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出版者:MindShare Press

作者:Don Anderson; MindShare

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2007-05-14

价格:USD 59.99

装帧:Perfect Paperback

isbn号码:9780977087815

丛书系列:

图书标签:

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计算机科学
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具体描述

《嵌入式系统实战指南》本书是一本面向嵌入式系统开发者的实用指南，深入浅出地讲解了嵌入式系统的设计、开发、调试和优化等关键环节。从基础的微控制器原理到复杂的实时操作系统应用，再到高效的嵌入式软件架构，本书提供了清晰的理论阐述和丰富的实践案例，旨在帮助读者掌握构建稳定、高效、可扩展的嵌入式系统的核心技能。内容概述：第一部分：嵌入式系统基础微控制器架构与工作原理：详细介绍微控制器的核心组成部分，包括CPU、内存（RAM、ROM、Flash）、外设接口（GPIO、ADC、DAC、定时器、UART、SPI、I2C等）的工作原理。通过对典型微控制器（如ARM Cortex-M系列）的分析，帮助读者理解硬件抽象层（HAL）和寄存器级编程的区别与联系。嵌入式开发环境搭建：指导读者选择合适的开发工具链，包括交叉编译器、调试器（如GDB）、仿真器（如J-Link、ST-Link）以及集成开发环境（IDE，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、VS Code with PlatformIO）。演示如何配置和使用这些工具进行项目创建、编译、下载和调试。嵌入式C语言编程：强调嵌入式C语言的特性和实践，包括指针的深入应用、位操作、内存管理（静态分配、动态分配）、中断服务程序（ISR）的设计与优化、以及嵌入式系统中常用的数据结构和算法。硬件接口通信协议：详细讲解常见的嵌入式通信协议，如UART（串行通信）、SPI（同步串行外设接口）、I2C（集成电路互联）以及CAN（控制器局域网）总线。阐述其工作机制、时序、主从设备交互以及在实际应用中的典型场景，并提供相应的驱动程序开发示例。第二部分：实时操作系统（RTOS）应用 RTOS核心概念与调度机制：深入剖析实时操作系统的基本概念，包括任务、线程、进程、信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组等。详细讲解RTOS的任务调度策略（如优先级调度、时间片轮转、多任务协同）和上下文切换原理。 FreeRTOS/RT-Thread实战：以FreeRTOS和RT-Thread为例，演示如何创建和管理任务，实现任务间的通信与同步。讲解RTOS内核的常用API函数，如任务创建、删除、挂起、恢复，以及信号量、消息队列的使用方法。中断与RTOS的结合：探讨中断处理程序（ISR）与RTOS任务之间的交互方式，以及如何安全地从ISR向RTOS任务发送事件或信号。介绍Deferrable Request（延迟过程调用）等避免在ISR中执行长时间操作的技术。 RTOS在复杂系统中的应用：展示如何利用RTOS构建更复杂的嵌入式系统，例如涉及多传感器数据采集、控制算法执行、网络通信以及用户界面交互的应用。第三部分：嵌入式系统软件设计与优化嵌入式软件架构模式：介绍几种常见的嵌入式软件架构模式，如状态机、事件驱动架构、模型-视图-控制器（MVC）等，并分析它们在不同应用场景下的优缺点。嵌入式驱动程序开发：讲解如何编写高质量的嵌入式设备驱动程序，包括对特定硬件的适配、错误处理、资源管理以及接口的封装。提供传感器、显示器、存储设备等常见外设的驱动程序开发示例。嵌入式系统调试技术：教授高级的嵌入式系统调试技巧，包括使用逻辑分析仪、示波器进行硬件信号调试，利用JTAG/SWD进行断点调试、单步执行、查看内存和寄存器。介绍printf重定向、SWO（Serial Wire Output）等调试信息输出方法。嵌入式系统性能优化：探讨嵌入式系统常见的性能瓶颈，并提供相应的优化策略，如代码优化（循环展开、函数内联、避免不必要的函数调用）、内存优化（数据结构选择、内存对齐）、功耗优化以及实时性保证。嵌入式系统安全基础：介绍嵌入式系统面临的安全威胁，以及基础的安全设计原则，如最小权限原则、输入验证、防止缓冲区溢出等。第四部分：嵌入式项目案例分析智能家居控制系统：以一个完整的智能家居控制系统为例，展示如何整合传感器、执行器、通信模块和用户界面，并使用RTOS进行任务管理和系统协调。工业自动化数据采集：分析一个工业自动化场景下的数据采集应用，重点讲解如何使用CAN总线进行设备间通信，以及如何对采集到的数据进行实时处理和存储。低功耗嵌入式设备设计：讲解如何在设计低功耗嵌入式设备时，平衡功能需求和功耗预算，包括使用低功耗模式、优化唤醒机制以及选择合适的电源管理芯片。本书旨在为读者提供一个坚实的理论基础和丰富的实践经验，帮助他们自信地应对各种嵌入式系统开发挑战，并能够独立完成复杂的嵌入式项目。无论您是初学者还是有一定经验的开发者，都能从中获益。