具体描述
《嵌入式系统设计与实践：从理论到实现》 内容简介 本书聚焦于当前快速发展的嵌入式系统领域，旨在为读者提供一套系统、深入且高度实践导向的学习路径。我们深知，现代电子设备和物联网应用的核心竞争力正日益体现在其底层的硬件控制和高效的软件实现上。因此，本书摒弃了过于基础的通用编程概念讲解，而是直接切入嵌入式系统的核心挑战与前沿技术。 全书结构设计遵循“理论基础—关键技术—系统集成—前沿应用”的逻辑脉络，确保读者不仅理解“如何做”，更能掌握“为何如此做”。 第一部分：嵌入式系统基石与硬件接口 本部分奠定扎实的硬件基础认知，这是进行任何嵌入式开发的前提。我们首先不再赘述微处理器和微控制器的基本概念，而是直接深入到ARM Cortex-M内核架构的精髓解析，特别是其流水线设计、寄存器组配置与异常处理机制。 重点内容包括： 启动序列与内存映射： 详细剖析芯片上电后的复位流程、初始化堆栈和中断向量表的建立过程，以及如何理解和配置片上SRAM、Flash和外设寄存器（Memory-Mapped I/O）。 时钟与电源管理： 深入讲解PLL（锁相环）的配置、系统时钟树的优化，以及低功耗模式（如睡眠、停止模式）的精确控制策略，这对于电池供电设备至关重要。 高级定时器与脉冲宽度调制（PWM）： 区别于简单的计数器应用，本章探讨如何利用高级定时器实现高精度时间测量、硬件解码和电机驱动所需的复杂波形生成，包括死区控制和互补输出的配置。 模拟前端技术： 详述ADC/DAC的采样理论（如奈奎斯特频率）、硬件过采样技术以提升信噪比（SNR），以及如何校准和处理DMA传输带来的数据流同步问题。 第二部分：实时操作系统（RTOS）深度剖析与应用 现代嵌入式系统的复杂性使得裸机编程难以管理大规模并发任务。本部分将实时操作系统作为核心工具进行全面覆盖，重点关注FreeRTOS/RT-Thread的内部机制。 章节内容侧重于实际工程中的难点： 内核机制精讲： 不仅停留在任务创建和调度算法（如优先级倒置、时间片轮转）的理论层面，更侧重于任务间通信（IPC）的性能权衡——消息队列的阻塞/非阻塞策略、信号量的正确使用场景、以及互斥锁的陷阱与避免。 内存管理挑战： 嵌入式系统中内存是稀缺资源。本书详细分析了RTOS Heap管理器的几种主流算法（如dlmalloc、简单的固定分区法），并探讨了栈溢出检测与保护机制的实现。 中断服务程序（ISR）与上下文切换： 深入研究中断延迟的来源，以及如何在ISR中安全地调用RTOS API，避免破坏内核状态。 系统性能分析与调试： 介绍如何使用RTOS提供的钩子函数（Hook Functions）来追踪任务运行时间、分析上下文切换开销，并利用RTOS层面的调试工具进行死锁和优先级翻转的定位。 第三部分：通信协议栈与数据链路 嵌入式设备必须与其他设备或云端进行有效通信。本部分将聚焦于工业界最常用和最前沿的通信技术栈的实现细节。 嵌入式网络编程（TCP/IP与LwIP）： 不再教授通用的网络协议知识，而是直接深入LwIP协议栈的移植、配置与优化。重点讲解如何裁剪LwIP以适应资源受限的MCU，以及在多线程环境下安全地使用Socket API。 低功耗广域网络（LPWAN）： 针对物联网应用，本书详细介绍了LoRaWAN协议栈的接入流程、帧结构解析以及安全密钥管理机制。重点在于如何高效地管理设备的睡眠和唤醒周期，以最大化电池寿命。 工业控制总线： 深入CAN总线和RS-485的物理层与数据链路层。特别是CAN协议中的仲裁机制、错误检测与恢复，以及如何基于CANopen协议构建可靠的节点。 第四部分：驱动开发与固件管理 本部分是连接硬件与上层应用的桥梁，侧重于编写健壮、可移植的设备驱动程序。 设备树（Device Tree）在嵌入式Linux中的应用： 对于使用嵌入式Linux的开发者，本书详细讲解DTB（Device Tree Blob）的语法、编译过程，以及内核如何解析DT来动态初始化设备，实现硬件抽象层（HAL）的跨平台性。 DMA高效数据传输： 讲解DMA控制器在不同模式（循环模式、半完成中断）下的编程技巧，如何设计Scatter/Gather List以处理非连续内存区域的数据传输，从而解放CPU。 OTA（空中下载）与固件安全更新： 这是一个关键的生产环节。本书详述了A/B分区策略、Bootloader在固件校验（CRC/哈希）和签名验证中的作用，确保设备更新过程的安全性和原子性。 本书特色 本书的编写风格旨在模仿高质量的工程文档，强调可复现性和工程鲁棒性。每一个理论点都紧密结合一个具体的硬件平台（如STM32H7系列或ESP32系列），并通过详尽的寄存器操作代码示例（而非仅高级API调用）来展示底层细节。我们力求让读者在合上书本后，能够自信地面对从零开始构建一个复杂嵌入式系统的所有技术挑战。本书适合有一定C语言基础，并希望快速、深入掌握专业嵌入式系统开发技能的工程师和高年级学生。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 onlinetoolsland.com All Rights Reserved. 本本书屋 版权所有