CPLD/FPGA应用系统设计与产品开发 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电出版社

作者:亿特科技

出品人:

页数:284

译者:

出版时间:2005-7

价格:36.00元

装帧:平装

isbn号码:9787115132000

丛书系列:

图书标签:

• CPLD
• FPGA
• 数字电路
• 可编程逻辑
• 硬件设计
• 系统设计
• 产品开发
• 嵌入式系统
• 电子工程
• Verilog

智能系统与嵌入式设备前沿技术解析 本书聚焦于当前信息技术领域中，以人工智能、物联网（IoT）和嵌入式系统为核心的前沿应用与实现方法。 全书内容旨在为工程师、研发人员及高级技术学生提供一套全面且深入的实践指南，涵盖从概念设计到最终产品化的全流程技术栈。 第一部分：高级嵌入式系统架构与实时操作系统（RTOS） 本部分深入探讨了现代嵌入式系统设计的底层原理与高性能要求。我们将从处理器选型入手，详细分析基于ARM Cortex-M/R/A系列架构在功耗、实时性与计算密度方面的权衡策略。重点章节将剖析实时操作系统的核心机制，包括任务调度算法（如固定优先级抢占式、轮转法、以及更复杂的EDF/RMS调度）、内存管理单元（MMU/MPU）的配置与应用，以及中断处理的优化技巧，确保系统在苛刻的外部事件响应下，仍能保持可预测的确定性。 此外，我们将引入现代嵌入式Linux内核的定制化实践，涵盖交叉编译环境的搭建、设备树（Device Tree）的编写与调试、模块化驱动程序的开发，特别是针对网络协议栈（TCP/IP over embedded platforms）和低延迟数据流处理的优化。读者将学习如何通过内核参数调优，实现毫秒级甚至微秒级的响应时间。 第二部分：面向边缘计算的异构计算加速 本卷的重点转向如何将复杂的计算任务从云端迁移至设备端（Edge Computing）。我们详细阐述了如何利用系统中的专用加速器来提升处理效率，包括： 1. GPU/DSP并行计算编程模型： 介绍OpenCL或特定厂商的定制化API，用于高效处理图像、信号处理（如FFT、滤波）和矩阵运算。案例将集中于如何将深度学习模型的推理部分（Inference）部署到这些硬件单元上，实现低延迟的本地决策。 2. 专用硬件加速器（如NPU/VPU）集成： 探讨如何通过标准接口（如PCIe或内部总线）集成神经网络处理器（NPU）或视觉处理单元（VPU）。内容涉及驱动层面的适配、数据格式的转换（如从INT8到FP16的量化策略），以及如何管理加速器与主CPU之间的数据搬运效率，避免I/O瓶颈。 3. 异构系统软件栈（HSS）： 深入分析如何管理跨越CPU、GPU、FPGA或ASIC的统一资源池。我们将讲解诸如OpenMP Offload或类似的高级抽象层如何简化并行任务的分配和同步，从而最大化系统的整体吞吐量。 第三部分：物联网（IoT）的通信协议与安全基石 物联网的互联互通性与安全性是当前工业界关注的焦点。本部分将全面覆盖从传感器到云端的数据传输协议栈： 1. 低功耗广域网（LPWAN）技术实践： 详细对比LoRaWAN、NB-IoT和Sigfox在覆盖范围、数据速率、功耗模型和成本结构上的差异。实战章节将指导读者如何构建一个端到端的LPWAN网络原型，包括网络服务器（Network Server）的部署与设备接入管理。 2. 实时数据传输协议选型： 对比MQTT、CoAP和DDS（数据分发服务）在不同应用场景下的适用性。特别关注DDS在工业控制、机器人协同中的确定性发布/订阅机制，以及如何通过QoS策略保证数据可靠性和实时性。 3. 嵌入式系统安全设计（Security by Design）： 这是安全防护的重中之重。内容涵盖： 硬件信任根（Root of Trust）： 利用可信平台模块（TPM）或片上安全元件（Secure Element）实现设备身份的唯一性和认证。 固件加密与安全启动（Secure Boot）： 介绍如何使用非对称加密技术验证加载的软件完整性，防止恶意代码注入。 空中更新（OTA Updates）的安全性： 设计健壮的A/B分区更新机制，确保在更新失败时系统仍能回滚到稳定状态，同时保证更新包的完整性与机密性。 第四部分：模型部署与系统级优化 本部分着眼于如何将复杂的机器学习模型高效地运行在资源受限的嵌入式平台上。 1. 模型量化与剪枝技术： 讲解如何通过权重剪枝（Pruning）减少模型参数量，并实施不同位宽的量化（如从FP32到INT8），以适应嵌入式硬件的计算特性。重点分析量化引入的精度损失与性能提升之间的最佳平衡点。 2. 推理引擎的移植与优化： 介绍主流的轻量级推理框架（如TensorFlow Lite, ONNX Runtime Mobile）在不同CPU/DSP架构上的编译、集成与运行时优化。内容包括内存布局优化、缓存预取策略的调整，以及如何利用硬件加速库（如ARM Compute Library）进行算子加速。 3. 系统级能耗管理： 探讨如何将软件行为与硬件电源状态紧密耦合。这包括动态电压和频率调节（DVFS）的软件控制、任务唤醒的粒度控制、以及如何通过统计分析识别并消除系统中的“漏电”或不必要的功耗源。最终目标是实现“在需要时全速运行，不需要时深度休眠”的能效最优策略。 本书力求以实战案例驱动理论，所有技术点均配有详尽的工程实现细节与代码示例，旨在帮助读者跨越理论与产品实现的鸿沟，构建出具备高性能、高安全性和低功耗特征的下一代智能系统。

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