嵌入式系统

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出版者:人民邮电出版社
作者:金敏
出品人:
页数:312
译者:
出版时间:2006-8
价格:28.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787115148353
丛书系列:
图书标签:
  • 嵌入式系统
  • 单片机
  • ARM
  • STM32
  • 物联网
  • 传感器
  • 实时操作系统
  • 嵌入式Linux
  • 硬件设计
  • 软件开发
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具体描述

嵌入式系统是嵌入式硬件与嵌入式软件两者的综合体,《嵌入式系统:组成、原理与设计编程》系统介绍嵌入式系统软硬件的组成、工作原理和设计编程方法。全书分为5篇共11章,主要内容包括:嵌入式系统的基础知识,包括嵌入式系统的定义、组成、特点、发展概况、应用领域等;各种典型的嵌入式处理器和嵌入式外围设备的特点与工作原理,并且,作为嵌入式处理器的一个实例,分析了当前流行的ARM内核体系结构及ARM处理器的选型和调试方法;常见的嵌入式实时操作系统和嵌入式软实时操作系统的种类及选用标准,然后以目前市场占有率排名第一的VxWorks操作系统为例,详细讲解嵌入式操作系统的组成、多任务环境的工作原理及其交叉开发环境的使用;嵌入式系统的一般设计方法、开发流程步骤、调试手段与测试工具,详细介绍嵌入式软件相对通用计算机系统一些独特的编程技术和优化方法;《嵌入式系统:组成、原理与设计编程》的最后为嵌入式系统的相关实验。

《嵌入式系统:组成、原理与设计编程》可作为高等院校计算机类、电子类、信息类和理工科其他学科本科高年级学生和研究生的教材,也可作为一些高级进修班的培训教材,同时亦可作为企业各类嵌入式产品开发人员、嵌入式技术爱好者的案头学习参考资料。

好的,这是一本关于量子信息与计算的图书简介,完全不涉及嵌入式系统的内容: --- 书籍名称:《量子纠缠的几何拓扑与信息操控:基于张量网络的高级理论探索》 图书简介 引言:跨越经典边界的认知革命 自二十世纪初量子力学诞生以来,人类对物质世界的理解便被彻底重塑。然而,将这些看似反直觉的原理转化为可操作的计算工具,是当代物理学与信息科学共同面临的宏大课题。《量子纠缠的几何拓扑与信息操控:基于张量网络的高级理论探索》并非一本面向初学者的通识读物,它是一部深入前沿的理论专著,旨在为高阶研究人员、博士生以及资深工程师提供一个理解和构建下一代量子信息处理架构的数学与物理框架。 本书的核心目标是解析量子信息复杂性的几何内涵,特别是如何通过张量网络(Tensor Networks, TNs)——一种强大的数学工具——来系统性地描述和模拟多体量子系统的基态、动力学以及纠缠结构。我们着重探讨了从一维到高维空间中,量子态的表达效率、计算复杂度限制以及信息流动的内在规律。 第一部分:量子态的几何表征与拓扑约束 本书的开篇部分,我们首先回顾了量子信息论的基本公理,但迅速转向对量子态空间进行几何化处理的视角。 1. 希尔伯特空间流形与量子测地线: 我们引入了费希尔信息度量(Fisher Information Metric)在复射影空间上的应用,将量子态的演化视为黎曼流形上的最短路径问题。深入分析了绝热近似下,系统动力学如何受限于特定几何约束。 2. 纠缠的拓扑不变量: 传统上用纯量描述的纠缠熵(如冯·诺依曼熵)在高阶系统中的局限性被讨论。本书重点阐述了基于纽结理论(Knot Theory)和低维拓扑不变量来识别和分类多体纠缠的拓扑特征。例如,我们详尽推导了在特定晶格模型中,纠缠熵的边界项如何与系统的低能激发模式的拓扑荷相关联。 3. 高阶纠缠度量: 超越二体纠缠,本书深入研究了三体、四体及更高阶的纠缠结构,特别是多体量子互信息(Multipartite Information)的张量分解形式。通过将量子态嵌入到更高维的辅助空间中,我们利用拓扑场的概念来揭示系统内部的非平凡关联。 第二部分:张量网络的理论深化与构建算法 张量网络是本书理论体系的中坚力量。我们不再将TN视为简化的近似手段,而是将其视为精确描述某些特定量子模型的“语言”。 1. 从矩阵乘积态(MPS)到投影纠缠对(PEPS): 我们系统地回顾了从一维受限系统(MPS/Matrix Product States)到二维平面系统(PEPS/Projected Entangled Pair States)的扩展路径。重点分析了PEPS的正则化分解、边界纠缠的近似边界性质以及其在模拟二维晶格模型中的效率瓶颈。 2. 张量网络的收缩与计算复杂度: 核心章节之一探讨了TN的收缩问题。我们详细分析了在不同网络结构下(如树状、环状、二维网格),收缩操作的计算复杂度如何从多项式时间退化为NP-难问题。通过引入张量重整化群(TRG)的视角,我们展示了如何利用尺度不变性来处理具有特定共形场论(CFT)特性的系统。 3. 变分张量网络(V-TN): 面对复杂的物理系统,精确的TN表示往往难以获得。本书引入了先进的变分方法,如基于奇异值分解(SVD)和迭代更新算法的构建过程。讨论了如何优化张量秩(即纠缠的上限)以在保持计算可行性的同时,精确捕捉系统的关键物理特征,尤其是在临界点附近。 第三部分:信息操控与拓扑量子计算的接口 该部分将理论框架与实际应用相结合,探讨如何利用张量网络来模拟和设计量子信息处理的协议。 1. 量子信道的张量表示: 任何量子操作(如量子门或噪声过程)都可以被表示为复合算符上的张量(Kraus Operators 或 Choi Matrix 的推广)。我们展示了如何使用矩阵乘积算符(MPO/Matrix Product Operators)来高效地模拟有限温度下的开放量子系统动力学,并评估通道的保真度和去相干率。 2. 拓扑保护与错误抑制: 尽管本书主要基于张量网络理论,但我们将其与拓扑量子计算的原理联系起来。通过分析表面码(Surface Code)在张量网络中的映射,我们揭示了局部错误如何在网络结构中扩散,以及如何利用局域的张量重构操作来模拟拓扑保护机制,从而在理论层面上验证冗余编码的有效性。 3. 高维嵌入与全息原理的启示: 最后,本书探索了更具前瞻性的领域——将低维量子系统(如边界的CFT)与其高维引力对偶(AdS空间)进行关联。通过AdS/CFT对应的视角,张量网络的结构被解释为信息在引力时空中的几何划分,为理解量子引力中的信息悖论提供了新的数学工具。 读者对象与预期收获 本书的深度和广度要求读者具备扎实的线性代数基础、熟悉量子力学基本概念,并对数值模拟有一定的接触。阅读完本书,读者将能够: 精确地构建和分析复杂多体系统的张量网络表示。 理解量子纠缠的几何与拓扑本质,并能利用这些工具来分类物理模型。 掌握利用高级张量网络技术模拟量子动力学和解决计算复杂性问题的策略。 为设计下一代高效的量子算法和物理模拟器奠定坚实的理论基础。 《量子纠缠的几何拓扑与信息操控》是一份面向未来信息科学前沿的路线图,它以严谨的数学结构,清晰地描绘了从微观纠缠到宏观计算的桥梁。 ---

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读后感

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用户评价

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从一个读者的角度出发,我期望这本《嵌入式系统》能详细讲解“嵌入式软件开发流程与调试技巧”。任何一个复杂的项目,都需要有条理的开发流程来保障其顺利进行。这本书可能会从需求分析、系统设计、编码实现、单元测试、集成测试,到最终的部署和维护,提供一个完整的软件生命周期视图。在编码方面,它可能会强调C语言在嵌入式开发中的重要性,以及一些面向对象的设计思想在嵌入式软件中的应用。更关键的是,对于嵌入式开发中最具挑战性的环节——调试,书中应该会提供实用的技巧和工具,比如使用GDB(GNU Debugger)进行远程调试,利用JTAG/SWD接口进行硬件调试,以及如何通过printf语句、逻辑分析仪、示波器等辅助工具来定位和解决问题。掌握这些调试方法,能够极大地提高开发效率,缩短产品上市周期。

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我设想这本《嵌入式系统》的书籍,在内容上应该能够触及“嵌入式系统的架构设计与模块化”。随着嵌入式系统功能的日益复杂,良好的架构设计变得尤为重要,它能够确保系统的可维护性、可扩展性和可重用性。书中可能会介绍一些常见的嵌入式系统架构模式,例如分层架构、面向服务架构等,并探讨如何将系统划分为不同的模块,以及模块之间的接口设计。此外,对于如何管理和复用代码,如何进行组件化开发,也是其重要内容。一个优秀的架构设计,能够为项目的长期发展奠定坚实的基础。

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我非常看重一本《嵌入式系统》书籍在“新兴技术与未来趋势”方面的探讨。嵌入式系统领域发展迅速,新的技术和概念层出不穷,例如人工智能(AI)在边缘端的应用、5G通信技术对嵌入式系统的影响、以及FPGA(现场可编程门阵列)在高性能计算中的角色等等。一本有远见的书籍,应该能够引导读者关注这些前沿技术,并分析它们对嵌入式系统未来发展可能带来的变革。这有助于开发者保持学习的动力,并为未来的职业发展做好准备。

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一本名为《嵌入式系统》的书籍,虽然我手中没有这本书,但凭借我多年在电子产品和软件开发领域的摸爬滚打,我能想象到它大概会涉及的领域以及可能带来的启发。首先,这本书很可能是一本关于“物联网”或“智能硬件”开发的基础性著作。在如今万物互联的时代,嵌入式系统的概念渗透到我们生活的方方面面,从智能家居的电器控制,到穿戴式健康设备,再到工业自动化中的传感器网络,无不依赖于嵌入式系统的强大支撑。一本好的《嵌入式系统》书籍,应该能清晰地梳理出嵌入式系统从硬件选型、底层驱动开发、实时操作系统(RTOS)的选择与应用,到上层应用软件的编写等一系列关键环节。它或许会深入浅出地介绍微控制器(MCU)的架构,比如ARM Cortex-M系列,以及各种外设接口,如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC等,并详细讲解如何利用这些接口与外部世界进行交互。此外,内存管理、功耗优化、实时性保障、中断处理等嵌入式开发中的核心技术,也必然是其探讨的重点。我相信,对于任何一个有志于投身于这个充满活力的行业的新手来说,阅读这样一本著作,能够为他们打下坚实的基础,少走弯路,快速理解嵌入式系统开发的全貌。

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对于一本《嵌入式系统》的书籍,我非常希望它能深入探讨“嵌入式系统的性能优化与功耗管理”。在资源受限的嵌入式环境中,性能和功耗往往是制约系统能力的关键因素。书中可能会介绍各种优化策略,比如代码的效率优化(如减少循环次数、避免冗余计算)、数据结构的合理选择、以及利用编译器提供的优化选项。在功耗管理方面,它可能会讲解如何利用MCU的低功耗模式,如何优化电源管理单元(PMU)的配置,以及如何通过硬件设计和软件算法来降低整体功耗,从而延长电池寿命或减少能源消耗。这些优化和管理技术,对于开发高性能、长续航的便携式设备或物联网节点至关重要,是衡量一个嵌入式工程师专业水平的重要指标。

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一本好的《嵌入式系统》书籍,也应该对“硬件接口与通信协议”有详尽的阐述。现在的嵌入式设备越来越复杂,需要处理来自各种传感器、执行器和网络设备的数据。因此,熟悉各种串行通信接口,如UART(通用异步收发器)、SPI(串行外设接口)、I2C(集成电路总线),以及并行接口,对于嵌入式工程师来说是必备技能。这本书可能会深入讲解这些接口的工作原理,如何配置它们,以及如何编写相应的驱动程序来与外围设备进行数据交换。此外,对于更高级的通信协议,例如CAN(控制器局域网)在汽车电子中的应用,USB(通用串行总线)在人机交互中的作用,以及TCP/IP协议栈在网络通信中的实现,都有可能被涵盖在内。理解这些通信协议的底层机制,能够帮助开发者高效地集成各种硬件模块,构建出功能丰富、性能优越的嵌入式系统。

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如果这本《嵌入式系统》书籍的内容能触及到“嵌入式Linux”的开发,那将是一次非常有价值的阅读体验。嵌入式Linux因其开源、灵活、可扩展性强等优点,在众多高端嵌入式设备中占据着重要地位,比如智能电视、路由器、车载信息娱乐系统,甚至是工业PC。书中应该会详细介绍如何交叉编译Linux内核,如何构建根文件系统,以及如何为特定的硬件平台移植Linux系统。这其中涉及到的工具链,如GCC、Binutils、Glibc等,以及构建系统,如Buildroot、Yocto Project,都应该是其重要组成部分。此外,对于嵌入式Linux应用程序的开发,例如使用C/C++语言,结合POSIX API,或者利用Qt等图形化框架来开发用户界面,也会是书中的亮点。理解嵌入式Linux的启动流程,掌握设备树(Device Tree)的配置,以及如何进行内核调试和性能优化,这些都是嵌入式Linux工程师必备的技能,相信这本书能够提供详尽的指导。而且,对于网络通信方面,如TCP/IP协议栈的实现和应用,以及Wi-Fi、蓝牙等无线通信模块的驱动开发,也很有可能在书中得到深入的阐述。

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如果这本《嵌入式系统》的书籍能够包含“嵌入式安全”的章节,那将是锦上添花。随着物联网设备的普及,安全问题变得越来越突出。嵌入式系统作为许多关键基础设施和个人设备的“大脑”,一旦被攻击,后果不堪设想。书中可能会探讨一些基础的安全概念,如身份认证、访问控制、数据加密等,以及如何在嵌入式设备上实现这些安全机制。例如,如何利用硬件安全模块(HSM)来存储密钥和执行加密操作,如何防止固件被篡改,以及如何实现安全的OTA(Over-The-Air)更新。理解并掌握嵌入式安全技术,对于构建安全可靠的物联网生态系统至关重要。

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对于一本《嵌入式系统》的书籍,我特别期待它能提供一些“嵌入式项目案例分析”。理论知识的掌握固然重要,但结合实际项目来学习,更能加深理解。书中可能会挑选一些典型的嵌入式项目,例如一个简单的智能家居控制器、一个数据采集模块、或者一个姿态控制系统,然后详细剖析其硬件选型、软件设计、开发过程以及遇到的挑战和解决方案。通过这些案例,读者可以学习到如何将书本上的知识融会贯通,应用到实际的工程实践中,并且可以从中吸取宝贵的经验和教训。

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想象一下,一本《嵌入式系统》的书籍,如果能涵盖“实时操作系统(RTOS)”的应用,那就太棒了。RTOS是嵌入式系统中的灵魂,它赋予了系统“实时性”的能力,能够精确地控制任务的调度和执行,满足严格的时间约束。这本书可能会重点介绍FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS等主流的RTOS,并详细讲解RTOS的核心概念,如任务(Task)、调度器(Scheduler)、信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)、消息队列(Message Queue)、事件标志组(Event Group)等等。理解这些概念,并学会如何在实际项目中应用它们,对于开发高可靠性、高效率的嵌入式软件至关重要。书中还会深入探讨中断服务程序的编写,以及如何进行任务间的通信与同步,避免死锁和竞态条件等问题。对于嵌入式开发人员而言,掌握RTOS的使用,相当于拥有了一把开启复杂系统开发的钥匙,能够帮助他们构建出逻辑清晰、结构良好的软件架构,并有效地管理系统的资源。

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