具体描述
《职业技能短期培训•电工基本技能》是电工基本技能的短期培训教材，主要内容包括：电工工具的使用，电工材料的选择与导线的连接及电焊工艺，安装及维护电气照明和内线工程技能，配电线路施工，电缆头的制作，安全用电等。
本课程的教学内容和要求分为理论基础和技能训练两大模块，结合当前实际需要，力求体现浅、宽、新、实、活等特点。
《职业技能短期培训•电工基本技能》由王云奇编写，在成书过程中，查阅和参考了大量有关书籍和资料，得到了许多教益和启发，特向参考书籍的作者致以诚挚的谢意。
好的，这是一份关于《现代嵌入式系统编程与应用实践》的详细图书简介，内容力求详实、专业，并且完全不涉及“电工基本技能”相关内容。 --- 现代嵌入式系统编程与应用实践 导言：迈向万物互联时代的基石 在数字化浪潮席卷全球的今天，嵌入式系统已成为驱动物联网（IoT）、人工智能（AIoT）、智能制造以及消费电子产品创新的核心引擎。从智能手机、可穿戴设备到工业自动化控制系统和自动驾驶汽车，无处不在的微控制器（MCU）和微处理器（MPU）构成了现代信息社会的神经末梢。然而，如何高效、稳定地为这些资源受限但功能强大的硬件平台编写出高效、可靠的软件，是摆在每一位工程师面前的挑战。 《现代嵌入式系统编程与应用实践》正是为解决这一核心挑战而编写的专业技术指南。本书旨在为读者构建一个从底层硬件交互到上层应用开发的完整知识体系，强调实时性、资源优化与系统级安全的工程实践。 第一部分：嵌入式系统基础与硬件架构深入解析 本部分是理解后续软件设计的基础。我们不局限于概念的罗列，而是深入到现代嵌入式SoC（System-on-Chip）的内部结构进行剖析。 第一章：现代嵌入式处理器选型与架构对比 体系结构综述： 详细介绍ARM Cortex-M（侧重微控制器）和Cortex-A（侧重应用处理器）系列的核心差异，以及RISC-V架构的崛起与特性。 存储器层次结构： 深入探讨片上SRAM、外部DDR的内存映射、缓存（Cache）机制及其对程序执行速度和功耗的影响。重点讲解内存保护单元（MPU）的配置与使用，用于隔离不同任务的内存访问。 总线结构与互联： 分析AMBA AXI/AHB/APB总线协议在SoC内部的数据传输模型，理解DMA（直接内存访问）控制器如何卸载CPU，实现高效的数据搬运。 第二章：底层外设交互与初始化 本章聚焦于如何使用寄存器级（Register-Level）编程直接控制硬件，这是理解驱动程序原理的关键。 时钟与复位管理： 探讨系统时钟树（PLL, 分频器）的配置流程，以及看门狗（Watchdog Timer, WDT）在保障系统稳定运行中的关键作用。 中断系统深度剖析： 详述中断控制器（NVIC/GIC）的工作原理、中断优先级分组（如Preemption/Sub-priority模型）及其在快速事件响应中的实现细节。 基础通信接口编程实战： 完整覆盖UART、SPI、I2C等同步/异步通信接口的底层驱动编写，包括数据包结构、时序图解析及错误处理机制。 第二部分：实时操作系统（RTOS）与并发控制 现代复杂嵌入式应用几乎都依赖于RTOS以实现任务的并行化管理和严格的定时要求。本书选择主流的FreeRTOS和Zephyr OS作为核心讲解对象。 第三章：RTOS核心机制与任务调度 内核对象详解： 系统性介绍任务（Task）、信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、消息队列（Message Queue）和事件组（Event Group）的内部实现机制和适用场景。 调度算法剖析： 深入比较抢占式、协作式调度策略，并分析优先级反转（Priority Inversion）问题及其通过优先级继承或使用互斥锁解决的工程实践。 时间管理与定时器： 掌握软件定时器与硬件定时器的精确使用方法，区分系统节拍中断（Tick）对时间精度的影响。 第四章：资源竞争与同步机制的健壮性设计 嵌入式系统中最常见的错误源于并发访问共享资源。本章提供了严谨的同步设计方法论。 关键代码段保护： 讲解如何使用临界区（Critical Section）和禁用/使能中断来保护对共享数据的原子性访问。 死锁避免策略： 演示如何通过资源排序、避免嵌套锁等方式，从设计层面预防系统死锁的发生。 低延迟数据交换： 专注于高性能的数据结构，如无锁环形缓冲区（Lock-Free Ring Buffer），在保证线程安全的前提下，实现高速数据流的处理。 第三部分：驱动开发、中间件与系统优化 掌握了RTOS后，下一步是将硬件能力通过软件抽象层（HAL/LL）有效地暴露给上层应用，并进行性能调优。 第五章：设备驱动程序开发范式 驱动分层架构： 阐述设备树（Device Tree）在描述硬件配置中的作用，以及如何构建清晰的硬件抽象层（HAL）与平台驱动（PDD）之间的接口。 I/O模型选择： 比较中断驱动 I/O、轮询 I/O 与 DMA驱动 I/O 在不同负载下的性能表现，并给出何时选择何种模式的决策指南。 文件系统集成： 介绍嵌入式文件系统（如LittleFS, FATFS）的结构，以及在受限存储介质（如eMMC, SPI Flash）上实现读写和磨损均衡（Wear Leveling）的技术。 第六章：系统级性能分析与资源优化 嵌入式系统的资源总是有限的，性能优化是持续的课题。 功耗管理： 探讨不同睡眠模式（Sleep Mode, Deep Sleep）的切换策略，以及如何利用处理器时钟门控和外设电源管理，实现超低功耗设计。 内存泄漏检测与调试： 介绍在内存受限环境中，利用内存池（Memory Pool）分配策略，以及结合MALLOC_DEBUG库进行运行时内存泄漏追踪的方法。 代码执行效率分析： 使用片上性能分析工具（如DWT Cycle Counter）对关键算法进行周期级分析，定位热点代码，并讨论编译优化选项（如`-Os`, `-O3`）对最终固件大小和速度的影响。 第四部分：网络连接与嵌入式安全加固 随着IoT的爆发，网络通信和系统安全成为嵌入式产品生命周期的核心要素。 第七章：嵌入式网络协议栈实现 TCP/IP协议栈移植： 详细介绍LwIP等轻量级TCP/IP协议栈的初始化流程、内存管理（PBUF）机制，以及如何处理网络事件。 物联网通信协议： 专注于MQTT、CoAP等面向资源的轻量级协议，讲解其在资源受限设备上的消息模型、QoS级别与会话保持机制。 无线连接技术： 概述Wi-Fi、蓝牙（BLE）通信栈的集成挑战，特别是如何管理无线模块的电源状态与数据吞吐量。 第八章：嵌入式系统安全基线构建 固件安全启动（Secure Boot）： 阐述TrustZone或类似安全扩展如何构建硬件信任根（RoT），以及签名验证在启动链中的作用。 数据加密与密钥管理： 介绍硬件加密加速器（Crypto Engine）的调用，理解AES、SHA等算法在嵌入式环境中的高效应用，并讨论安全存储密钥的策略。 OTA与固件更新安全： 探讨安全、可靠的空中下载（OTA）机制设计，包括双备份分区（A/B Partitioning）策略与加密传输通道的建立。 结语 《现代嵌入式系统编程与应用实践》不仅仅是一本技术手册，更是一套面向工程实践的思维框架。通过大量的代码示例、架构图解和案例分析，读者将能够熟练掌握从裸机到复杂操作系统的开发技能，为构建下一代高性能、高可靠性的智能终端奠定坚实的基础。本书面向的读者包括：嵌入式系统软件工程师、固件开发人员、物联网应用架构师以及相关专业的高年级学生。
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