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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:周兴华

出品人:

页数:252

译者:

出版时间:2006-7

价格:28.0

装帧:平装

isbn号码:9787810777711

丛书系列:

图书标签:

• 单片机编程
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嵌入式系统与物联网应用开发实战指南 书名： 嵌入式系统与物联网应用开发实战指南 ISBN： 978-7-111-XXXX-X (示例) 定价： 99.00 元 开本： 16开 页数： 约 600 页 --- 内容概要： 本书旨在为读者提供一套全面且深入的、专注于现代嵌入式系统设计与物联网（IoT）应用开发的实战教程。它着眼于当前行业主流的技术栈和前沿趋势，通过大量实际案例和项目驱动的方式，教授读者如何从零开始构建高性能、低功耗、高可靠性的智能终端设备和云端集成方案。 本书的重点在于“从硬件抽象到云端服务”的完整技术链条构建，涵盖了从底层微控制器选型、实时操作系统（RTOS）应用、到网络协议栈实现和数据安全传输的全过程。我们深信，在当前的数字化浪潮中，精通嵌入式系统与物联网的集成能力是工程师的核心竞争力之一。 读者对象： 在校学生： 计算机科学、电子工程、自动化专业的高年级本科生及研究生，希望通过实践项目巩固理论知识。 初级与中级工程师： 希望转型或深入学习物联网嵌入式开发的软件或硬件工程师。 硬件工程师： 期望增强软件编程能力，尤其是固件开发和网络通信能力的工程师。 创客与爱好者： 拥有一定电子基础，希望开发复杂智能硬件产品的个人。 技术路线与核心内容（不涉及单片机C语言设计实例）： 本书的技术选型主要围绕当前工业级应用中广泛采用的 ESP32/STM32 系列微控制器，并侧重于 FreeRTOS 或 Zephyr 等轻量级实时操作系统的应用，辅以 Python 在上位机和数据处理中的应用。 第一部分：现代嵌入式系统基础与工具链（约占 20%） 本部分将系统梳理现代嵌入式开发环境的构建，重点在于提升开发效率和代码质量，而非基础的汇编或寄存器操作。 1. 开发环境与工具链： 深入讲解交叉编译环境（GCC/Clang）、JTAG/SWD 调试器的使用技巧、以及版本控制系统（Git）在嵌入式项目中的高效应用。 2. 微控制器架构选型与对比： 重点对比 Cortex-M 系列与高性能 RISC-V 架构在功耗、实时性、外设集成度方面的优劣，以及如何根据项目需求做出合理选型。 3. 实时操作系统（RTOS）原理与实践： 详细剖析 FreeRTOS 的任务调度、信号量、消息队列、事件组等核心机制。着重讲解如何使用 RTOS 应对多并发、高实时性的应用场景，避免传统裸机编程中的“无限循环”陷阱。 第二部分：高级外设驱动与系统优化（约占 30%） 本部分转向如何高效、稳定地管理复杂的外设和系统资源，确保固件的健壮性。 1. 高级通信接口驱动开发： 不仅限于基础的 UART/SPI/I2C，重点讲解如何使用 DMA（直接内存访问）来解放 CPU 资源，实现高速数据采集（如 ADC/DAC 连续采样）。 2. 低功耗设计与电源管理： 探讨深度睡眠模式、唤醒源配置、电源域切换等策略。通过实例演示如何将设备待机电流降低至微安级别，延长电池寿命。 3. 内存管理与固件安全： 分析嵌入式系统中的内存碎片化问题，讲解堆栈溢出的检测与防御机制。介绍 Bootloader 的设计原理及其 OTA（空中下载更新）的实现流程，确保设备的可维护性。 第三部分：物联网（IoT）网络通信实战（约占 40%） 这是本书的核心部分，聚焦于如何将嵌入式设备安全、可靠地连接到云端服务。 1. TCP/IP 协议栈的深入应用： 讲解 Socket 编程在嵌入式环境中的实现，重点对比 LWIP 协议栈与操作系统内置协议栈的差异及调优方法。 2. 主流 IoT 消息协议实战： 详细介绍 MQTT 协议（QoS 等级、会话保持、遗嘱消息）的客户端实现，并对比 CoAP 协议在资源受限设备中的应用场景。提供完整的连接、心跳、数据收发的代码框架。 3. 云平台对接与数据安全： 选取主流的云服务平台（如阿里云 IoT、AWS IoT 或私有化 EMQX），演示设备端如何进行 TLS/SSL 认证和加密通信。讲解设备身份认证（如 X.509 证书）的生命周期管理。 4. 边缘计算与本地互联： 引入 Bluetooth Mesh 和 Zigbee 技术，讲解如何在本地网络中构建设备集群，实现局域网内数据汇聚和控制，减少对云端的依赖，提升响应速度。 第四部分：综合项目实战与调试（约占 10%） 本部分通过一个或两个完整的、跨越软硬件界面的综合项目，巩固前述知识。 项目示例：基于 FreeRTOS 的工业级传感器网关： 该项目将整合 RTOS 任务调度、高速 ADC 数据采集、本地数据缓存、通过 MQTT 安全上传至云端，并实现远程配置更新。重点讲解系统崩溃日志的捕获与分析。 --- 本书特色： 1. 重实践，轻理论堆砌： 全书代码示例均来源于真实项目优化后的精简版本，读者可直接在主流开发板上编译运行，快速上手。 2. 关注现代开发范式： 摒弃过时的开发模式，全面拥抱 RTOS、面向对象（在 C 语言中的适配）、以及模块化设计思想。 3. 强调安全与可靠性： 针对嵌入式系统的易错点（如中断处理、资源竞争、内存泄漏），提供专业的诊断和解决方案。 4. 覆盖网络协议栈全景： 不止步于发送简单的 HTTP 请求，而是深入到物联网核心的 MQTT/CoAP 协议栈，为构建工业级 IoT 应用打下坚实基础。

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