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出版者:清华大学

作者:王田苗,魏洪兴

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2008-1

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787302164678

丛书系列:

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• 嵌入式系统设计与实例开发
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计算机网络技术与应用：构建现代信息高速公路 第一部分：网络基础与架构 第一章：计算机网络的演进与基本概念 本章系统梳理了计算机网络的发展历程，从早期的集中式计算到分布式计算，再到互联网的全球互联。深入探讨了网络的基本定义、关键组成要素，如网络边缘、核心网、传输介质（双绞线、光纤、无线频谱）的物理特性和应用场景。着重分析了网络拓扑结构（总线型、星型、环型、网状型）的优缺点及其在不同规模网络中的适用性，为后续复杂网络的理解奠下坚实基础。 第二章：网络协议与分层模型 详细介绍了网络通信的基石——协议。核心内容聚焦于开放系统互连参考模型（OSI七层模型）和互联网协议簇（TCP/IP四层/五层模型）的结构、功能及各层之间的协同工作机制。对每一层的功能（物理层的数据编码、数据链路层的帧结构、网络层的寻址与路由、传输层的端到端控制、应用层的服务接口）进行了详尽的剖析。重点解析了TCP/IP模型中IP协议的无连接特性、ARP协议的地址解析过程，以及ICMP协议在网络诊断中的作用。 第三章：数据链路层与介质访问控制（MAC） 本章深入探讨了数据链路层在相邻节点间可靠传输中的作用。详细阐述了数据链路层的封装、差错检测（如CRC校验原理）和流量控制机制。关键内容包括对介质访问控制（MAC）方法的解析，包括经典的CSMA/CD（用于早期以太网）和CSMA/CA（用于无线网络）的工作原理和竞争避免策略。此外，还全面介绍了以太网帧的结构、VLAN（虚拟局域网）的划分与作用，以及网桥和交换机在第二层转发中的决策逻辑。 第二部分：网络互联与寻址 第四章：网络层：寻址、路由与IPv4/IPv6 网络层是实现数据包在不同网络间传输的核心。本章详尽介绍了IP地址的结构、分类（A/B/C类）以及子网划分（Subnetting）和无类别域间路由（CIDR）的实践方法，以优化IP地址空间的使用。深入讲解了路由器的核心功能——路径选择和数据报转发。对比分析了主要的路由协议，如距离矢量路由协议RIP和链路状态路由协议OSPF的工作机制、度量标准和收敛过程。最后，系统介绍了IPv6的地址结构、改进特性及其向IPv4过渡的技术（如双栈技术和隧道技术）。 第五章：传输层：可靠性与端口管理 传输层负责应用进程间的端到端通信质量保障。本章聚焦于两大核心协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。详细剖析了TCP如何通过三次握手建立连接、四次挥手终止连接，以及如何实现可靠数据传输——包括序列号、确认应答（ACK）、超时重传机制。重点阐述了TCP的拥塞控制算法（慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复）和流量控制机制（滑动窗口协议）。UDP则作为无连接协议的代表，强调其在对实时性要求高场景下的应用。 第六章：应用层协议与服务 本章覆盖了用户直接接触的应用层协议栈。深入解析了域名系统（DNS）的层次结构、解析过程（迭代与递归查询）及其重要性。详细介绍了万维网服务：HTTP/1.1（请求方法、状态码、Cookie、Session管理）和HTTP/2/3的关键特性改进。其他重要协议如FTP（控制与数据连接分离）、SMTP/POP3/IMAP（电子邮件传输机制）和Telnet/SSH（远程访问安全差异）的工作流程被逐一讲解。 第三部分：网络安全与新兴技术 第七章：网络安全基础与加密技术 网络安全是现代网络不可或缺的一环。本章从威胁模型出发，介绍常见的网络攻击类型（如DoS/DDoS、嗅探、中间人攻击）。核心内容是密码学基础：对称加密（AES、3DES）和非对称加密（RSA、ECC）的原理与应用场景。重点解析了数字证书、公钥基础设施（PKI）的工作流程，以及数字签名如何确保数据来源和完整性。 第八章：网络安全实践与访问控制 本章侧重于如何在网络设备层面实施安全策略。详细介绍了防火墙的分类（包过滤、状态检测、应用层网关）和配置原则。讲解了网络地址转换（NAT）在安全和地址复用中的双重角色。深入探讨了VPN（虚拟专用网络）的实现技术，特别是IPsec和SSL/TLS VPN的隧道建立和数据加密过程，用以保障远程接入的安全性。 第九章：无线网络与移动通信基础 本章专注于无线通信标准和技术。详细讲解了IEEE 802.11标准（Wi-Fi）的演进（a/b/g/n/ac/ax），包括信道划分、漫游机制和安全协议（WEP到WPA3）。探讨了蜂窝移动通信系统（2G/3G/4G/5G）的基本架构、频谱利用和切换技术。分析了Wi-Fi和蜂窝网络在物理层和MAC层上的关键差异。 第十-十章：网络性能、管理与未来趋势 本章探讨网络运维和未来发展方向。介绍了网络性能的度量指标（延迟、抖动、吞吐量、丢包率）及其测试工具（如Ping, Traceroute, NetFlow）。系统介绍了网络管理协议SNMP的工作机制和M M B结构。最后，前瞻性地介绍了软件定义网络（SDN）的概念及其控制平面与数据平面的分离架构，以及网络功能虚拟化（NFV）对传统网络运营模式的颠覆性影响，展望了云计算和边缘计算对未来网络架构的驱动作用。 本书特色： 本书以实践驱动为核心，结合大量的网络抓包分析和模拟器实验指导，确保读者不仅掌握理论知识，更能熟练运用主流网络工具进行故障诊断和配置优化。每章末尾均设有深入思考题和项目实践环节，以加深对复杂网络交互流程的理解。

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这本书在嵌入式硬件接口方面的讲解，给我留下了极其深刻的印象。作者对于微控制器（MCU）内部外设的讲解，远超我以往的认知。对于GPIO（通用输入输出）的各种配置模式，例如开漏、推挽、上拉、下拉的细微差别，以及在不同场景下的最佳实践，都进行了详尽的阐述。我还记得书中对SPI、I2C、UART等常用串行通信协议的讲解，不仅仅是停留在协议本身的定义，而是深入到了信号时序、电平转换、总线仲裁等方面。通过书中提供的清晰电路图和波形图，我仿佛能亲眼看到数据如何在这些总线上传输。特别是书中关于CAN总线在汽车电子领域的应用实例，让我对这种分布式通信协议有了更直观的认识，也理解了它为何能在恶劣环境下保持高可靠性。另外，书中对ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的讲解，不仅涵盖了不同类型转换器的原理，还详细介绍了采样率、分辨率、量化误差等关键参数对系统性能的影响，以及如何在实际应用中进行校准和补偿。我之前在处理模拟信号采集时，常常会遇到精度不高的问题，这本书中的相关章节，为我提供了非常有价值的参考，让我能够更准确地把握模拟世界的信号。

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本书在嵌入式系统的性能优化方面的探讨，给我留下了深刻的印象，也为我解决了实际开发中的不少难题。在资源极其有限的嵌入式环境中，如何榨干硬件的每一分性能，是开发者常常面临的挑战。书中关于代码优化技巧的讲解，涵盖了从宏观到微观的多个层面。宏观上，它提到了如何通过合理的算法选择和数据结构设计来降低时间复杂度和空间复杂度。微观上，它则深入到了指令集优化、缓存利用、流水线优化等底层技术。例如，书中对于如何利用SIMD指令集来加速向量计算，以及如何通过合理的内存布局来提高CPU缓存命中率，都进行了非常详细的分析和举例。我曾经在开发一个实时图像处理模块时，遇到了性能瓶颈，书中关于使用汇编语言进行关键函数优化，以及如何利用编译器提供的优化选项来生成更高效的代码的讲解，为我提供了切实可行的思路，最终成功地将处理速度提升了数倍。此外，书中还对功耗优化进行了深入的探讨，例如如何通过动态电压频率调整（DVFS）、低功耗模式管理等技术来降低嵌入式设备的能耗，这对于移动设备和电池供电设备尤为重要。

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这本书对于嵌入式领域中涉及到的几种主流开发工具链的详尽介绍，极大地提升了我的开发效率。开发者在日常工作中，往往会花费大量时间在工具的配置和使用上，而本书则将这些经验进行了系统化的总结。书中对GCC、Clang等编译器的使用方法、选项配置，以及如何进行交叉编译，都进行了清晰的阐述。特别是对于Makefile的编写和理解，以及如何利用CMake等构建系统来管理大型项目，都提供了非常实用的指导。我曾经在构建一个复杂的嵌入式项目时，在Makefile的编写上遇到了不少麻烦，书中关于Makefile语法和常用函数的讲解，以及多个实际项目中的Makefile示例，让我得以快速上手，并且能够编写出更加规范、易于维护的Makefile文件。此外，书中还对GDB等调试器的高级用法进行了介绍，例如条件断点、监视表达式、内存查看等，这些功能对于高效定位和解决bug至关重要。我还注意到书中对IDE（集成开发环境）的选择和使用也进行了讨论，例如Eclipse CDT、VS Code等，并提供了相应的插件和配置建议，这对于新手开发者来说非常有价值。

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这本书的出版，无疑为嵌入式系统领域注入了一股新的活力。我尤其欣赏其中关于实时操作系统（RTOS）深入剖析的部分，它不仅仅停留在概念的介绍，而是将理论与实际应用巧妙地结合起来。书中对FreeRTOS、RT-Thread等主流RTOS的源码级讲解，让我得以窥见其内部运作的精妙之处。例如，任务调度算法的实现细节，中断处理机制的优化策略，以及IPC（进程间通信）的多种方式的比较与选择，都阐述得鞭辟入里。我曾经在项目中遇到过任务优先级翻转的问题，书中关于优先级继承和优先级天花板协议的详细讲解，为我提供了切实可行的解决方案，让我茅塞顿开。此外，书中对于内存管理单元（MMU）和内存保护单元（MPU）的深入探讨，也帮助我理解了如何更有效地利用有限的嵌入式资源，并提高了系统的稳定性和安全性。作者在阐述这些复杂概念时，并没有采用枯燥的理论堆砌，而是通过生动的图示和贴近实际开发场景的示例代码，使得即使是初学者也能轻松理解。对于那些渴望深入理解RTOS底层原理，并希望在实际项目中解决复杂问题的开发者来说，这本书绝对是一笔宝贵的财富。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的导师，指引着我在嵌入式开发的道路上不断前行。

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这本书在嵌入式系统与其他领域的融合方面，展现了前瞻性的视野。例如，书中对物联网（IoT）应用场景的深入剖析，以及如何利用嵌入式系统构建智能家居、智慧城市等解决方案，都让我看到了嵌入式技术广阔的应用前景。书中对于MQTT、CoAP等物联网通信协议的讲解，以及如何结合云平台（如AWS IoT、Azure IoT Hub）进行数据采集、设备管理和应用开发，都非常实用。我特别喜欢书中关于边缘计算的讨论，它阐述了如何在嵌入式设备上进行部分数据处理和分析，从而减轻云端压力，提高响应速度。书中还对人工智能（AI）在嵌入式系统中的应用进行了探索，例如如何将轻量级的AI模型部署到嵌入式设备上，实现图像识别、语音识别等功能，这让我看到了嵌入式系统与AI技术结合的巨大潜力。书中还提到了嵌入式系统在机器人、无人机、自动驾驶等领域的应用，并介绍了相关的关键技术和挑战。对于那些希望将嵌入式技术与新兴技术相结合，创造出更智能、更便捷的未来产品的开发者来说，这本书将是他们不可多得的灵感源泉。

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这本书在嵌入式软件开发流程和调试技巧方面的阐述，堪称是业内的一股清流。许多同类书籍往往会忽略软件开发的“软实力”，而这本书则将这一块内容做得极为扎实。书中对于嵌入式项目生命周期管理的讨论，从需求分析、架构设计、编码实现，到测试验证、部署维护，都进行了清晰的梳理。特别是关于敏捷开发在嵌入式领域的应用，以及如何在这种快速迭代的模式下保证代码质量和项目进度，让我耳目一新。书中还提供了大量实用的调试技巧，例如如何利用JTAG/SWD接口进行断点调试、单步执行，以及如何使用逻辑分析仪和示波器来捕捉和分析信号。书中对于嵌入式Linux环境下系统日志分析、内存泄漏检测、性能瓶颈定位等方面的讲解，更是让我受益匪浅。我之前在排查一个困扰已久的性能问题时，书中关于使用perf工具进行性能剖析的方法，直接指明了问题所在，让我少走了很多弯路。此外，书中还强调了代码审查的重要性，并给出了一些评审的规范和要点，这对于提升团队的整体代码质量非常有帮助。对于那些希望在嵌入式开发领域建立规范化流程，并掌握高效调试技巧的开发者来说，这本书无疑是必备的参考。

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本书在嵌入式系统可靠性工程方面的论述，为我提供了一个全新的视角来审视产品的生命周期。在嵌入式系统广泛应用于工业控制、医疗设备、航空航天等关键领域的今天，系统的可靠性已成为衡量产品质量的首要指标。书中对故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）等系统可靠性分析方法的详细介绍，让我能够更系统地识别潜在的故障模式，并采取相应的预防措施。书中还讨论了冗余设计、故障检测与隔离、容错技术等提高系统可靠性的策略。例如，在阐述冗余设计时，书中通过航空电子系统中常用的双机或三机备份方案，生动地说明了如何通过增加硬件或软件的冗余来提高系统的容错能力。书中对软件可靠性测试的讲解也十分到位，包括单元测试、集成测试、系统测试、压力测试以及长时间运行测试等。我曾经在开发一个对可靠性要求极高的工业控制系统时，书中关于如何设计和执行严苛的测试用例，以发现潜在的缺陷，为我提供了重要的参考。此外，书中还探讨了固件的可靠性更新机制，以及如何在更新过程中保证系统的连续性和数据的完整性，这对于确保产品的长期稳定运行至关重要。

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这本书的另一大亮点在于其对嵌入式系统安全性的深度探讨。在当今网络安全形势日益严峻的背景下，嵌入式系统的安全性问题愈发凸显。书中关于安全启动、固件更新的安全机制、访问控制策略等方面的讲解，为我构建更加安全的嵌入式产品提供了坚实的理论基础和实践指导。书中对加密算法在嵌入式设备上的应用，例如AES、RSA等，以及如何进行密钥管理，都进行了详细的分析。特别是关于TLS/SSL协议在嵌入式设备上的实现和优化，以及如何抵御常见的网络攻击，如SQL注入、跨站脚本攻击等，都让我对嵌入式设备的安全性有了更深刻的认识。书中还提到了安全存储方案，例如使用硬件安全模块（HSM）或安全元素（SE）来保护敏感数据，这对于一些对安全性要求极高的应用场景至关重要。我曾经在设计一个物联网设备时，对设备身份认证和数据传输的安全性感到困惑，书中关于OAuth2.0、JWT（JSON Web Token）等身份认证机制的介绍，为我提供了清晰的解决方案。这本书的出现，让我意识到嵌入式系统的安全性不容忽视，并且有系统的方法可以去实现。

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本书对于嵌入式软件架构设计的讲解，可谓是点睛之笔。以往我阅读过的许多嵌入式书籍，大多侧重于具体的硬件接口或操作系统原理，而对于如何构建一个可扩展、可维护、高内聚、低耦合的软件系统，则鲜有深入的论述。这本书在这方面做得极为出色。书中详细介绍了分层架构、事件驱动架构、状态机模型等几种经典的嵌入式软件架构模式，并结合具体的案例，深入分析了它们的优缺点以及适用场景。例如，在介绍分层架构时，书中不仅阐述了硬件抽象层（HAL）、驱动层、操作系统服务层、应用层等各个层次的职责，还强调了如何通过明确的接口定义来保证层与层之间的独立性。在谈到状态机模型时，书中通过一个实际的设备控制案例，生动地展示了如何用状态机来管理复杂的状态转换，从而简化代码逻辑，提高系统的可读性。此外，书中还强调了面向对象设计原则在嵌入式软件开发中的应用，以及如何利用设计模式来解决常见的软件设计难题。对于那些希望提升自身软件设计能力，构建更加健壮、灵活的嵌入式系统的开发者而言，这本书的这些章节无疑是宝贵的学习资料。

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这本书关于嵌入式系统文档和知识管理的章节，虽然看似“软性”但却极其重要，它为我构建一个高效、可持续的开发环境提供了重要的方法论。许多技术书籍往往会忽略文档的重要性，而本书则将这一点作为了独立章节进行阐述，这本身就体现了作者的远见。书中详细介绍了嵌入式项目各个阶段所需文档的类型，例如需求规格说明书、设计文档、用户手册、测试报告、维护手册等，并给出了编写这些文档的要点和规范。特别值得肯定的是，书中强调了编写清晰、准确、易于理解的文档对于团队协作、知识传承以及后期维护的重要性。例如，书中通过一个实例，展示了如何编写一份详细的硬件设计文档，包括原理图、PCB布局、关键器件选型等，这对于新加入团队的成员快速理解硬件设计至关重要。此外，书中还介绍了常用的文档管理工具，例如版本控制系统（如Git）在文档管理中的应用，以及如何构建一个有效的知识库来存储和检索项目信息。我曾经在参与一个长期项目时，由于前期文档的缺失，后期维护变得异常困难，本书的这些内容让我深刻认识到，优秀的技术文档是项目成功的基石。

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迷

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ARM没有讲清楚，uC/OS也没有讲清楚，却花大量的篇幅讲一些非核心的东西，真是垃圾书！还是我们的教材，坑跌，中国的教授，没有担当，就不要写书！误人子弟！

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