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出版者:人民邮电出版社

作者:

出品人:

页数:700

译者:

出版时间:2008-10

价格:99.00元

装帧:

isbn号码:9787115185549

丛书系列:图灵电子与电气工程丛书

图书标签:

• PIC18
• 外国技术
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• EE
• PIC单片机
• 嵌入式系统
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• 硬件开发
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• 单片机应用
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• 控制系统
• 实践教程

《嵌入式系统设计与开发实战》 本书面向广大嵌入式系统爱好者、初学者以及希望在嵌入式领域深入发展的技术人员，旨在提供一个全面、系统且极具实践性的学习指导。我们跳出特定微控制器系列的局限，聚焦于嵌入式系统设计与开发中最核心、最通用的概念、方法与技术。 第一部分：嵌入式系统基础理论与架构 本部分将深入剖析嵌入式系统的本质，从其定义、特点、优势以及在现代科技中的广泛应用入手，帮助读者建立起对嵌入式系统宏观的认识。我们将详细阐述嵌入式系统的典型架构，包括硬件层（处理器、存储器、外设接口）、软件层（操作系统、驱动程序、应用层）以及它们之间的交互机制。特别地，我们将聚焦于几种主流的嵌入式处理器体系结构（如ARM、RISC-V等）的设计理念、指令集特性及其在不同应用场景下的选型考量。同时，本书还将详细讲解嵌入式系统中不可或缺的内存管理技术，包括内存类型（RAM、ROM、Flash）、寻址方式、内存映射以及常见的内存分配与回收策略。 第二部分：嵌入式硬件接口与通信协议 掌握硬件接口与通信协议是嵌入式开发的关键。本部分将详尽介绍各类常用的嵌入式硬件接口，如GPIO（通用输入输出）、UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等。我们将深入讲解它们的电气特性、工作原理、通信时序以及在实际应用中的配置方法。在此基础上，本书将进一步探讨更高级的通信协议，包括TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现与应用，如Socket编程、HTTP客户端/服务器、MQTT等物联网常用协议。此外，我们还将涵盖USB（通用串行总线）和CAN（控制器局域网）等在工业控制、汽车电子等领域广泛应用的通信接口，分析它们的协议规范、数据传输方式以及开发要点。 第三部分：嵌入式实时操作系统（RTOS）原理与应用 实时操作系统（RTOS）是构建复杂嵌入式系统的基石。本部分将深入解析RTOS的核心概念，包括任务（线程）管理、任务调度（优先级、时间片轮转、轮询等）、任务间通信与同步（信号量、互力锁、消息队列、事件标志组等）、中断处理以及定时器服务。我们将以一种抽象的RTOS模型为基础，讲解这些机制的设计原理与实现细节，并通过图文并茂的方式使其易于理解。在实际应用层面，本书将结合至少两种主流的开源RTOS（例如，FreeRTOS, Zephyr OS）来演示如何进行RTOS的移植、配置以及常用API的调用。我们将通过一系列精心设计的案例，引导读者掌握如何在RTOS环境下实现多任务并发、资源共享、实时响应等关键功能。 第四部分：嵌入式软件开发与调试 高效的软件开发与调试是嵌入式项目成功的保障。本部分将全面介绍嵌入式软件开发的生命周期，从需求分析、系统设计、编码实现到集成测试。我们将重点讲解嵌入式C语言编程的最佳实践，包括代码风格、内存安全、嵌入式特定库函数的使用以及性能优化技巧。在开发工具链方面，我们将介绍交叉编译环境的搭建与使用，包括GCC、Clang等编译器，以及Makefiles、CMake等构建系统的配置与管理。调试是嵌入式开发中最具挑战性的环节之一。本书将深入讲解多种调试技术，包括使用仿真器（JTAG/SWD）、逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具，以及printf调试、GDB等软件调试方法。我们将通过实际案例，演示如何定位和解决常见的嵌入式软件bug，如内存泄漏、栈溢出、死锁等。 第五部分：嵌入式系统安全性与可靠性设计 随着嵌入式系统在关键基础设施和个人设备中的广泛应用，安全性和可靠性变得愈发重要。本部分将探讨嵌入式系统的安全性威胁，如物理攻击、软件漏洞、通信窃听等，并介绍相应的防御策略，包括安全启动、固件加密、访问控制、安全通信协议（TLS/SSL）的应用等。在可靠性方面，我们将讨论如何通过代码审查、单元测试、集成测试、压力测试等手段提高软件的健壮性，以及硬件选型的可靠性考量，如元器件的筛选、电源管理、散热设计等。本书还将介绍嵌入式系统故障的诊断与恢复方法，为构建更加稳定可靠的嵌入式产品提供指导。 第六部分：物联网（IoT）与嵌入式系统 物联网已成为嵌入式技术发展的重要方向。本部分将介绍物联网的基本概念、架构（感知层、网络层、应用层）以及关键技术，如传感器技术、无线通信技术（Wi-Fi, Bluetooth, LoRa, NB-IoT等）以及云平台接入。我们将结合实际的物联网应用场景，演示如何利用嵌入式系统构建智能家居、工业监控、智慧农业等解决方案。通过具体项目实例，读者将学习如何将嵌入式设备连接到物联网平台，如何采集和传输数据，以及如何实现远程控制和数据分析。 第七部分：嵌入式项目实践案例 理论联系实际是学习的关键。本部分将提供一系列从简单到复杂的嵌入式项目实践案例，涵盖不同应用领域，例如： 智能温度监测与报警系统： 使用传感器采集温度，通过RTOS进行任务管理，并通过LCD显示，实现超温报警。 基于TCP/IP的远程设备控制： 构建一个能够通过网络远程控制LED灯开关的系统，理解Socket编程在嵌入式中的应用。 简易数据采集与存储模块： 学习如何使用SPI/I2C接口连接SD卡，采集并存储传感器数据。 低功耗传感器节点设计： 探讨如何优化功耗，实现电池供电的长期运行。 每个案例都将详细列出所需的硬件清单、软件设计思路、关键代码实现以及调试步骤，力求让读者能够动手实践，切实掌握嵌入式系统的开发流程。 学习方法与建议 本书强调动手实践，建议读者准备相应的开发板、传感器、调试工具等硬件设备，并积极参与到每一个案例的实现过程中。同时，鼓励读者在理解书本内容的基础上，进行自由探索和创新，结合自身兴趣开发更具个性化的嵌入式项目。本书旨在为您打开嵌入式系统开发的大门，点燃您对技术探索的热情，成为您通往嵌入式工程师之路的坚实伙伴。

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《微控制器设计与应用》这本书真的让我受益匪浅。作者在开篇部分就对各种主流微控制器架构进行了深入的剖析，从早期的8位机到如今流行的32位ARM系列，讲解得非常系统和透彻。特别是对于中断处理机制和定时器/计数器的应用实例，书中给出了非常详尽的代码示例和硬件连接图，即便是初学者也能很快上手。我印象最深的是关于低功耗设计的章节，里面详细介绍了各种睡眠模式的切换逻辑和唤醒源的管理，这对于我正在进行的一个电池供电设备的项目来说，简直是雪中送炭。此外，作者还穿插了大量的实际应用案例，比如数据采集、电机控制和通信协议的实现，这些内容都不是停留在理论层面，而是直接关系到工程实践中的痛点和解决方案。这本书的排版也很友好，图文并茂，复杂概念的阐述清晰明了，可以说是工程师案头必备的一本实用手册，它极大地提升了我对底层硬件理解的深度和广度。

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这本书《高级调试与故障排除技术》完全是为那些在硬件与软件交界处摸爬滚打的工程师准备的。它不教授基础的“如何使用万用表”，而是直指那些最令人抓狂的疑难杂症。书中花了大量的篇幅讲解JTAG/SWD调试接口的高级功能，比如如何设置复杂的硬件断点、如何使用跟踪（Trace）功能来记录程序运行历史而不干扰实时性。关于时序相关的故障，作者提供了诸如逻辑分析仪配置的实战技巧，教你如何通过对比不同的信号边沿来定位亚稳态或时钟漂移的问题。此外，关于电源完整性（PI）和电磁兼容性（EMC）的章节虽然不长，但其中提到的几个快速诊断方法，例如“去耦电容的黄金法则”和“环路面积最小化”，在我的实际调试中已经多次验证了其有效性。这本书的语言风格非常直接，充满了经验主义的智慧，是一本真正能帮你“救火”的工具书。

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我对这本《嵌入式系统编程进阶》的评价，要从其软件工程的角度来谈。这本书的价值在于，它不仅停留在“如何让代码跑起来”的层面，而是着力于“如何写出健壮、可维护的嵌入式软件”。书中花了大量的篇幅讲解实时操作系统（RTOS）的选择、任务调度策略的优化，以及如何有效地管理共享资源，避免死锁和竞态条件。作者以一种近乎教条的方式阐述了状态机设计模式在处理复杂控制流程中的优势，并通过一个大型项目实例贯穿始终，这种叙事手法让人很容易理解设计决策背后的逻辑。对于内存管理这一块，书中对堆栈溢出、内存碎片化问题的分析极其到位，并提供了多种内存池的实现方案。坦白说，读完这部分内容，我对自己过去编写的那些“能用就行”的代码感到汗颜。这本书的深度远超同类书籍，更像是一本面向资深开发者的“内功心法”，对于想要跨入高级嵌入式软件架构师行列的人来说，是不可多得的宝典。

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如果用一个词来形容这本《数字电路与信号处理基础》，那就是“严谨”。这本书的理论深度令人佩服，它巧妙地架设了从纯粹的电子学基础到微控制器应用之间的桥梁。它没有直接跳入编程，而是从拉普拉斯变换、Z变换等数学工具入手，解释了信号在数字域中是如何被处理和还原的。对于滤波器设计，书中不仅讲解了IIR和FIR滤波器的数学模型，还结合了定点运算的精度损失问题，提供了如何在实际微控制器中进行高效实现的优化技巧，这极大地拓宽了我对信号处理的认知。那些关于ADC/DAC的理论讲解，不再是简单的参数介绍，而是深入到了采样率、量化噪声、微分非线性（DNL）等关键指标的计算和优化。这本书要求读者具备一定的数学基础，但回报也是巨大的，它让你明白代码背后硬件的物理限制和潜力所在，是理解高性能嵌入式系统底层逻辑的基石。

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不得不说，这本《物联网设备开发实战指南》的内容非常贴合当前的技术热点。它并非专注于某一个特定的微控制器系列，而是将重点放在了如何将嵌入式硬件与云端服务高效、安全地连接起来。书中对各种无线通信协议，如Wi-Fi、蓝牙低功耗（BLE）和LoRa的原理对比和适用场景分析得非常到位，尤其是在处理功耗与传输距离的平衡问题上，作者给出了非常实用的决策树。最让我眼前一亮的是关于安全认证和数据加密的部分，它详尽地介绍了TLS/SSL握手过程在资源受限设备上的裁剪和优化，这在以往的教材中是很少见到的深度。此外，书中还介绍了几种主流物联网平台（如AWS IoT、阿里云IoT）的SDK接入流程，并提供了完整的端到端数据流演示。这本书的实用性极强，读完之后，我立即信心倍增，感觉自己已经掌握了构建一个完整物联网解决方案的核心技能。

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