数字信号处理器开发实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:上海交大

作者:徐盛

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-04-01

价格:24

装帧:

isbn号码:9787313033345

丛书系列:

图书标签:

• 数字信号处理
• DSP
• 嵌入式系统
• 开发实践
• ARM
• C语言
• 滤波算法
• 通信系统
• 图像处理
• 实时系统

《嵌入式系统软硬件协同设计》 书籍概览： 在日益复杂的嵌入式系统开发浪潮中，软硬件协同设计已不再是锦上添花，而是确保项目成功、性能卓越、上市迅速的关键。本书《嵌入式系统软硬件协同设计》正是为了应对这一挑战而生，它系统性地阐述了在嵌入式系统开发流程中，软件与硬件如何紧密协作，相互影响，共同优化，最终达成最优设计目标。本书并非孤立地讲解硬件或软件的某个技术点，而是着眼于整个嵌入式系统的生命周期，深入剖析软硬件接口、通信机制、时序约束、资源共享、调试方法等核心协同议题，为读者构建一个全局的、工程化的设计思维。 本书适合的对象广泛，包括但不限于： 在校学生： 学习嵌入式系统设计的本科生、研究生，需要掌握从概念到实现的完整流程，理解软硬件结合的重要性。 嵌入式系统工程师： 无论您是专注于硬件开发、软件开发，还是系统集成，本书都能帮助您拓展视野，理解对方领域的约束与机遇，从而更有效地协同工作。 项目经理与技术负责人： 理解软硬件协同设计的挑战与最佳实践，能够更好地规划项目、分配资源，并有效管理跨部门团队。 对物联网、人工智能、工业自动化等领域感兴趣的技术人员： 这些领域对嵌入式系统的要求越来越高，软硬件协同设计的水平直接决定了最终产品的竞争力。 核心内容详解： 本书的结构设计遵循了嵌入式系统开发的逻辑顺序，从需求分析到最终产品验证，层层递进，确保知识点的连贯性和实践性。 第一部分：嵌入式系统设计导论与协同基础 第一章：嵌入式系统的本质与发展趋势 深入解析嵌入式系统的定义、特点及其在现代社会中的广泛应用。 梳理嵌入式系统发展的历史脉络，展望未来在物联网、边缘计算、人工智能等领域的最新趋势，强调软硬件协同在这些趋势中的核心作用。 初步建立对嵌入式系统整个生态系统的认知，为后续深入探讨打下基础。 第二章：软硬件协同设计的意义与价值 详细阐述为何需要软硬件协同设计，其相对于独立开发的主要优势，例如：性能提升、功耗优化、成本控制、开发周期缩短、可靠性增强等。 通过案例分析，展示软硬件协同设计失败可能带来的严重后果，以及成功协同带来的巨大商业价值。 强调团队协作、沟通机制在软硬件协同设计中的重要性，引入敏捷开发等理念在嵌入式领域的应用。 第三章：嵌入式系统中的硬件抽象层（HAL）与驱动程序设计 深入讲解HAL的概念、设计原则及其在屏蔽硬件差异、提高软件可移植性方面的作用。 详细介绍各类嵌入式设备驱动程序的编写方法，包括：GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC等常用接口的驱动。 重点关注驱动程序与上层应用之间的接口设计，以及如何通过驱动程序有效地暴露硬件功能给软件。 探讨中断服务程序（ISR）的设计、任务调度与驱动程序的关系，以及如何确保驱动程序的实时性和稳定性。 第二部分：软硬件接口与通信机制 第四章：处理器与外设的接口设计 深入分析各种总线接口（如：AXI、AHB、APB）的工作原理、时序特性和性能考量。 讲解内存映射（Memory-mapped I/O）与端口 I/O 的区别与应用场景。 探讨缓存一致性（Cache Coherency）在多核处理器环境下的挑战与解决方案，以及DMA（Direct Memory Access）技术如何提升数据传输效率。 详细介绍中断控制器（Interrupt Controller）的设计与使用，包括中断优先级、中断向量表等概念。 第五章：嵌入式系统中的通信协议与栈 详细讲解嵌入式系统中常用的串行通信（UART, SPI, I2C）和并行通信协议。 深入分析片上网络（NoC）在多核嵌入式系统中的应用，以及其拓扑结构和路由算法。 介绍各类嵌入式通信总线（如：CAN, Ethernet, USB）的物理层、数据链路层和网络层协议。 探讨嵌入式实时操作系统（RTOS）中，任务间通信（IPC）机制的实现，如：消息队列、信号量、互斥锁、事件标志等。 第六章：高级接口与异构计算协同 探讨FPGA、GPU等加速器在嵌入式系统中的集成与协同。 讲解如何通过PCIe、SerDes等高速接口实现CPU与加速器之间的高效数据交换。 介绍OpenCL、CUDA等并行计算编程模型在嵌入式异构计算中的应用。 探讨在异构系统中，如何进行任务的划分与调度，以充分发挥各硬件单元的优势。 第三部分：系统设计、优化与调试 第七章：功耗优化与电源管理协同 分析嵌入式系统中功耗的主要来源（CPU、内存、外设、通信等）。 深入讲解各种低功耗设计技术，包括：动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）。 介绍嵌入式操作系统中的电源管理策略，以及如何通过软件接口控制硬件的功耗状态。 探讨在设计阶段如何进行功耗预估与仿真，以及如何通过硬件设计与软件算法协同实现整体功耗目标。 第八章：实时性与时序约束的协同保障 详细阐述嵌入式系统中的实时性要求，包括硬实时与软实时。 讲解中断延迟、任务切换延迟、调度延迟等关键时序参数的分析方法。 深入分析RTOS调度算法（如：固定优先级、轮转、多级反馈队列）对系统实时性的影响。 探讨如何在软件层面设计满足时序约束的应用程序，以及如何通过硬件加速（如：专用协处理器）来满足严苛的时序要求。 介绍时序仿真与验证工具在软硬件协同设计中的应用。 第九章：可靠性设计与故障容错协同 分析嵌入式系统中常见的硬件故障（如：内存错误、通信错误、电源波动）与软件故障（如：死锁、溢出、越界）。 讲解冗余设计、ECC（Error Correction Code）、看门狗（Watchdog Timer）等硬件容错机制。 介绍软件层面的错误检测、错误处理与故障恢复策略。 探讨如何通过软硬件协同进行异常处理，例如：硬件异常捕获与软件上报、软件异常触发硬件复位等。 第十章：嵌入式系统中的仿真、建模与验证 详细介绍各种嵌入式系统仿真器（如：QEMU, Simics）和硬件在环（HIL）仿真平台。 讲解如何利用系统级建模工具（如：SystemC）进行软硬件协同行为的建模与验证。 探讨硬件描述语言（HDL）在系统级验证中的作用。 介绍联合仿真（Co-simulation）技术，以及如何将硬件模型与软件仿真环境结合起来进行验证。 强调在早期设计阶段进行充分仿真验证对于降低后期集成风险的重要性。 第四部分：开发工具与流程 第十一章：嵌入式开发工具链与调试方法 介绍常用的交叉编译工具链（GCC, Clang）的配置与使用。 详细讲解硬件调试器（JTAG, SWD）的使用，包括断点设置、单步执行、寄存器查看、内存查看等。 深入探讨软件调试器（GDB）在嵌入式环境中的应用。 介绍逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具在软硬件接口调试中的应用。 讲解日志记录、性能分析工具在系统级问题诊断中的作用。 第十二章：版本控制与持续集成/持续交付（CI/CD） 强调版本控制（如：Git）在团队协作和代码管理中的核心地位。 介绍如何构建嵌入式系统的CI/CD流水线，实现自动化构建、测试和部署。 探讨在嵌入式领域，CI/CD面临的挑战与解决方案，例如：硬件仿真环境的搭建、交叉编译环境的配置。 强调自动化测试在嵌入式软件质量保障中的重要性，包括单元测试、集成测试、系统测试。 第五部分：案例分析与前沿技术 第十三章：实际嵌入式系统软硬件协同设计案例 本书将精选几个典型的嵌入式系统应用案例，例如：智能家居控制器、车载信息娱乐系统、工业机器人控制器等。 每个案例都将详细剖析其软硬件架构、关键协同点、面临的技术挑战以及采用的解决方案。 通过真实世界的例子，帮助读者将书中所学知识融会贯通，并理解如何在实践中应用。 第十四章：面向未来的嵌入式系统软硬件协同 探讨在人工智能、边缘计算、5G等新技术的推动下，嵌入式系统软硬件协同设计将如何演进。 介绍在这些领域中，对性能、功耗、实时性、安全性提出的新要求，以及对应的设计思路。 展望下一代嵌入式处理器架构、通信技术以及开发工具的发展趋势，为读者指明未来的学习方向。 本书特色： 理论与实践并重： 既有深入的理论讲解，又有贴近实际的工程实践建议和案例分析。 系统性强： 全面覆盖嵌入式系统软硬件协同设计的各个环节，构建完整的知识体系。 工程导向： 强调在实际工程中遇到的问题和解决方案，帮助读者培养解决实际问题的能力。 语言清晰易懂： 避免使用过于晦涩的术语，力求语言表达的准确与简洁。 图文并茂： 大量图表、流程图和代码片段，辅助读者理解复杂概念。 通过阅读《嵌入式系统软硬件协同设计》，您将能够更深刻地理解嵌入式系统的整体设计理念，掌握软硬件协同工作的核心技术与方法，从而提升您的开发效率和产品竞争力，在快速发展的嵌入式技术领域中，走在行业前沿。

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我对这本书的实用性给予极高的评价。它显然是为“动手做”的人群量身打造的。书中的每一个章节，似乎都经过了无数次的编译和调试打磨，几乎没有发现任何逻辑上的跳跃或者错误的示例代码。作者对于调试工具的掌握达到了炉火纯青的地步，书中分享的那些高级调试技巧，比如如何利用示波器捕获关键信号进行验证，如何设置复杂的硬件断点来追踪时序问题，这些内容简直是救命稻草。阅读时，我感觉自己不是在单向吸收知识，而是在进行一场双向的对话，作者似乎总能在我产生疑问的瞬间，恰到好处地给出解答或更深层次的思考方向。特别是关于FPGA与DSP协同工作的章节，作者的分析深入且富有洞察力，清晰地勾勒出了异构计算环境下的数据流控制策略。这本书的深度和广度完美地平衡了理论深度和工程实操性，是对当前市场上同类书籍的一种有力补充和超越。

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这本书的封面设计非常吸引人，简约的风格中透露着专业气息，让人一眼就能感受到它的深度和广度。我翻阅了前几章，感觉作者在讲解基础概念时非常耐心细致，即便是初学者也能很快跟上节奏。尤其是对于一些复杂理论的阐述，作者总能找到巧妙的比喻或清晰的图示来辅助理解，这一点做得非常出色。阅读过程中，我注意到书中的案例选择非常贴近实际工程应用，这对于我们这些想把理论知识转化为实际操作的人来说，无疑是一大福音。书中对工具链的使用介绍得非常到位，从环境搭建到调试技巧，都提供了详尽的步骤指南，让人感觉不是在读一本枯燥的教科书，而是在进行一次有条理的实践训练。这种手把手的教学方式，极大地增强了读者的学习信心。总的来说，这本书的结构安排逻辑严密，内容覆盖面广，为想要深入DSP领域的读者提供了一份非常扎实的入门和进阶参考。我期待着能在接下来的章节中，看到更多关于高级算法实现的深入解析，相信它能成为我案头必备的工具书。

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这本书的整体阅读感受非常流畅，但绝不肤浅。作者对底层硬件的理解和对上层算法的驾驭能力，在这本书中得到了完美的结合。我欣赏作者在讲解数字滤波器设计时，不仅给出了经典的IIR和FIR结构，更进一步探讨了如何在有限精度环境下，量化误差对系统性能的影响，并提供了量化设计的基本准则。这种对“工程妥协”的坦诚讨论，是许多学术书籍所缺乏的。另外，书中对实时操作系统（RTOS）在DSP应用中的集成方法论也进行了系统性的梳理，这对于构建复杂的嵌入式系统至关重要。从作者对内存管理和缓存一致性的讨论中，可以清晰地看出他对高性能计算的深刻理解。这本书的厚度和内容的密度都非常高，我需要放慢速度，仔细研读并动手实践每一个代码块，才能真正消化其中的精髓。这是一本值得反复阅读、常读常新的经典之作，它为DSP开发领域树立了一个新的标杆。

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这本书的排版和印刷质量绝对是顶级的，拿在手里很有分量感，这直接提升了阅读体验。我特别欣赏作者在引入新概念时所采用的渐进式学习路径，它遵循了人类认知规律，先建立宏观概念，再逐步深入细节。比如，在介绍中断处理机制时，作者没有急于抛出复杂的寄存器配置，而是先用一个生活化的例子解释了中断响应的必要性，随后才细致地展开到硬件层面的细节，这种由浅入深的叙事手法，极大地减轻了读者的理解负担。此外，书中穿插的那些“设计权衡”的小节非常精辟，它们点明了在实际项目中，效率、功耗、成本之间的微妙平衡，这对于培养工程师的综合决策能力至关重要。我尤其关注了关于特定DSP架构特性的章节，作者对那些特定指令集的深度挖掘，远超出了我预期的范围，提供了很多深入底层的视角。这本书的详尽程度，足以支撑读者从一个初级使用者成长为一个能够独立设计和优化DSP系统的架构师。

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阅读这本书的过程，就像是跟随一位经验丰富、学识渊博的工程师在进行项目实战演练。作者的写作风格非常独特，他不像传统教材那样堆砌公式和晦涩的术语，而是更注重“为什么”和“怎么做”的结合。很多章节都穿插了作者多年来在行业内积累的“坑”和“技巧”，这些都是教科书上学不到的宝贵经验。比如，书中对实时性约束的讨论，不仅仅停留在理论层面，而是结合了具体的硬件资源限制和系统架构选择来分析，这一点让我深有感触。在算法实现部分，作者对代码效率和资源占用进行了深入的优化探讨，展示了如何写出既功能强大又资源友好的嵌入式代码。对于像我这样有一定基础，但希望突破瓶颈，迈向高手行列的读者来说，这本书的价值是无法估量的。它不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的培养，教会我们如何用系统工程的眼光去看待问题，去权衡取舍。我已经计划将书中的部分代码示例移植到我正在进行的项目中去验证，看看实践效果如何。

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