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出版者:西北工大

作者:陈蓓

出品人:

页数:133

译者:

出版时间:2007-8

价格:15.00元

装帧:

isbn号码:9787561222799

丛书系列:

图书标签:

• 控制工程
• 控制系统
• 科技英语
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• 专业英语
• 自动化
• 电气工程
• 工业控制
• 信号处理
• 系统工程

好的，这是一份关于一本名为《现代嵌入式系统设计与实践》的图书的详细简介，该书内容与“控制工程科技英语”无关： --- 现代嵌入式系统设计与实践 摘要 本书旨在为读者提供一个全面而深入的嵌入式系统设计与实现的学习路径。我们聚焦于当前主流的硬件平台（如基于ARM Cortex-M/R/A系列微控制器和微处理器）以及操作系统（如实时操作系统RTOS和嵌入式Linux），辅以大量实际项目案例，帮助读者掌握从硬件选型、底层驱动开发到复杂应用软件构建的全过程。本书强调理论与实践的结合，旨在培养工程师解决实际工程问题的能力。 第一部分：嵌入式系统基础与硬件平台 第一章 嵌入式系统的核心概念与架构 本章首先界定了嵌入式系统的范畴、特点及其在现代科技中的重要地位。深入剖析了嵌入式系统的基本结构，包括处理器核心、存储器系统（RAM、ROM/Flash）、输入/输出接口（I/O）以及系统总线。我们详细讨论了冯·诺依曼与哈佛架构在嵌入式场景下的应用差异，并引入了系统级芯片（SoC）的概念，解释了其集成化对系统设计的影响。 第二章 微控制器（MCU）架构与选型 本章重点介绍当前工业界应用最广泛的微控制器架构，特别是ARM Cortex-M系列（如M0/M3/M4/M7）。内容涵盖了ARM处理器的工作模式、流水线设计、中断向量表、特权级管理以及内存保护单元（MPU）的配置。读者将学习如何根据功耗、实时性要求和外设资源选择合适的MCU型号，并掌握寄存器级编程的基础方法。 第三章 存储器系统与启动过程 深入探讨嵌入式系统的存储器层次结构，包括SRAM、DRAM、Nor Flash和NAND Flash的特性、读写时序及可靠性考量。详细解析了系统上电后的启动流程（Boot Sequence），包括复位向量的读取、初始化代码的执行、链接脚本的作用以及内存映射的建立过程。理解这一过程是进行底层固件开发的关键前提。 第四章 常用片上外设接口编程 本章是实践操作的基础。详细讲解了数字和模拟类型外设的原理与编程方法： 定时器/计数器（Timers/Counters）： 讲解PWM生成、输入捕获、延时和实时时钟（RTC）的应用。 串行通信接口： 深入UART、SPI、I2C协议的工作原理，并提供不同主从模式下的驱动实现示例。 模数/数模转换器（ADC/DAC）： 讨论采样率、量化误差、多通道扫描模式和DMA辅助下的高效数据采集。 通用I/O（GPIO）： 涵盖推挽/开漏配置、上拉/下拉电阻的选择及电平兼容性问题。 第二部分：实时操作系统（RTOS）与并发编程 第五章 实时操作系统的基本原理 本章引入实时操作系统（RTOS）的概念，区分了通用操作系统与RTOS的根本区别，重点在于确定性、可预测性和任务调度。详细介绍任务（Task）、优先级反转、资源竞争等核心概念。 第六章 任务管理与调度机制 深入剖析常见的调度算法，如固定优先级抢占式调度、轮转调度和速率单调调度（RMS）。通过实例解析如何创建、删除、挂起和恢复任务，并探讨任务堆栈的配置与溢出检测。 第七章 任务间通信与同步 系统并发编程的难点在于资源共享与同步。本章详细讲解利用信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、消息队列（Message Queue）和事件组（Event Group）来安全地管理共享资源。重点分析了死锁的预防和检测机制。 第八章 内存管理与低功耗设计 讲解RTOS中的动态内存分配策略（如内存池、空闲链表）及其在嵌入式环境中的局限性。同时，探讨如何利用系统Tick、时钟门控和低功耗模式（如睡眠模式、停止模式）来优化电池供电设备的能耗。 第三部分：嵌入式Linux系统开发 第九章 嵌入式Linux概述与内核移植基础 本部分将焦点转向基于更强大处理器的应用，如基于Cortex-A的SoC。介绍嵌入式Linux的系统结构（Bootloader、Kernel、Root Filesystem）。详细讲解交叉编译工具链的搭建，以及U-Boot在系统引导中的作用。 第十章 Linux设备驱动模型与核心编程 深入讲解Linux设备驱动框架，包括字符设备、块设备和网络设备驱动的结构。重点学习字符设备驱动的注册、文件操作（`fops`）的实现，以及中断处理机制（请求I/O、顶半部与底半部）。 第十一章 设备树（Device Tree）详解 设备树作为现代嵌入式Linux中硬件描述的标准方式，在本章中得到详尽阐述。读者将学习DTB文件的结构、DTS语言的语法，以及如何通过修改设备树来为内核声明和配置新的硬件资源（如GPIO、I2C控制器）。 第十二章 用户空间应用开发与调试 介绍如何使用C/C++和标准POSIX API进行嵌入式Linux应用程序的开发。讨论进程间通信（IPC，如管道、共享内存）的实现。重点介绍调试工具，如GDB的远程调试配置、Valgrind在内存泄漏检测中的应用，以及系统性能分析工具。 第四部分：系统集成与工程实践 第十三章 固件的构建、烧录与OTA更新 本章关注工程化流程。详细介绍从源代码到最终固件镜像的完整构建流程，包括编译器优化选项的选择。讲解JTAG/SWD调试接口的使用、Bootloader的固件烧录流程，并引入基于网络或无线射频的空中升级（OTA）机制的初步设计。 第十四章 软件质量保证与测试方法 介绍单元测试（如Google Test在嵌入式环境中的应用）、集成测试和系统级验收测试的策略。讨论嵌入式系统中的错误日志记录、看门狗（Watchdog Timer）的配置，以及异常处理机制的设计，以确保系统的鲁棒性。 第十五章 现代嵌入式系统中的安全考量 探讨嵌入式设备面临的安全威胁，包括物理攻击、侧信道攻击和软件漏洞。介绍安全启动（Secure Boot）、硬件信任根（RoT）的概念，以及数据加密和安全存储实践。 --- 适用读者： 本书面向电子工程、计算机科学、自动化、机电一体化等专业的本科高年级学生、研究生，以及希望系统性提升嵌入式软硬件综合能力的初中级工程师。要求读者具备C语言基础和基本的数字电路知识。

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这本书的封面设计非常引人注目，那种深邃的蓝色调配上简洁的白色字体，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里的时候，感觉纸张的质感也相当不错，拿在手里沉甸甸的，不像有些教材那样轻飘飘的。我首先翻阅的是目录，里面的章节划分显得非常系统和科学，从基础理论到实际应用，脉络清晰，这对于我这样一个初学者来说简直是福音。特别是它对一些核心概念的梳理，没有那种晦涩难懂的术语堆砌，而是用了很多生动的比喻来解释，让我很快就能抓住重点。我记得其中有一章专门讲了反馈控制系统的基本原理，作者用了一个非常生活化的例子来阐述稳定性问题，我读完后茅塞顿开，以前总觉得那些数学公式高不可攀，现在感觉它们似乎也变得有温度了。这本书的排版也很用心，图文并茂，很多流程图和原理图都绘制得非常清晰，即便是复杂的系统结构图，也能一目了然。总的来说，它给我的第一印象是非常专业且易于接近的，让人有继续深入阅读的欲望。

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这本书的内容深度远超我的预期，它不仅仅停留在对基础概念的罗列和解释上，更深入地探讨了现代控制系统在不同工业场景下的应用案例和前沿技术趋势。我尤其欣赏作者在案例分析部分所花费的心力，每一个案例都配有详尽的背景介绍、模型建立过程以及仿真结果的讨论。例如，书中对某个复杂机械臂的轨迹规划部分，详细介绍了多种优化算法的适用条件和局限性，这种对比分析极大地拓宽了我的视野，让我意识到在实际工程中，没有“一刀切”的最佳方案，选择合适的工具至关重要。另外，书中对不确定性和鲁棒性控制的讨论也相当到位，它没有回避实际工程中常见的模型误差和外部干扰问题，而是提供了切实可行的应对策略，这对于我们这些未来需要处理真实系统的人来说，无疑是宝贵的财富。阅读这本书的过程，就像是与一位经验丰富的工程师进行一对一的深入交流，充满了启发性。

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我必须承认，这本书的专业性是毋庸置疑的，它对理论的阐述达到了极高的水准，但同时，它的目标读者群体定位似乎也相当精准——那些已经对控制理论有一定基础，并希望向工业界或研究领域迈进的读者。对于完全的“小白”来说，开篇可能会有些挑战性，因为很多定义和前提假设是直接基于读者的预备知识的。不过，正因为这种“不迎合”的姿态，才保证了其内容的纯粹和高价值。书中涉及的数学工具，比如拉普拉斯变换、Z变换的高级应用，都被运用得炉火纯青，并且与实际的系统动态分析紧密结合。我特别关注了关于数字控制系统实现的部分，作者详细对比了不同采样策略对系统性能的影响，这对于我们理解嵌入式系统中控制算法的落地至关重要。总而言之，它是一部需要投入时间和精力的“硬核”读物，但回报绝对是巨大的知识积累和解决实际问题的能力提升。

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从阅读体验上来说，这本书的行文风格非常独特，它不像传统的教科书那样刻板，反而带着一种娓娓道来的叙事感。作者在穿插理论知识的同时，时不时会插入一些历史性的回顾或者对某些经典理论提出质疑性的思考，这使得整个阅读过程充满了思辨的乐趣。比如，在介绍状态空间法的时候，作者并没有直接给出推导，而是先描述了为什么需要这种新的描述方式来解决传统方法无法处理的多输入多输出问题，这种“提出问题—解决问题”的逻辑链条构建得非常自然流畅。再者，这本书的习题设计也极其巧妙，它们不是简单的计算题，而是更多地引导读者去思考背后的物理意义和工程含义。我花了好大力气才啃完其中几道大题，但每解开一道，都会有一种豁然开朗的感觉，成就感十足。对于希望通过自学掌握扎实基础的读者来说，这本书的这种引导式教学方法，无疑是其最大的亮点之一。

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这本书最让我感到惊喜的，是它对新兴技术融合的探讨，这让它显得尤为与时俱进。在内容后半部分，作者竟然花费了相当大的篇幅来讨论人工智能技术，特别是机器学习方法，是如何渗透到传统控制领域，例如自适应控制和模型预测控制的改进中的。这种跨学科的视角，在很多同类教材中是很少见的。书中没有将AI视为一个独立的模块，而是巧妙地将其作为增强现有控制策略的工具来介绍，比如如何利用神经网络来逼近复杂的非线性动态模型，从而提高控制器的性能。这种前瞻性的视野，让我觉得手里的这本书不仅仅是关于“现在”的知识，更是在指引我们展望“未来”的工程实践方向。这种将经典理论与尖端科技相结合的编排思路，使得整本书的价值得到了极大的提升，它让我清晰地看到了这个学科在未来几年的发展路径。

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