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出版者:Microsoft Press

作者:Microsoft Press

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-04-01

价格:USD 49.99

装帧:Paperback

isbn号码:9781572316430

丛书系列:

图书标签:

• Windows CE
• 嵌入式系统
• 移动开发
• 编程指南
• Microsoft
• 掌上电脑
• 开发教程
• API
• SDK
• Windows
• 开发文档

数字时代的构建者：深入探索嵌入式系统与移动计算的前沿 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，聚焦于嵌入式系统、移动计算平台以及构建高效能、资源受限环境下的软件应用。它不涉及特定于微软Windows CE操作系统的编程细节，而是着眼于支撑现代便携设备和专业嵌入式解决方案的底层原理、架构设计、通信协议以及优化技术。 第一部分：嵌入式系统架构与硬件基础的重塑 本书首先从构建现代数字设备的基石——嵌入式系统架构入手。我们探讨的不是特定操作系统的API调用，而是系统如何从硬件层面进行设计以实现功耗、性能与尺寸的最佳平衡。 1.1 处理器选型与指令集架构（ISA）的考量： 详细分析了不同类型的微控制器（MCU）和微处理器（MPU）的特性，重点区分了复杂指令集计算机（CISC）与精简指令集计算机（RISC）在嵌入式环境中的适用性。深入解析了ARM、MIPS等主流架构的流水线设计、缓存策略及其对实时性能的影响。讨论了系统级芯片（SoC）的集成化趋势，包括如何有效地利用片上外设（如DMA控制器、定时器、中断管理单元）来卸载CPU的负担，从而实现低延迟响应。 1.2 内存管理与资源约束下的优化： 嵌入式设备的内存资源往往是稀缺的。本部分将系统地梳理内存层次结构，从片上SRAM到外部DRAM的访问时序与功耗管理。重点阐述了虚拟内存与物理内存映射在资源受限系统中的差异，以及如何在没有完整MMU支持的情况下实现高效的内存保护和地址空间隔离。讨论了静态内存分配、内存池技术以及碎片整理策略，以确保应用程序的长期稳定性。 1.3 驱动模型与固件的交互： 本书探讨了固件（Firmware）层面的设计哲学。这包括引导加载程序（Bootloader）的关键作用——从硬件初始化到操作系统（或裸机程序）的加载过程。我们详细分析了设备驱动程序（Device Driver）的设计范式，它们如何抽象硬件的复杂性，并为上层应用提供一致的接口。特别是对总线协议（如SPI, I2C, PCIe）的理解，是编写高效硬件抽象层（HAL）的必要条件。 第二部分：实时操作与并发控制的艺术 在许多嵌入式应用中，时间确定性（Determinism）至关重要。本部分将剥离特定操作系统的调度机制，转而研究实时系统（RTOS）的核心概念和软件同步的挑战。 2.1 任务调度与优先级反转问题： 深入探讨了抢占式调度、固定优先级调度和轮转调度等基础算法。重点分析了如何通过设计合适的优先级方案来满足系统的时序要求。对于多任务环境下的资源竞争，我们详细剖析了互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）和事件标志（Event Flags）等同步原语的正确使用场景。特别关注了优先级反转（Priority Inversion）问题的成因，并提供了基于“优先级继承”或“优先级天花板”协议的通用解决方案。 2.2 中断处理与上下文切换的开销： 中断是嵌入式系统对外部事件响应的生命线。本章详细阐述了中断服务程序（ISR）的设计原则，强调保持ISR的简短和高效，并将复杂处理推迟到高优先级任务中执行。同时，量化分析了上下文切换（Context Switching）的性能开销，探讨了如何通过优化任务粒度或使用零拷贝技术来最小化延迟。 2.3 定时器管理与时间精度： 讲解了系统计时器的实现原理，包括使用硬件定时器和软件循环来提供精确的时间基准。讨论了如何管理多个并发的定时器请求，并确保时间服务的准确性，这对于网络同步和精确控制回路至关重要。 第三部分：通信、连接性与网络协议栈的精简实现 现代嵌入式设备很少是孤立存在的。本部分关注如何在资源受限的环境下，高效地实现设备间通信和远程连接。 3.1 串行与低速通信协议： 全面回顾了RS-232/485、CAN（Controller Area Network）以及SMBus等传统工业和嵌入式通信协议的帧结构、错误检测机制及其在分布式控制系统中的应用。强调了数据链路层的健壮性设计。 3.2 嵌入式网络协议栈的优化： 针对TCP/IP协议栈在内存占用和处理速度上的挑战，本部分介绍了轻量级协议栈的设计理念。涵盖了ARP、ICMP等基础协议的精简实现，以及在资源受限设备上运行TCP和UDP服务的性能调优技巧。讨论了如何有效地实现网络地址转换（NAT）和基本的防火墙功能。 3.3 无线连接的挑战与安全基础： 探讨了短距离无线技术（如蓝牙的低功耗模式、ZigBee）在数据包结构、功耗管理和网络拓扑方面的特性。在安全方面，本书侧重于嵌入式设备的固件认证、安全启动链（Secure Boot）的原理，以及如何在内存中安全地存储和使用加密密钥，而非特定平台的安全API。 第四部分：系统级能效设计与性能分析 高效能不应以牺牲电池寿命为代价。本部分是关于如何通过软件设计来直接影响硬件功耗的实践指南。 4.1 功耗状态管理（Power Management）： 详细分析了处理器和外设的各种低功耗模式（如休眠、深度睡眠、时钟门控）。阐述了软件如何与硬件电源管理单元（PMIC）协同工作，基于系统负载动态地调整工作频率和电压（DVFS）。设计一个能耗友好的应用，需要对操作系统的时钟源和唤醒源有深刻的理解。 4.2 性能剖析与瓶颈识别： 介绍了用于嵌入式环境的性能分析工具和方法论，如周期计数器（Cycle Counter）的使用。重点讨论了如何利用跟踪点（Trace Points）和逻辑分析仪来识别软件中的热点（Hotspots）、不必要的内存访问以及不佳的缓存命中率，这些是影响系统响应时间和能耗的关键因素。 4.3 软件生命周期与可靠性工程： 强调了嵌入式软件的长期可靠性。讨论了错误检测与恢复机制的设计，包括看门狗定时器（Watchdog Timer）的正确配置、异常处理流程以及如何设计原子性操作来保证数据一致性，从而构建出能够在无人值守环境中长期稳定运行的系统。

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初次阅读，我发现自己对一些章节的组织结构感到有些不适应。我期待的是一种严格的自顶向下或自底向上的逻辑递进，让知识点像搭积木一样层层深入、逻辑严密。然而，这本书似乎在某些关键模块的介绍上，显得有些跳跃和零散。例如，关于活动应用程序模型（Active Application Model）的讲解，如果能用一个贯穿始终的示例项目来串联起生命周期管理、消息泵和上下文切换，将会更容易被初学者和希望快速上手的专业人士所接受。我更倾向于看到对内存映射文件（Memory-Mapped Files）在 CE 环境下使用限制的明确警告和替代方案的对比分析。那些关于定制化 Shell 体验的讨论，如果能提供更具操作性的代码片段，而不是仅仅停留在概念层面，那将大大提升其实用价值。对于网络编程部分，我希望看到对 Sockets API 在资源受限设备上的特定优化建议，以及如何优雅地处理网络连接的中断和恢复，这在当时的移动计算环境中是家常便饭的难题。

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总而言之，这本书在我心中占据了一个独特的生态位。我评估一本技术指南的价值，往往是通过它能解决多少我日常工作中遇到的“疑难杂症”来衡量的。我希望它能像一个活字典一样，当我遇到一个奇怪的错误码或者一个未知的系统行为时，能够迅速定位到相关的章节，找到微软官方层面的解释和解决方案。对于那些关于定制化系统服务注册和管理方面的深度内容，如果能提供清晰的注册表项说明和相应的 API 调用序列，那绝对能让系统的底层定制变得更加透明可控。如果这本书能对当时即将到来的平台演进（比如向 Pocket PC 或 Smartphone 架构过渡时的核心差异点）有所预见并给出升级路径的建议，那它的时效性和前瞻性会大大加分。对我而言，一本优秀的指南，应当是能够帮助开发者在资源约束下，将代码的鲁棒性和效率推向极限的工具箱。

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这本书，说实话，拿到手的时候，我内心是充满期待的。毕竟，“Microsoft Windows CE Programmer's Guide”这个名字本身就带着一种权威感和专业性，让人觉得里面一定藏着打开那个特定时代的嵌入式世界大门的金钥匙。我当时正处于一个技术转型期，对移动设备和资源受限环境下的编程充满了好奇与挑战欲。我期望看到的，是那种详尽到可以逐行剖析内核结构、API 调用细节，并且能够提供大量实用代码示例的“圣经”级别著作。理想中，它应该能够清晰地阐述 CE 操作系统是如何在有限的内存和处理能力下实现复杂功能的，比如线程调度机制、内存管理策略，以及针对手持设备的特有用户界面（UI/UX）设计哲学。我尤其关注那些关于如何优化代码以适应低功耗和慢速存储器的技巧，这些经验对于任何想在那个生态中做出高性能应用的开发者来说都是至关重要的。如果这本书能深入探讨 WinCE 的特定图形库 GDI 的局限性，以及开发者如何通过更底层的技术绕过这些限制，那无疑是极具价值的。同时，一个优秀的指南应该包含对不同硬件平台适配的讨论，毕竟 CE 的碎片化程度相当高，如何写出可移植性强的代码是日常工作的核心难题。

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拿到书后，我花了相当长的时间翻阅目录和前几章。我原本的设想是，这本书会像一个经验丰富的老兵，带着我从零开始搭建一个完整的 CE 应用框架，讲解构建工具链（比如 eMbedded Visual C++）的每一个菜单项和编译选项背后的深层含义。我希望它能系统地介绍数据同步管理器（DSM）的工作原理，因为在那个时代，与桌面端的无缝数据交换是移动应用成功的关键。此外，针对特定硬件接口，比如串口、红外通信或早期版本的触摸屏驱动，这本书如果能提供官方推荐的接口调用范式和错误处理流程，那对我来说就是无价之宝。我感觉，一本真正好的程序员指南，不仅要告诉你“做什么”（What），更要解释“为什么这么做”（Why）以及“如何高效地做”（How Efficiently）。如果它能深入到内核层的钩子（Hooks）机制，揭示系统事件是如何被捕获和响应的，那将彻底改变我对 CE 系统行为的理解深度。我对那些晦涩难懂的系统调用背后的性能考量，有着强烈的求知欲。

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随着阅读的深入，我开始更关注书中的“最佳实践”部分。我希望看到的是那种经过无数次线上运行验证的、成熟可靠的编程范式。例如，在处理资源清理（如句柄释放、内存释放）时，书中是否强调了在 CE 特有的异常处理机制下如何确保这些清理代码能够被可靠地执行？针对嵌入式设备常见的输入法（SIP）管理，书中是否有关于如何高效地弹出、隐藏和定位虚拟键盘，同时不阻塞主线程的详细指南？如果能有一章专门深入探讨 WinCE 的权限模型和安全沙箱机制，并指导开发者如何确保应用不会意外地访问或破坏系统关键区域，那将是体现其专业深度的重要标志。我个人对早期移动数据库解决方案（如 EDB 或基于文件系统的方案）的性能调优技巧非常感兴趣，希望书中能提供实战性的 SQL 优化建议，特别是关于事务处理和日志记录的开销控制。

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