择不同的RTOS。这种深度和广度的结合，让我对RTOS有了全新的认识。他还分享了一些关于嵌入式系统可靠性设计和容错机制的探讨，这对于构建高可靠性的嵌入式系统至关重要。他通过分析各种潜在的故障模式，并提出相应的解决方案，让我对如何提高嵌入式系统的鲁棒性有了更深刻的理解。他还讨论了嵌入式系统在物联网（IoT）领域的应用，以及相关的通信协议和安全问题。这本书就像一位博学的老师，不断地抛出引人入胜的问题，引导我进行思考和探索，让我对嵌入式系统产生了前所未有的兴趣和信心。

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这本书带给我的体验，更像是在一场精心策划的探险之旅。作者就像一位经验丰富的向导，带领我们在嵌入式系统的复杂世界里遨游。他并没有选择一条最直接、最便捷的道路，而是通过一些巧妙的设计，让整个学习过程充满趣味和挑战。我尤其喜欢作者在讲解一些关键技术点时，会引入一些“谜题”或者“场景模拟”，让我们在解决问题的过程中，主动去学习和掌握相关的知识。比如，在讲到电源管理策略时，他设计了一个模拟场景，要求我们根据具体要求，设计一套最优的电源管理方案，这迫使我去思考不同功耗模式的优劣，以及如何在性能和功耗之间找到平衡。这种“边学边做”的方式，让知识点变得更加生动和深刻。而且，作者在书中分享了很多他自己多年的从业经验和心得体会，比如在调试过程中遇到的各种坑，以及如何有效地避免这些坑。这些“过来人”的建议，对于我这种初学者来说，简直是无价之宝，能够让我少走很多弯路。他还分享了一些关于嵌入式软件架构设计的原则和模式，比如分层设计、模块化等，这对于我理解如何构建一个可维护、可扩展的嵌入式系统非常有帮助。书中关于嵌入式安全性的讨论也让我印象深刻，在当前网络安全日益重要的背景下，嵌入式系统的安全性问题也变得越来越突出，作者在这方面的讲解，让我意识到安全的重要性，以及如何在设计之初就考虑安全性。整本书就像是一个宝箱，里面充满了作者的心血和智慧，每次翻阅都能有新的发现和收获，让我对嵌入式系统的理解和应用能力都有了显著提升。

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这本书的语言风格非常独特，不像其他技术书籍那样枯燥乏味，而是充满了作者的个人思考和独到的见解。他用一种非常生活化、形象化的方式，来解读嵌入式系统中那些看似晦涩难懂的概念。我印象特别深刻的是，在讲解微控制器（MCU）的片上外设时，他将各个外设比作“零件”，然后讲解如何将这些“零件”组装成一个完整的系统。这种比喻非常贴切，让我能够快速理解各个外设的功能和作用。书中关于嵌入式系统软件设计模式的讲解也让我受益匪浅，作者没有仅仅罗列几个设计模式，而是结合实际的嵌入式项目，详细分析了各种设计模式的应用场景和优缺点。他通过对比不同的设计模式，让我们理解了如何选择最适合当前项目的软件架构。他还分享了一些关于嵌入式系统性能调优的经验，比如如何通过优化算法、减少不必要的资源占用，来提升系统的响应速度。这些实用的技巧，对于我这种追求极致性能的开发者来说，简直是福音。他还触及了嵌入式系统在功耗方面的考量，这在很多移动设备和物联网设备中是至关重要的考量。这本书让我觉得，嵌入式系统开发不仅仅是技术，更是一种艺术，需要巧妙地运用各种工具和方法，才能创造出 elegant 的解决方案。

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虽然书比较老，但是其中讲的思想和现在的嵌入式软件设计并无区别。

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都说是经典。可能是工作太久之后看的。有点不太感冒。总之内容很适合初学者吧。

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都说是经典。可能是工作太久之后看的。有点不太感冒。总之内容很适合初学者吧。

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都说是经典。可能是工作太久之后看的。有点不太感冒。总之内容很适合初学者吧。

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虽然书比较老，但是其中讲的思想和现在的嵌入式软件设计并无区别。