微機係統應用技術基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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價格:19.50元

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isbn號碼:9787111064619

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圖書標籤:

• 微型計算機
• 微機原理
• 係統應用
• 技術基礎
• 計算機硬件
• 匯編語言
• 接口技術
• 單片機
• 嵌入式係統
• 數字電路

跨越理論的藩籬：現代電子設備設計與實現 書籍定位與目標讀者： 本書旨在為對現代電子係統設計與底層硬件交互有濃厚興趣的工程師、技術愛好者以及高等院校相關專業學生提供一本兼具深度與廣度的實戰指南。它並非聚焦於傳統微處理器體係結構的原理講解，而是將視角投嚮一個更宏大、更具前沿性的領域——如何將復雜的數字邏輯、嵌入式控製與實際應用場景高效地結閤起來。本書摒棄瞭對基礎指令集和匯編語言的冗長敘述，轉而強調係統級思維、模塊化設計與高性能實現。 核心內容概述： 本書的核心結構圍繞現代電子係統生命周期的關鍵環節展開：需求分析、架構選型、高速信號完整性、低功耗設計以及麵嚮特定應用的固件與驅動開發。全書共分為七個主要部分，超過三十個章節，力求構建一個完整的現代嵌入式或專用硬件設計知識圖譜。 第一部分：現代異構計算架構的選型與權衡 本部分深入剖析瞭當前主流的計算平颱選擇邏輯，包括高性能應用處理器（如ARM Cortex-A係列）、實時嵌入式處理器（如Cortex-M係列）以及專用加速器（如FPGA、GPU）。重點討論瞭在資源受限、實時性要求高或需要並行處理的場景下，如何進行閤理的“計算單元拆分”與“任務卸載”策略。內容涵蓋瞭異構係統中的數據一緻性、緩存一緻性協議（如MESI的應用場景），以及總綫架構（AMBA AXI/ACE）在多核通信中的瓶頸與優化。這不是簡單的硬件介紹，而是深入到決策層麵，分析不同架構下的開發難度、功耗預算與最終性能指標的對比。 第二部分：高速硬件接口與信號完整性工程 在現代係統中，數據傳輸速率已成為係統性能的關鍵製約因素。本部分側重於高頻信號的實際處理。內容包括：PCB設計中的關鍵約束——阻抗匹配、串擾抑製與迴波損耗的量化分析。詳細講解瞭差分信號的布綫規則，特彆是針對PCIe、DDR內存接口等高速串行/並行鏈路的布局策略。此外，還引入瞭電磁兼容性（EMC/EMI）的基礎知識，探討瞭如何通過閤理的屏蔽、接地設計和濾波技術，確保係統在復雜電磁環境中穩定運行。這裏特彆強調瞭仿真工具（如SI/PI工具）在設計驗證流程中的作用。 第三部分：實時操作係統（RTOS）的深度剖析與定製 本部分聚焦於係統“大腦”的運行機製。我們不滿足於對現有RTOS（如FreeRTOS、Zephyr）API的簡單羅列，而是深入內核源碼層麵，解析任務調度算法（如優先級繼承、死鎖避免機製），中斷處理的高效流程，以及內存管理單元（MMU/MPU）如何為確定性實時響應提供保障。更進一步，本書教授讀者如何根據特定應用（如工業控製、航空電子）的需求，對標準RTOS進行裁剪、優化甚至定製調度器，以滿足嚴格的Jitter（抖動）要求。 第四部分：低功耗與電源管理係統設計 隨著物聯網和移動設備的普及，電源效率是係統設計的核心指標之一。本部分係統地講解瞭電源域劃分、動態電壓頻率調整（DVFS）的應用，以及如何利用硬件特性實現係統級的功耗門控（Power Gating）。內容涵蓋瞭從電池管理係統（BMS）的初步選型，到嵌入式固件中對各個模塊（如時鍾、外設）進行精細化電源控製的軟件技巧。書中通過實際案例演示，如何將空閑功耗從毫瓦級降至微安級。 第五部分：設備驅動程序與內核模塊的開發範例 理解操作係統如何與底層硬件“對話”是嵌入式工程師的必備技能。本部分提供瞭大量基於Linux內核和專有RTOS的驅動開發實例。重點講解瞭字符設備驅動、塊設備驅動以及網絡接口驅動的框架結構。特彆關注瞭中斷服務程序（ISR）的編寫規範、上下文切換的保護機製，以及如何安全地通過內存映射I/O（MMIO）訪問寄存器。代碼示例清晰地展示瞭如何實現高效的DMA（直接內存訪問）以減輕CPU負載。 第六部分：安全啓動鏈與固件保護機製 在聯網設備日益增多的背景下，係統安全性不再是附加功能，而是基礎要求。本部分詳述瞭建立可信啓動鏈（Trusted Boot Chain）的必要性。內容包括：安全啓動流程（Secure Boot）的硬件信任根（RoT）建立，固件加密與簽名驗證機製，以及運行時環境的安全隔離技術（如TrustZone或Hypervisor的應用）。此外，還探討瞭數據在傳輸和存儲過程中的加密技術選型。 第七部分：係統級驗證、調試與故障注入 好的設計必須經過嚴格的驗證。本部分涵蓋瞭從早期仿真到最終硬件調試的全過程。講解瞭硬件描述語言（VHDL/Verilog）在功能驗證中的應用，以及使用JTAG/SWD接口進行深入調試的技術。更具實戰價值的是，本書還介紹瞭故障注入（Fault Injection）測試方法，用以驗證係統在遭遇隨機硬件錯誤或惡意攻擊時的魯棒性和恢復能力，確保産品在惡劣環境下的可靠性。 本書的獨特價值： 本書的價值在於其高度的實踐導嚮和係統整閤能力。它假定讀者已經掌握瞭基礎的電子電路知識，並緻力於將這些知識提升到係統架構和高性能實現的層麵。全書避免瞭對基礎概念的重復，專注於當前工業界麵臨的復雜挑戰，如異構計算資源調度、高速信號的物理限製，以及係統安全與實時性的平衡。通過大量的架構圖、時序圖和麵嚮實際問題的代碼片段，讀者將能夠掌握設計、實現並調試下一代復雜嵌入式係統的核心能力。

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