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出版者:

作者:Moskowite, Tyler

出品人:

页数:50

译者:

出版时间:2012-9

价格:$ 6.77

装帧:

isbn号码:9781449312343

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《嵌入式系统设计与开发实战》 在这本引人入胜的指南中，我们将踏上一段探索嵌入式系统世界深度与广度的旅程。本书并非仅仅是理论的堆砌，而是通过大量的实例和实践项目，让你亲手触摸、感受并构建真正的嵌入式系统。我们将聚焦于那些驱动现代物联网设备、自动化流程以及智能硬件的核心技术，为你铺就一条从概念到实现的坚实道路。 核心理念与实践驱动 本书的核心理念在于“学以致用”。我们深知，对于嵌入式系统的理解，离不开动手实践。因此，每一章节都将围绕一个或多个核心概念展开，并立即辅以详细的实验和项目指导。你不会仅仅被告知“如何做”，更会被引导“为何要这样做”，从而建立起对底层原理的深刻认知。我们将从最基础的硬件交互开始，逐步深入到复杂的系统集成和软件开发。 硬件基础与微控制器探索 我们将从理解微控制器（Microcontroller Unit, MCU）这一嵌入式系统的大脑入手。本书将深入剖析不同类型微控制器的架构，包括它们的CPU核心、存储器组织、以及至关重要的输入/输出（I/O）接口。你将学会如何理解数据手册，如何通过GPIO（General Purpose Input/Output）引脚控制LED灯的亮灭，读取按钮的状态，甚至如何利用ADC（Analog-to-Digital Converter）读取模拟传感器的数据。我们将详细介绍串行通信协议，如UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）、SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C（Inter-Integrated Circuit），并演示如何使用它们与外部传感器、显示屏和其他模块进行高效的数据交换。 软件开发与编程艺术 掌握嵌入式系统的软件开发是必不可少的。本书将侧重于C语言在嵌入式环境中的应用，这门语言以其高效、灵活和对硬件的直接访问能力而著称。我们将从C语言的基础语法开始，逐步过渡到指针、内存管理、位操作等更高级的主题，这些都是编写高效嵌入式代码的关键。你将学习如何利用中断（Interrupts）来响应外部事件，如何实现多任务并发（Multitasking）来提高系统的响应速度和效率，以及如何使用实时操作系统（Real-Time Operating System, RTOS）来构建更复杂、更可靠的应用程序。本书还将介绍一些常用的嵌入式开发工具链，包括编译器、调试器和仿真器，帮助你更有效地开发和排查代码。 传感器技术与数据采集 现代嵌入式系统往往需要与现实世界进行交互，而传感器是实现这种交互的关键。我们将深入探讨各类常用传感器的原理、接口和应用。从简单的温度传感器、湿度传感器，到更复杂的加速度计、陀螺仪、GPS模块，再到图像传感器和声音传感器，本书都将提供详尽的讲解和实践案例。你将学会如何选择合适的传感器，如何将其连接到微控制器，以及如何编写代码来读取、处理和分析传感器采集到的数据。数据可视化也将是本书的重要组成部分，你将学会如何将采集到的数据呈现在屏幕上，或通过网络传输到远程服务器进行进一步分析。 执行器控制与系统驱动 除了感知世界，嵌入式系统还需要能够影响世界。本书将详细讲解各种执行器的控制方法，包括电机（直流电机、步进电机、伺服电机）、继电器、蜂鸣器、显示屏（LCD、OLED）以及LED阵列等。你将学会如何使用PWM（Pulse Width Modulation）来精确控制电机的速度和亮度，如何利用步进电机实现精准的位置控制，以及如何驱动各种显示屏来呈现信息。本书还将介绍如何设计和实现简单的自动化控制系统，例如温控系统、机器人手臂控制等。 通信协议与网络连接 在日益互联的世界里，嵌入式系统的通信能力至关重要。本书将覆盖多种嵌入式通信协议，包括有线通信（如Ethernet）和无线通信（如Wi-Fi, Bluetooth）。你将学会如何配置和使用网络接口，如何实现嵌入式设备之间的数据交换，以及如何将嵌入式设备连接到互联网，构建完整的物联网（IoT）解决方案。我们将探讨MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）等轻量级消息协议，并演示如何利用它们实现高效的设备间通信和云平台对接。 系统集成与项目实战 本书的精髓在于将前面所学的知识融会贯通，并通过一系列精心设计的实战项目来展现。这些项目将涵盖从简单到复杂的各个层面，例如： 智能家居设备： 构建一个可以通过手机APP远程控制的智能灯具，或者一个自动监测室内温湿度的报告系统。 数据记录仪： 开发一个能够采集环境数据并将其存储到SD卡或上传到云端的设备。 简易机器人： 设计并实现一个能够避障或循迹的移动机器人。 嵌入式Web服务器： 在微控制器上搭建一个简单的Web服务器，通过浏览器来控制和监控设备。 每个项目都将提供详细的硬件连接图、源代码、以及分步的实现指南，确保你可以顺利完成。 面向读者 本书适合所有对嵌入式系统开发感兴趣的读者，无论你是初学者还是有一定基础的开发者。如果你是学生，希望在课堂之外深入学习硬件编程；如果你是工程师，希望拓展你的技能领域；或者你是一位充满创意的创客，渴望将自己的想法变成现实，那么这本书都将是你的得力助手。 本书的独特之处 本书最大的特点在于其严谨的理论讲解与极具吸引力的实践案例相结合。我们不回避复杂的技术细节，但会用清晰易懂的语言进行阐释。通过本书的学习，你不仅能够掌握嵌入式系统的开发技能，更重要的是，你将培养起独立解决问题、分析系统和创新设计的思维方式。让我们一起，用代码和硬件，点亮你的创造力！

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这本书的叙事节奏简直是教科书级别的精彩，完全没有那种枯燥的技术手册感。 我记得当我翻开关于实时操作系统（RTOS）的部分时，我原本已经做好了应对大量上下文切换和中断处理的复杂概念的准备，结果作者用一种近乎于讲故事的方式，将任务优先级、信号量和互斥锁的概念融入到构建一个智能家居控制系统的场景中。 这种情境化的学习方法极大地降低了理解难度。 更让我称赞的是，它对“调试”这一核心技能的重视程度。 书中花了大量篇幅讨论了逻辑分析仪的使用技巧，以及如何通过软件断点和日志输出来定位那些隐藏在毫秒级时间窗口内的瞬时错误。 这种对工程实践中“痛点”的精准把握，使得本书的实用价值远超同类书籍。 此外，作者在讨论跨平台兼容性时，所展现出的那种对不同硬件抽象层（HAL）的深刻理解，也让我受益匪浅，它教会了我如何写出更具生命力的代码，而不是为某一个特定的芯片平台“写死”。

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从整体的编排来看，作者对知识的组织逻辑达到了极高的水准，具有极强的内在连贯性。 它采取了一种螺旋上升的结构，即每引入一个新技术点，都会立刻在后续的章节中通过一个更复杂、更贴近实际的案例来巩固和深化理解。 这种设计使得学习过程非常顺畅，知识点之间相互支撑，避免了孤立学习带来的遗忘和混淆。 我特别喜欢它对系统级功耗管理的讨论，这通常是工程师在产品化过程中最容易忽视但又最为致命的一环。 书中不仅分析了静态功耗和动态功耗的来源，还提供了一套系统的评估框架，帮助开发者量化不同设计选择对电池寿命的实际影响。 这种注重全生命周期考虑的工程视角，是这本书区别于许多侧重于单一技术点的教材的关键所在。 它培养的不仅仅是解决单个技术难题的能力，更是一种对整个产品负责任的系统设计理念。 读完后，我对如何构建一个既强大又持久的电子设备，有了清晰而系统的蓝图。

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这本书的理论深度和广度令人印象深刻，尤其是它对信号处理基础的阐述，可以说是将高深的数学原理与实际应用完美地结合在了一起。 它没有满足于停留在调用现成库函数的层面，而是细致地剖析了数字滤波器的设计原理，比如如何根据实际环境噪声的特点来选择合适的IIR或FIR滤波器结构。 我过去在处理一些模拟信号采集时，总是为“漂移”和“工频干扰”感到头疼，而这本书提供的针对性的解决方案，让我对信号预处理的环节有了脱胎换骨的认识。 它还涉及到了更前沿的内容，比如轻量级的机器学习模型在边缘设备上的部署挑战，以及如何进行模型量化以适应低速处理器。 这部分内容对我来说尤其关键，它预示着未来设备将具备更强的自主决策能力。 这本书的价值在于，它让你从一个“使用者”升级为一个能够真正“设计”和“优化”底层算法的“创造者”，这在行业内是非常稀缺的能力。

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这本书的内容真是让人耳目一新，它深入浅出地探讨了人机交互的未来走向。 作者没有停留在老生常谈的理论层面，而是用极其生动的案例展示了如何将复杂的嵌入式系统设计变得平易近人。 我尤其欣赏其中关于传感器数据融合的章节，它不仅仅是罗列了各种算法，更重要的是阐述了在资源受限的微控制器环境下，如何进行高效且实用的决策制定。 例如，书中关于低功耗无线通信协议的选择和优化策略，对于任何希望将自己的创意产品推向市场的独立开发者来说，都是一份宝贵的实战指南。 它巧妙地平衡了理论的深度与实践的可操作性，读起来丝毫没有晦涩难懂的感觉，反而像是在跟一位经验丰富的前辈请教，他总是能在我即将陷入迷茫时，提供一个清晰的路线图。 从系统架构的宏观设计到具体引脚级别的操作技巧，这本书展现了一种完整的工程思维模式，让人在合上书本后，立刻就能信心满满地投入到自己的项目中去，而不是停留在“知道”的层面，而是真正学会了“做到”。 这种强调动手能力的教学方法，是当前市面上许多偏重纯软件或纯理论书籍所欠缺的。

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我必须说，这本书在探讨数据可视化和用户界面设计方面的见解，简直是神来之笔。 很多同类书籍往往会忽略用户体验这个环节，仅仅停留在如何让设备“跑起来”，但这本书却将重点放在了如何让人类与这个嵌入式设备进行“有效沟通”。 书中展示的那些界面设计原则，比如如何用最小的屏幕空间展示最多的有效信息，以及如何通过简洁的交互逻辑来减少用户的认知负荷，都非常具有启发性。 特别是它介绍的几种非传统输入/输出模式，比如基于手势识别的反馈机制，给我打开了一个全新的思路。 我过去总觉得这些高级功能是只有在大型项目和昂贵设备上才能实现的，但作者通过一些巧妙的算法优化和资源调度，证明了即便是资源有限的平台上，也能实现富有创意的交互。 这本书不仅教你怎么构建“内核”，更教你如何给这个内核穿上赏心悦目的“外衣”。 读完后，我立刻开始重新审视我手头项目中那些简单到令人发指的LED指示灯，思考如何用更智能的方式来传达设备状态。

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