微机系统应用技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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价格:19.50元

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isbn号码:9787111064619

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• 微型计算机
• 微机原理
• 系统应用
• 技术基础
• 计算机硬件
• 汇编语言
• 接口技术
• 单片机
• 嵌入式系统
• 数字电路

跨越理论的藩篱：现代电子设备设计与实现 书籍定位与目标读者： 本书旨在为对现代电子系统设计与底层硬件交互有浓厚兴趣的工程师、技术爱好者以及高等院校相关专业学生提供一本兼具深度与广度的实战指南。它并非聚焦于传统微处理器体系结构的原理讲解，而是将视角投向一个更宏大、更具前沿性的领域——如何将复杂的数字逻辑、嵌入式控制与实际应用场景高效地结合起来。本书摒弃了对基础指令集和汇编语言的冗长叙述，转而强调系统级思维、模块化设计与高性能实现。 核心内容概述： 本书的核心结构围绕现代电子系统生命周期的关键环节展开：需求分析、架构选型、高速信号完整性、低功耗设计以及面向特定应用的固件与驱动开发。全书共分为七个主要部分，超过三十个章节，力求构建一个完整的现代嵌入式或专用硬件设计知识图谱。 第一部分：现代异构计算架构的选型与权衡 本部分深入剖析了当前主流的计算平台选择逻辑，包括高性能应用处理器（如ARM Cortex-A系列）、实时嵌入式处理器（如Cortex-M系列）以及专用加速器（如FPGA、GPU）。重点讨论了在资源受限、实时性要求高或需要并行处理的场景下，如何进行合理的“计算单元拆分”与“任务卸载”策略。内容涵盖了异构系统中的数据一致性、缓存一致性协议（如MESI的应用场景），以及总线架构（AMBA AXI/ACE）在多核通信中的瓶颈与优化。这不是简单的硬件介绍，而是深入到决策层面，分析不同架构下的开发难度、功耗预算与最终性能指标的对比。 第二部分：高速硬件接口与信号完整性工程 在现代系统中，数据传输速率已成为系统性能的关键制约因素。本部分侧重于高频信号的实际处理。内容包括：PCB设计中的关键约束——阻抗匹配、串扰抑制与回波损耗的量化分析。详细讲解了差分信号的布线规则，特别是针对PCIe、DDR内存接口等高速串行/并行链路的布局策略。此外，还引入了电磁兼容性（EMC/EMI）的基础知识，探讨了如何通过合理的屏蔽、接地设计和滤波技术，确保系统在复杂电磁环境中稳定运行。这里特别强调了仿真工具（如SI/PI工具）在设计验证流程中的作用。 第三部分：实时操作系统（RTOS）的深度剖析与定制 本部分聚焦于系统“大脑”的运行机制。我们不满足于对现有RTOS（如FreeRTOS、Zephyr）API的简单罗列，而是深入内核源码层面，解析任务调度算法（如优先级继承、死锁避免机制），中断处理的高效流程，以及内存管理单元（MMU/MPU）如何为确定性实时响应提供保障。更进一步，本书教授读者如何根据特定应用（如工业控制、航空电子）的需求，对标准RTOS进行裁剪、优化甚至定制调度器，以满足严格的Jitter（抖动）要求。 第四部分：低功耗与电源管理系统设计 随着物联网和移动设备的普及，电源效率是系统设计的核心指标之一。本部分系统地讲解了电源域划分、动态电压频率调整（DVFS）的应用，以及如何利用硬件特性实现系统级的功耗门控（Power Gating）。内容涵盖了从电池管理系统（BMS）的初步选型，到嵌入式固件中对各个模块（如时钟、外设）进行精细化电源控制的软件技巧。书中通过实际案例演示，如何将空闲功耗从毫瓦级降至微安级。 第五部分：设备驱动程序与内核模块的开发范例 理解操作系统如何与底层硬件“对话”是嵌入式工程师的必备技能。本部分提供了大量基于Linux内核和专有RTOS的驱动开发实例。重点讲解了字符设备驱动、块设备驱动以及网络接口驱动的框架结构。特别关注了中断服务程序（ISR）的编写规范、上下文切换的保护机制，以及如何安全地通过内存映射I/O（MMIO）访问寄存器。代码示例清晰地展示了如何实现高效的DMA（直接内存访问）以减轻CPU负载。 第六部分：安全启动链与固件保护机制 在联网设备日益增多的背景下，系统安全性不再是附加功能，而是基础要求。本部分详述了建立可信启动链（Trusted Boot Chain）的必要性。内容包括：安全启动流程（Secure Boot）的硬件信任根（RoT）建立，固件加密与签名验证机制，以及运行时环境的安全隔离技术（如TrustZone或Hypervisor的应用）。此外，还探讨了数据在传输和存储过程中的加密技术选型。 第七部分：系统级验证、调试与故障注入 好的设计必须经过严格的验证。本部分涵盖了从早期仿真到最终硬件调试的全过程。讲解了硬件描述语言（VHDL/Verilog）在功能验证中的应用，以及使用JTAG/SWD接口进行深入调试的技术。更具实战价值的是，本书还介绍了故障注入（Fault Injection）测试方法，用以验证系统在遭遇随机硬件错误或恶意攻击时的鲁棒性和恢复能力，确保产品在恶劣环境下的可靠性。 本书的独特价值： 本书的价值在于其高度的实践导向和系统整合能力。它假定读者已经掌握了基础的电子电路知识，并致力于将这些知识提升到系统架构和高性能实现的层面。全书避免了对基础概念的重复，专注于当前工业界面临的复杂挑战，如异构计算资源调度、高速信号的物理限制，以及系统安全与实时性的平衡。通过大量的架构图、时序图和面向实际问题的代码片段，读者将能够掌握设计、实现并调试下一代复杂嵌入式系统的核心能力。

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