嵌入式系统及其应用

嵌入式系统及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:同济大学
作者:陈启军//余有灵//张伟//潘登//周伟
出品人:
页数:493
译者:
出版时间:2011-5
价格:60.00元
装帧:
isbn号码:9787560845302
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《嵌入式系统及其应用:基于Cortex-M3内核和STM32F103系列微控制器的系统设计与开发》由陈启军、余有灵、张伟、潘登、周伟编著,介绍了嵌入式系统领域的基本原理、技术和方法,在内容上偏重电气类专业的教材选择需求,更强调基本原理、硬件设计、软硬件交互,强调在自动化和电气领域的应用,而在更高层的软件开发上适当弱化,力求能够适当改变目前院校教学上软强硬弱的现状。全书紧跟时代潮流,以ARM公司的Cortex-M3内核和ST公司的STM32F103系列MCU为主要介绍对象,在普适的嵌入式基本原理与具体芯片的结合上较为深入。

《嵌入式系统及其应用——基于Cortex-M3内核和STM32F103系列微控制器的系统设计与开发》适合专业教育阶段的自动化电气类本科教学,也适合具有初步经验的嵌入式系统开发者自学或研究生学习,对其他从事电子技术和软件技术开发的人员亦有较大参考价值。

好的,这是一份关于一本虚构图书的详细简介,其主题与“嵌入式系统及其应用”无关,而是专注于一个完全不同的领域:《量子计算的理论基石与前沿算法》。 --- 图书简介:《量子计算的理论基石与前沿算法》 第一部分:从经典到量子——范式转移的基础 本书旨在为读者构建一个坚实而全面的量子计算知识体系,它不仅深入剖析了支撑量子计算的物理学基础,更细致阐述了如何将这些基础转化为可操作的计算模型。我们首先从信息论的视角出发,对比经典比特(Bit)与量子比特(Qubit)在信息存储和处理能力上的本质区别。大量的图表和数学推导将清晰地展示叠加态(Superposition)和量子纠缠(Entanglement)如何打破经典计算的边界,揭示量子力学在计算领域应用的无限潜力。 第一章:量子力学的数学描述与物理实在 本章专注于构建理解量子现象所需的数学语言。我们将详细介绍希尔伯特空间(Hilbert Space)的概念,向量空间、内积以及算符(Operators)在量子态描述中的核心作用。读者将学习如何使用狄拉克符号(Bra-Ket Notation)来简洁而精确地表示量子态。随后,我们将深入探讨量子力学的基本公设,包括态的演化(薛定谔方程的应用)、测量理论(概率坍缩)以及量子态的混合(密度矩阵 formalism)。重点案例分析将包括单粒子系统的能级结构和多体系统的张量积表示法。 第二章:量子比特的实现与退相干挑战 理解量子计算的硬件基础至关重要。本章将系统回顾当前主流的量子比特实现技术。我们不会停留在理论层面,而是会详细比较超导电路(如Transmons)、离子阱、拓扑量子比特以及光子量子计算的优缺点、可扩展性及容错潜力。特别地,我们将花费大量篇幅讨论退相干(Decoherence)问题,这是实现实用量子计算机面临的最大障碍。内容将涵盖量子退相干的物理机制、环境耦合模型,以及如何通过脉冲整形和材料优化来延长相干时间。 第二部分:量子线路模型与基本操作 在掌握了量子比特的物理基础后,本书将转向量子计算的核心——量子线路模型。这是连接物理实现与高级算法的桥梁。 第三章:单比特和双比特量子门 本章是实践操作的起点。我们将系统地介绍构成量子线路的最小单元:量子逻辑门。对泡利矩阵($X, Y, Z$)、哈达玛门($H$)等单比特操作进行深入分析,重点探讨它们如何实现旋转操作和产生叠加态。随后,我们进入到双比特门的世界,详细剖析受控非门 (CNOT) 和 受控-Z门 (CZ) 的矩阵表示、逻辑功能及其在建立量子纠缠中的不可替代性。通过大量的线路图示例,读者将学会如何构建基础的量子协议,例如量子隐形传态(Quantum Teleportation)的完整线路实现。 第四章:量子线路的复杂化与通用性 本章探讨了量子计算的理论上限。我们将证明单比特门与CNOT门集的通用性(Universality),即任何任意的酉矩阵操作都可以被分解为有限数量的这些基本门的序列。此外,我们还将引入更复杂的门集,如Toffoli门(CCNOT),并讨论其在不可逆计算和玻色采样等特定模型中的应用。本章的难点在于对酉矩阵分解的深入理解,以及如何利用数值方法进行近似分解。 第三部分:前沿量子算法的原理与应用 本部分是本书的精华所在,重点剖析那些展现出指数级或多项式加速潜力的核心量子算法。我们不仅会展示算法的步骤,更会剖析其背后的量子加速机制。 第五章:搜索与代数加速:Shor与Grover Grover 搜索算法的剖析将是重点。我们将详细推导Grover算法的迭代步骤,特别是“振幅放大”过程的几何意义,并分析其相对于经典搜索算法的平方加速优势。随后,我们将转向Shor分解算法。尽管其完全实现对硬件要求极高,但理解其核心——量子傅里叶变换 (QFT)——至关重要。我们将用详细的代数推导展示QFT如何高效地找到周期性,这是Shor算法破解RSA加密的数学基石。 第六章:模拟量子系统:变分与绝热计算 对于化学、材料科学和高能物理等领域,量子模拟是量子计算机最直接的应用方向。本章介绍两种重要的混合量子-经典计算范式: 1. 变分量子本征求解器 (VQE): 详细介绍如何构建参数化的量子线路(Ansatz),结合经典优化器(如梯度下降法)来寻找基态能量。内容将涵盖Ansatz的设计原则(如UCCSD Ansatz)以及在噪声中如何进行误差抑制。 2. 量子绝热计算 (QAC): 阐述利用绝热定理,通过缓慢演化系统哈密顿量来求解组合优化问题的原理。我们将讨论如何设计“驱动哈密顿量”和“问题哈密顿量”,并分析绝热路径中“能量间隙”对计算时间的影响。 第七章:纠错与容错计算的架构 当前所有量子计算原型都受到噪声影响。本章将从理论和实践角度探讨如何构建可靠的量子计算机。我们将介绍量子纠错码(QEC)的基本概念,重点分析表面码(Surface Code)的拓扑结构、逻辑比特的编码方式以及稳定子测量(Syndrome Measurement)的机制。读者将学习到阈值定理(Threshold Theorem)的意义,理解为什么只有错误率低于某个临界值,容错计算才具备可行性。 结语:未来展望与跨学科融合 本书最后将探讨量子计算的近期和远期发展趋势,包括量子机器学习(QML)的初步探索、量子优化算法的实际部署案例,以及量子计算与人工智能、大数据分析的潜在交叉点。我们将提供一个路线图,指导有志于此领域的读者如何选择深入研究的方向。 --- 目标读者: 本书适合具有扎实的线性代数、微积分基础的计算机科学、物理学、电子工程专业的本科高年级学生、研究生以及希望系统性掌握量子计算理论的专业人士。它要求读者具备一定的数学成熟度,但通过大量的可视化辅助和循序渐进的推导,确保了学习的深度和广度。

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目录信息

前言第1章 嵌入式系统导论 1.1 嵌入式系统——从部件到系统的集成 1.2 计算的基本原理和历史演变 1.3 计算机的基本原理和历史演变 1.4 嵌入式系统的历史沿革 1.5 ARM,Cortex和STM32简介 1.6 嵌入式系统工程设计与开发 1.7 本课程学习内容和目标 习题第2章 Cortex-M3微处理器 2.1 Cortex-M3微处理器内核 2.2 指令系统 习题第3章 STM32F103基础及最小系统设计 3.1 从Cortex-M3到STM32F103 3.2 存储器与总线架构 3.3 中断和事件 3.4 STM32F103x的时钟系统 3.5 基于STM32的最小系统参考设计 习题第4章 DMA控制器 4.1 主要特性 4.2 功能描述 4.3 DMA寄存器 4.4 DMA应用实例 习题第5章 通用和复用功能I/O 5.1 GPIO功能描述 5.2 GPIO寄存器描述 5.3 复用功能I/O和调试配置(AFIO) 5.4 AFO寄存器描述 5.5 GPIO和AFIO寄存器地址映像 5.6 应用实例 习题第6章 STM32高级定时器原理与应用 6.1 定时/计数器的基本原理与实现方法 6.2 STM32高级定时/计数器 6.3 STM32高级定时器寄存器描述 6.4 STM32高级定时器工作原理及应用 习题第7章 STM32的USARt模块 7.1 串行通信概述 7.2 串行通信的基本原理 7.3 STM32F103的串行通信模块 7.4 USART寄存器描述 7.5 USART应用实例分析 习题第8章 STM32的SPI模块 8.1 串行外设接口概述 8.2 串行外设接口SPI的基本原理 8.3 STM32F103的串行外设接口模块 8.4 SPI寄存器描述 8.5 SPI应用实例分析 习题第9章 12C总线原理及其应用 9.1 12C总线概述 9.2 12C总线原理 9.3 STM32 12C模块原理 9.4 STM32 12C扩展EEPROM应用 习题第10章 CAN总线原理及其应用 10.1 CAN总线概述 10.2 STM32的CAN通信模块 10.3 STM32 bxCAN模块工作过程 10.4 STM32 CAN应用实例 习题第11章 STM32的模拟数字转换模块 11.1 A/D变换的基本原理 11.2 ADC模块的主要技术指标和选型考虑 11.3 ADC模块的外围软硬件设计 11.4 STM32F103 ADC寄存器介绍 11.5 STM32F103的ADC模块的使用 11.6 基于STM32F103的A/D变换示例 习题第12章 STM32支撑开发环境 12.1 嵌入式系统开发的流程 12.2 基于Keil MI)K的STM32开发支撑环境 12.3 STM32启动文件解析 12.4 ARTX嵌入式操作系统使用初步 12.5 嵌入式系统软件开发的高级主题 习题第13章 基于STM32的多功能综合实验板设计 13.1 综合实验板介绍 13.2 MDvSTM32-107实验板模块设计 习题第14章 基于STM32的电动自行车控制器设计 14.1 直流无刷电机的基本原理 14.2 直流无刷电机应用系统设计 习题第15章 AMR单相电能表的参考设计 15.1 需求和目标系统特性 15.2 硬件设计方案 15.3 STPMlO测量集成芯片 15.4 账户管理 15.5 目标机的测试与评估 习题附件A ARM公司系列产品命名规则主要参考文献
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读后感

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用户评价

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我之前对嵌入式系统的硬件组成部分一直知之甚少,总觉得它们就是一些“黑盒子”。但这本书巧妙地将复杂的硬件概念,以一种非常易于理解的方式呈现出来,让我对嵌入式系统的“血肉之躯”有了全新的认知。书中对微控制器(MCU)的内部结构,包括CPU核心、存储器(RAM、ROM、Flash)、各种外设接口(GPIO、ADC、DAC、定时器、PWM等)的讲解,是让我印象最深刻的部分。它就像一次微观的“解剖”,让我看到了这些核心组件是如何协同工作的。我尤其喜欢书中对CPU指令集和流水线设计的通俗化解释,虽然我不是计算机体系结构专家,但通过这本书,我能大致理解CPU是如何执行指令,以及为什么提高时钟频率并非唯一能提升性能的途径。更重要的是,书中对各种外设接口的工作原理和应用场景进行了非常细致的描述。例如,在讲解ADC(模数转换器)时,它不仅说明了ADC的作用,还对比了不同类型的ADC(如逐次逼近型、Σ-Δ型)的优缺点,以及它们在实际应用中的选择依据,比如对采样率和精度的要求。对于GPIO(通用输入输出端口),书中则详细介绍了它们如何被配置为输入或输出,以及如何通过软件来控制电平的切换,这对于控制LED、读取按钮状态等基本操作来说至关重要。PWM(脉冲宽度调制)的讲解也让我茅塞顿开,我一直不理解如何通过简单的数字信号来控制电机的转速或LED的亮度,这本书通过形象的比喻和图示,让我明白了PWM的本质是通过改变脉冲的占空比来实现的。此外,书中对存储器管理的阐述也很有启发。它让我理解了不同的存储器类型(Flash、EEPROM、RAM)的特性,以及它们在嵌入式系统中的不同用途,比如Flash用于存放程序代码和常量数据,RAM用于存放运行时变量,而EEPROM则常用于存储用户配置信息。书中还涉及了内存映射、地址空间等概念,这些对于理解硬件访问和数据存储至关重要。这本书的硬件部分,并不是简单地罗列参数,而是通过深入浅出的讲解,帮助读者理解硬件的设计哲学和实现方式,让我从一个“只会用”的用户,逐渐变成一个“理解为什么”的开发者。

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我对书中关于“嵌入式系统中的功耗管理”这一主题的讲解,可谓是受益匪浅,因为它直接触及了我之前在一些项目中遇到的棘手难题。过去,在设计一些电池供电的便携式设备时,我总是会遇到续航时间短的问题,而对如何进行有效的功耗优化,却感到力不从心。这本书就像一位经验丰富的“省电专家”,为我提供了系统性的解决方案。它不仅仅是简单地提及“低功耗模式”,而是深入剖析了不同功耗管理策略的原理和应用。我尤其对书中对各种低功耗模式的详细介绍印象深刻,比如深度睡眠模式、待机模式、休眠模式等,以及它们在不同场景下的选择依据。书中清晰地阐述了,在进入低功耗模式时,哪些外设和功能会被关闭,哪些需要保留,以及如何通过唤醒源来重新激活系统。例如,对于一个需要周期性采集数据的传感器节点,书中就介绍了如何利用定时器中断来定期唤醒MCU,完成数据采集和发送,然后在完成任务后立即再次进入低功耗模式,从而最大限度地节省电量。此外,书中还介绍了软件层面的功耗优化技巧,比如如何合理地管理CPU的运行频率,如何优化外设的驱动程序,以及如何减少不必要的I/O操作。它强调了“按需驱动”的原则,即只在需要时才激活外设,并在使用完毕后立即关闭,避免资源空闲而消耗不必要的电能。书中还涉及到了硬件层面的功耗管理,比如如何选择低功耗的元器件,如何进行电源管理芯片(PMIC)的设计和配置,以及如何利用电源门控技术来精细地控制各个模块的功耗。对于一些对功耗要求极高的应用,比如物联网传感器节点、可穿戴设备等,书中还探讨了一些更高级的功耗管理技术,如能量收集、动态电压频率调整(DVFS)等。通过这些讲解,我不仅理解了功耗管理的重要性,更重要的是,我掌握了实现有效功耗管理的方法和技巧,能够更加自信地去设计和开发低功耗的嵌入式系统。

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这本书在讲解“嵌入式系统中的并行处理与并发控制”时,为我打开了一个全新的视角,让我对如何让多个任务“有条不紊”地同时进行有了深刻的理解。我过去总是习惯于顺序执行任务,而当遇到需要同时处理多个事件或执行多个功能时,就会感到非常棘手。这本书则系统地介绍了在嵌入式系统中实现并行和并发的各种技术和方法。我尤其对书中对多线程编程的详细阐述印象深刻。它解释了线程的概念,以及如何利用实时操作系统(RTOS)来创建、管理和调度多个线程。书中通过大量的代码示例,演示了如何利用信号量、互斥锁、事件标志等同步机制,来解决线程之间的资源竞争和数据共享问题。例如,在讲解互斥锁时,书中就形象地比喻,它就像一把“钥匙”,一次只能由一个线程来持有,从而保证了对共享资源的独占访问。对于并发控制,书中还介绍了死锁的产生原因以及如何避免和解除死锁,这对我理解多任务协同工作的稳定性至关重要。除了多线程,书中还对多进程、协程等其他并发模型进行了介绍,并分析了它们在不同场景下的适用性。例如,协程虽然不具备真正的并行性,但在某些情况下,可以通过用户态的调度来实现高效的并发,尤其是在I/O密集型任务中。另外,书中还深入探讨了中断处理与并发的 interplay。它解释了中断是如何触发的,以及如何在中断服务程序(ISR)中安全地与用户态任务进行交互,避免数据不一致或程序崩溃。对于一些对性能要求极高的应用,书中还介绍了多核处理器在嵌入式系统中的应用,以及如何利用多核并行来提升系统的整体处理能力。它介绍了如何将任务分配到不同的CPU核心上,以及如何利用多核通信机制来实现数据交换和同步。总而言之,这本书为我提供了一个全面的嵌入式系统并行与并发处理的知识体系,让我能够更好地设计和开发能够高效利用硬件资源、响应迅速、稳定可靠的嵌入式应用。

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我花了相当长的时间来消化这本书,尤其是关于嵌入式软件开发中的调试和测试部分。过去,我总是把调试看作是一种“碰运气”的过程,哪里出错就修改哪里,效率低下且容易引入新的问题。然而,这本书让我看到了一个更系统、更科学的调试方法论。它不仅讲解了常见的调试工具,如JTAG、SWD接口,还深入剖析了如何利用这些工具来定位和分析问题。书中对逻辑分析仪和示波器的使用技巧进行了详细的介绍,这些工具在我看来,曾经是“高大上”的仪器,但通过书中丰富的图例和实例,我逐渐学会了如何用它们来捕捉硬件信号,分析通信协议,从而找出通信异常或者时序错误。我尤其对书中关于“调试日志”和“断点”的策略性运用印象深刻。它强调了在开发初期就应该规划好调试信息输出的级别和内容,以及如何根据问题的严重程度来设置不同粒度的断点。这种“未雨绸缪”的调试思路,能够极大地缩短问题定位的时间。另外,书中对嵌入式系统测试的全面性要求也让我耳目一新。它不仅仅是功能测试,还包括了性能测试、稳定性测试、兼容性测试,甚至是压力测试。书中对各种测试方法的阐述,如单元测试、集成测试、系统测试,以及它们在嵌入式开发流程中的位置,让我对如何保证产品质量有了更清晰的认识。比如,书中对“冒烟测试”的定义和应用场景的描述,让我明白了为什么在每次大的代码改动后,都需要进行一次快速的、覆盖核心功能的测试。我从中也学到了一些关于如何编写有效的测试用例的技巧,以及如何自动化测试流程,从而提高测试效率。这本书在讲解调试和测试时,并没有流于表面,而是深入到具体的代码层面和硬件交互层面。例如,在分析一个内存泄漏问题时,书中会展示如何利用内存分析工具来追踪内存的分配和释放,甚至会涉及到如何通过修改内存管理器的算法来解决根本性问题。这种深入骨髓的分析,让我对嵌入式系统中的许多“疑难杂症”有了更透彻的理解。我感觉,通过学习这本书,我的调试和测试能力得到了质的飞跃,不再是对着屏幕抓耳挠腮,而是能够有条不紊地分析问题、解决问题,并能更有信心地交付高质量的嵌入式产品。

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在阅读这本书的“通信协议”章节时,我感觉自己就像是一个刚刚学会使用工具的工匠,现在终于明白了这些工具是如何连接和交流的。我之前对嵌入式设备之间的通信,比如传感器与微控制器之间,或者微控制器与网络之间,都是一头雾水。这本书的讲解,就像给我打开了一扇窗户,让我看到了不同通信协议的“语言”和“规则”。我尤其对串行通信协议(如UART、SPI、I2C)的详细介绍印象深刻。书中不仅解释了它们的物理层接口和电气特性,还深入剖析了它们的通信时序、数据帧格式以及工作原理。例如,对于UART,书中通过图示清晰地展示了数据如何从一个字节被拆分成一系列比特流,通过TX/RX引脚进行传输。对于SPI,它解释了主从设备的工作方式,以及如何利用SCLK、MOSI、MISO等信号线进行全双工通信。而I2C则以其简单的两线(SDA、SCL)接口和地址寻址机制,让我对其在多设备连接场景下的优势有了深刻的理解。除了这些常用的片内通信协议,书中对外部通信协议的讲解也同样精彩。特别是对TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的应用,让我看到了嵌入式设备如何连接到互联网,实现远程控制和数据交互。书中对Socket编程的介绍,以及如何利用lwIP等轻量级TCP/IP协议栈,为我理解嵌入式网络通信打下了基础。另外,书中对MQTT、CoAP等物联网(IoT)领域常用的轻量级通信协议的讲解,也让我认识到,在资源受限的嵌入式设备上,选择合适的通信协议至关重要。它不仅降低了通信的开销,还提高了数据传输的效率。我喜欢这本书在讲解通信协议时,总是能从实际应用场景出发,比如如何利用SPI连接显示屏,如何用I2C读取温度传感器,或者如何用MQTT实现远程设备状态的上报。这些具体的例子,让我能够更好地理解这些协议的实际用途,以及如何将其应用于自己的项目中。总之,这本书对通信协议的讲解,不仅拓宽了我的技术视野,更重要的是,让我能够自信地去设计和实现嵌入式设备之间的各种通信功能。

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读完这本书,我对嵌入式系统中的“嵌入式软件开发流程”有了非常系统和深刻的认识,这对我今后的实际工作具有极其重要的指导意义。我过去总以为,编写嵌入式软件就是写完代码然后编译、下载、运行,如果不行就反复修改。但这本书让我明白,一个成熟的嵌入式软件开发,远不止于此,它包含了一个严谨的、环环相扣的流程。书中对从需求分析、方案设计、编码实现、集成测试、系统联调,到最终的部署和维护等各个环节,都进行了细致的阐述。我尤其对“需求分析”这一环节的重视程度有了新的认识。它强调了在动手编码之前,必须充分理解和明确项目的目标、功能要求、性能指标以及用户需求。书中提供了一些常用的需求文档模板和分析方法,让我能够更系统地去梳理和定义项目需求。在“方案设计”阶段,书中则详细介绍了如何根据需求来选择合适的硬件平台、操作系统、开发工具,以及如何进行系统架构设计。这让我明白,一个好的设计方案,能够为后续的开发工作打下坚实的基础,避免很多不必要的返工。在“编码实现”部分,书中不仅讲解了编程语言(如C、C++)的特性在嵌入式开发中的应用,还强调了代码的规范性、可读性和可维护性。它提供了很多关于如何编写高质量嵌入式代码的实践建议,比如命名规范、注释风格、模块化设计等。在“集成测试”和“系统联调”部分,书中则深入阐述了如何将各个模块的软件和硬件集成起来,并进行全面的测试和调试。它详细介绍了各种测试方法,如单元测试、集成测试、系统测试,以及如何利用调试工具来定位和解决集成过程中出现的各种问题。这让我认识到,即使每个模块都能独立运行,但当它们组合在一起时,仍然可能出现各种意想不到的兼容性问题。书中对“产品化”和“维护”的关注,也让我看到了嵌入式软件开发的生命周期。它不仅讲了如何将开发好的软件部署到目标设备上,还探讨了软件更新、故障排除、性能优化等后续维护工作。总而言之,这本书为我提供了一个完整的嵌入式软件开发框架,让我从一个“只会写代码”的开发者,逐渐成长为一个能够“管理整个开发流程”的工程师。

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这本书在讲解嵌入式系统中的“实时性”这一核心概念时,给我留下了极其深刻的印象,以至于我之后在思考任何嵌入式问题时,都会不自觉地将其与“实时性”挂钩。过去,我总以为“快”就代表了“实时”,但这本书让我理解了,嵌入式系统的实时性,更多的是指“可预测的、满足时间约束的响应”。书中通过对各种实时操作系统的(RTOS)的详细介绍,以及对任务调度算法的剖析,让我对如何实现系统在严格的时间限制内完成任务有了更深入的理解。我尤其对书中关于“硬实时”和“软实时”的区分以及它们的应用场景的解释,印象深刻。对于硬实时系统,如航空航天、工业控制等领域,任何对时间约束的违背都可能导致灾难性的后果;而对于软实时系统,如多媒体播放,偶发的延迟虽然不理想,但通常不会造成严重的问题。书中对各种RTOS内核的对比分析,如FreeRTOS、RT-Thread等,不仅介绍了它们各自的特点和优势,还提供了如何根据应用需求进行选择的指导。我尝试着去理解RTOS中的优先级调度、时间片轮转、就绪队列等概念,并通过书中提供的简单代码示例,对任务的创建、销毁、挂起、恢复等操作有了初步的认识。另外,书中对中断处理机制的讲解也与实时性息息相关。它详细阐述了中断发生时,CPU是如何响应的,以及中断服务程序(ISR)的设计原则,比如尽可能短小精悍,避免阻塞操作等。这让我明白了,为什么在嵌入式系统中,对中断的及时、高效处理至关重要。书中还涉及到了一些更高级的实时性保障技术,如实时调度器、优先级继承、优先级翻转等,这些让我对如何避免竞态条件和死锁,确保系统在并发环境下也能保持稳定的实时性能有了更全面的认识。这本书的价值在于,它并没有将实时性仅仅停留在概念层面,而是通过深入的技术讲解和实例分析,帮助读者掌握实现和保障嵌入式系统实时性的方法和技巧。我感觉,通过学习这部分内容,我对于如何设计和开发对时间要求极高的嵌入式系统,有了更加清晰的思路和坚实的基础。

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这本书的标题是《嵌入式系统及其应用》,读完之后,我感觉自己对这个领域有了更深入的认识,也更加期待未来能够深入其中进行探索。 在阅读之前,我对嵌入式系统的理解还比较模糊,更多的是停留在一些零散的知识点上,比如知道它存在于手机、汽车等各种电子设备中,但对其内部的工作原理、设计思路以及所涉及到的技术栈了解甚少。 这本书就像一座桥梁,将我从一个对嵌入式系统“只闻其名”的状态,引导到了一个能够对其“体察入微”的境界。 我印象最深刻的是书中关于实时操作系统的章节。 过去,我以为操作系统就是Windows或者Linux这种,它们是给用户直接交互的。 但这本书让我了解到,嵌入式系统使用的实时操作系统(RTOS)有着截然不同的特点和目标。 它强调的是任务的及时响应、资源的有效调度以及对硬件的精细控制。 书中的例子,比如解释一个RTOS如何在一个微控制器上管理多个传感器数据采集任务,以及如何保证优先级高的任务能够获得最快的响应时间,让我茅塞顿开。 特别是对于中断处理、线程同步(如信号量、互斥锁)的讲解,配合图示,即便我之前对这些概念有些许接触,但在这本书里,它们被置于嵌入式系统的大背景下,显得更加生动和实用。 我甚至开始尝试去理解一些简单的RTOS源码的结构,虽然还没有完全吃透,但感觉已经不再是“天书”了。 这本书的优点在于,它并非枯燥的理论堆砌,而是将理论与实践紧密结合。 通过对实际应用案例的剖析,比如智能家居控制、工业自动化监控等,我能够直观地感受到嵌入式系统是如何解决现实世界问题的。 这些案例让我看到了嵌入式系统在物联网(IoT)、人工智能(AI)等新兴技术领域扮演的关键角色。 例如,书中对一个智能温控器的设计分析,让我明白了如何将传感器读取的温度信息,通过微控制器进行处理,并根据预设的算法控制加热或制冷设备,同时还要考虑功耗和用户交互界面。 这些细节的讲解,让我对“嵌入式”这个词有了更深刻的理解,它不仅仅是“嵌入”在某个硬件里,更是一种针对特定应用场景的软硬件协同设计。 我尤其赞赏书中关于硬件平台选择和外设接口设计的讨论。 在实际项目中,选择合适的微控制器(MCU)和外围设备,直接关系到项目的成本、性能和功耗。 这本书提供了不少关于ARM Cortex-M系列、ESP32等主流嵌入式处理器的特性介绍,以及SPI、I2C、UART等常用通信接口的工作原理和应用场景。 这些内容对我未来进行实际项目开发非常有指导意义。 总而言之,这本书为我打开了一扇通往嵌入式系统世界的大门,让我对其有了系统的认识,也激发了我进一步学习和实践的热情。 我期待能将书中的知识运用到实际项目中,去设计和实现属于自己的嵌入式系统。 虽然目前我还在初步的摸索阶段,但这本书提供的坚实基础,让我对未来的学习之路充满了信心。

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对于我这种刚接触嵌入式系统的人来说,这本书的“应用”部分简直是我的“救星”。它不再是枯燥的理论,而是将前面学到的那些抽象的知识,变得鲜活起来,让我看到了嵌入式技术是如何赋能现实世界的。书中对各种典型应用场景的深入剖析,让我对嵌入式系统的实际价值有了直观的认识。我印象最深刻的是对智能家居系统的讲解。它不仅仅是列举了智能灯泡、智能插座这些产品,而是深入到这些产品的内部设计。比如,一个智能插座是如何通过Wi-Fi模块与手机App通信,如何接收指令来控制电源的通断,以及如何进行功耗监测。书中对通信协议的选择,如Wi-Fi、Zigbee、蓝牙等,以及它们在智能家居场景下的优劣分析,让我对不同通信方式有了更深刻的理解。另一让我受益匪浅的应用是汽车电子。书中对汽车电子控制单元(ECU)的介绍,以及它在发动机控制、安全气囊系统、信息娱乐系统中的作用,让我看到了嵌入式系统在汽车安全和舒适性方面扮演的关键角色。特别是关于CAN总线通信的讲解,让我明白了汽车内部各个ECU之间是如何协同工作的,这对于理解现代汽车的复杂性至关重要。此外,书中对工业自动化和物联网(IoT)应用的详细阐述,也让我看到了嵌入式系统在推动工业进步和改变生活方式方面的巨大潜力。比如,在工业自动化领域,如何利用嵌入式系统实现精确的机器人控制、传感器数据的采集和分析,以及对生产流程的优化。在物联网方面,书中则介绍了如何利用嵌入式设备构建各种智能传感器网络,实现远程监控和数据交互。书中在讲解每一个应用时,都会结合前面提到的硬件知识和软件技术,形成一个完整的技术链条。例如,在讲解智能医疗设备时,它会涉及到传感器技术、数据采集、实时处理、通信传输以及人机交互等多个方面。这种将理论与实际应用相结合的讲解方式,让我能够更清晰地理解嵌入式系统是如何解决实际问题的,也为我未来的项目选择和技术学习指明了方向。我感觉,通过阅读这本书的应用部分,我不再是那个对嵌入式系统“只知皮毛”的人,而是能够初步构思和理解一些具体的嵌入式应用方案。

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这本书的问世,无疑为广大对嵌入式技术抱有浓厚兴趣的读者提供了一本值得细细品读的宝典。我个人尤其欣赏其在系统架构设计方面的阐述。它并没有仅仅停留在介绍单个组件的功能,而是将目光聚焦于如何将这些组件有机地组织起来,形成一个高效、稳定且可扩展的嵌入式系统。书中对分层架构的设计原则,如硬件抽象层(HAL)、中间件层以及应用层,进行了详细的解释。这让我明白,一个复杂的嵌入式系统并不是一堆代码的简单堆砌,而是需要经过深思熟虑的架构设计。通过对这些分层的讲解,我得以理解HAL层如何屏蔽底层硬件的差异,使得应用层开发者能够更专注于业务逻辑的实现,而不必过分纠结于具体的寄存器操作。这种设计思路,极大地提高了软件的可移植性和开发效率。我尤其对书中关于实时操作系统(RTOS)在系统架构中的作用的论述印象深刻。RTOS不仅仅是一个任务调度器,更是整个嵌入式系统的“心脏”,负责协调和管理所有硬件资源和软件任务。书中通过对比不同的RTOS设计模式,例如基于事件驱动和基于轮询的设计,以及它们在不同应用场景下的优缺点,让我对RTOS的选择有了更清晰的认识。例如,在需要快速响应外部事件的系统中,事件驱动的设计显然更加合适;而在资源受限且任务相对固定的系统中,轮询可能更为简单高效。此外,书中对嵌入式系统中的功耗管理和安全性设计也进行了深入的探讨。在当今对能源效率和数据安全要求越来越高的时代,这些内容显得尤为重要。它不仅讲解了低功耗模式的设计,如睡眠模式、休眠模式等,还介绍了如何通过软件和硬件的协同优化来降低功耗。在安全性方面,书中则涉及了嵌入式设备面临的各种安全威胁,以及相应的防护措施,包括数据加密、安全启动、访问控制等。这些内容让我意识到,一个优秀的嵌入式系统设计,不仅要关注功能和性能,更要兼顾功耗和安全。这本书的结构清晰,逻辑严谨,语言也相对通俗易懂,即使是初学者,也能在阅读过程中逐步掌握核心概念。我发现,很多在实际工作中遇到的问题,在这本书中都能找到解答的思路。它就像一个经验丰富的导师,在指导我如何构建一个 robust 的嵌入式系统。通过阅读这本书,我对嵌入式系统设计中的“道”与“术”都有了更深的体会,也为我今后的职业发展打下了坚实的基础。

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自动化专业的说一下,如果你们学校选了这本或者是15年出版那本当教材,赶紧换另一本https://book.douban.com/subject/27599566/。 陈启军这本根本就没法读

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STM32官方手册之同济汉化版,上课的时候连本校老师也鄙夷着不推荐的。

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引言写得不错,但是正文很差。垃圾书就是垃圾书,哪怕是宇宙规划教材,也是垃圾。

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