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《普通高等教育"十一五"国家级规划教材:现代电子线路和技术实验简明教程(第2版)》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。《普通高等教育"十一五"国家级规划教材:现代电子线路和技术实验简明教程(第2版)》共分4篇9章。第一篇含第一、第二章，介绍实验方法与基础仪器的原理及使用，是准备篇；第二篇是基础实验篇，含第三、第四、第五章，包括模拟电子线路及技术基础实验、数字电子技术基础实验、通信电子线路基础实验，是《普通高等教育"十一五"国家级规划教材:现代电子线路和技术实验简明教程(第2版)》的重点。实验内容分基本命题与扩展命题，有利于培养学生的独立思考和自主学习能力。第三篇是综合设计应用篇，含第六、第七章，包括综合设计应用实验指南及设计举例和综合设计应用实验若干命题。第四篇是仿真工具篇，含第八、第九章，介绍3个常用数模混合仿真软件及PCB设计软件。
《嵌入式系统设计与应用实践》 第一章：嵌入式系统概述与基础理论 本章旨在为读者构建对嵌入式系统领域的全面认知。我们将深入探讨嵌入式系统的定义、发展历程及其在现代科技中的核心地位。内容涵盖嵌入式系统的基本组成，包括处理器（微控制器/微处理器）、存储器、输入/输出接口和专用外设的架构特性。特别关注主流的处理器家族，如ARM Cortex-M系列和RISC-V架构，分析它们在功耗、实时性和性能方面的权衡与选择。 理论基础部分将详细介绍实时操作系统（RTOS）的核心概念。这包括任务调度算法（如固定优先级、轮转、最短剩余时间优先）、任务间通信机制（信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组）以及中断处理与上下文切换的机制。我们还将探讨内存管理，包括静态内存分配、堆管理和虚拟内存的基本原理在资源受限环境下的应用。 第二章：C/C++高级编程与系统级抽象 嵌入式软件开发对编程语言的要求极高，本章专注于C和C++在嵌入式环境下的高级应用。重点剖析C语言的底层特性，如位操作、指针算术、易失性（volatile）关键字的正确使用、以及`const`修饰符在定义硬件寄存器映射时的重要性。同时，将深入讲解内联汇编的嵌入方式及其与C代码的交互。 C++在现代嵌入式开发中的应用日益广泛。本章将侧重于C++的嵌入式特性，包括面向对象编程（OOP）在驱动程序设计中的应用，如类的封装、多态性的实现，以及模板元编程在编译期优化中的潜力。特别关注资源受限环境下的C++最佳实践，例如避免使用可能导致堆碎片化或异常抛出的特性，转向更注重确定性的资源管理方法，如RAII（资源获取即初始化）模式的定制化应用。 第三章：片上总线架构与设备驱动开发 理解片上通信是进行底层开发的关键。本章详细阐述主流的片上总线协议，包括AHB（先进高性能总线）、APB（低功耗外设总线）的结构和仲裁机制。对于外部通信，我们将深入分析I2C、SPI和UART的电气特性、时序图、以及主机/从机模式的编程实现。 设备驱动开发是本章的核心实践内容。我们将构建一套标准化的驱动框架，涵盖寄存器级操作、中断服务程序（ISR）的编写与优化、DMA（直接内存访问）的配置与数据传输流程控制。通过具体的实例，演示如何安全高效地管理共享资源，确保驱动程序的原子性和线程安全。 第四章：实时操作系统（RTOS）内核与应用 本章将以FreeRTOS或RT-Thread等主流RTOS为蓝本，系统性地介绍内核的内部工作原理。重点解析内核如何实现任务切换、优先级继承和优先级天花板协议，以解决优先级反转问题。 应用实践部分将指导读者从零开始构建一个多任务系统。内容包括如何正确初始化RTOS、设计任务栈大小、实现消息队列进行数据流控制、使用信号量管理并发访问，以及构建基于事件驱动的系统架构。此外，还将涉及看门狗定时器（WDT）在系统容错中的集成和软件定时器的使用技巧。 第五章：传感器接口与数据采集系统 本章聚焦于如何将物理世界的数据转化为可供嵌入式系统处理的数字信号。内容涵盖各类模拟前端电路（AFE）的基础知识，如低通滤波器的设计与作用。 重点分析模数转换器（ADC）的性能指标（分辨率、采样率、信噪比）及其配置。我们将深入研究多通道扫描、单次转换模式以及硬件过采样技术的实现。对于数字传感器，如MEMS加速度计或温湿度传感器，将侧重于I2C/SPI协议下的数据包解析、校验和计算，以及校准算法（如线性化和温度补偿）的软件实现。 第六章：网络通信与物联网（IoT）集成 随着万物互联的发展，嵌入式设备的联网能力至关重要。本章首先介绍TCP/IP协议栈的基础知识及其在资源受限设备上的裁剪与优化。重点讲解LwIP等轻量级TCP/IP协议栈的移植与配置。 在无线连接方面，内容将覆盖Wi-Fi模块的AT指令集控制、Socket编程（TCP/UDP），以及低功耗广域网（LPWAN）技术（如LoRa或NB-IoT）的初步接入。安全方面，将探讨TLS/SSL在嵌入式设备上的实现挑战和证书管理的基本流程。 第七章：系统调试、性能分析与固件更新 高效的调试是嵌入式开发成功的保障。本章详细介绍JTAG/SWD调试接口的工作原理，以及如何使用硬件调试器（如J-Link, ST-Link）进行断点设置、寄存器查看、内存观察和单步执行。 性能分析环节将指导读者使用工具测量代码的执行时间、中断延迟和功耗。我们将探讨周期分析技术，识别性能瓶颈，并教授如何使用RTOS的跟踪工具（如Percepio Tracealyzer或系统日志）来可视化任务调度和资源竞争。 最后，本章将覆盖固件空中下载（OTA）机制的设计。这包括Bootloader的角色、应用程序分区的管理、OTA更新过程中的数据完整性校验（如CRC校验）以及系统回滚策略的制定，以确保更新过程的鲁棒性。 第八章：低功耗设计与能效优化 在电池供电的嵌入式设备中，能效是首要考虑因素。本章将系统性地介绍MCU的各种低功耗模式（睡眠、深度睡眠、待机），以及如何精确控制唤醒源。 内容将深入到时钟门控、电源域管理和外设的动态时钟频率调节技术。我们将学习如何通过分析电流消耗曲线来定位“漏电流”源，并通过优化软件结构（例如，将频繁访问的变量存储在SRAM中而非Flash中，优化ADC采样频率）来实现整体功耗的显著降低。
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