嵌入式係統原理與開發（第三版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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夏靖波 著

圖書標籤:

• 嵌入式係統
• 單片機
• ARM
• C語言
• 匯編語言
• 硬件設計
• 軟件開發
• 實時操作係統
• 物聯網
• 嵌入式原理

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560645179

版次：3

商品編碼：12162693

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　本書全麵介紹瞭嵌入式係統基本技術和開發方法，根據嵌入式係統的結構體係，從基本概念齣發，分層次介紹瞭嵌入式係統的設計原理，並保持瞭各層次之間的相關性。嵌入式係統從結構上可劃分為嵌入式處理器、嵌入式外圍硬件、設備驅動、實時操作係統和嵌入式應用程序五個層次。本書在闡述每個層次原理的基礎上，基於ARM處理器和μC/OS-Ⅱ操作係統平颱，完整地分析瞭嵌入式係統開發所涉及的基本技術方法、開發工具、調試原理與方法，並給齣瞭相應的應用實例。
　　本書結構閤理，內容係統、全麵，可作為高等院校計算機網絡工程、電子工程、自動化控製等相關專業本科生或研究生的教材，也可作為從事嵌入式係統開發的工程技術人員的參考書。

前言/序言

　　《嵌入式係統原理與設計(第一版)》自2006年齣版以來，已被國內30餘所高等院校相關專業選為授課教材。與該書配套開發的網絡課程在第十三屆全國多媒體教育軟件大奬賽中，獲得高等教育組網絡課程一等奬。2010年，編者對第一版進行瞭修訂，更新瞭部分內容，推齣瞭該書的第二版，受到讀者的廣泛歡迎。
　　近年來隨著微電子、通信和網絡等技術的迅猛發展，嵌入式技術不斷更新，各類産品功能日趨強大，應用範圍更加廣泛。因此，我們在第二版的基礎上，結閤長期工程實踐和教學活動經驗，增加瞭嵌入式技術的最新發展動態，更新瞭部分數據，擴展瞭部分技術原理及應用實例，同時刪減瞭一些陳舊內容。具體如下：更新瞭ARM處理相關的統計數據，增加瞭對ARM處理器總綫架構和Cortex係列産品的介紹；對硬件接口電路及應用實例進行瞭完善，增加瞭SD卡電路設計與實例、LCD控製原理、IIS控製原理與應用實例以及Wi-Fi技術等相關內容；添加瞭基於ARM11和FPGA的圖像采集處理係統應用實例；對嵌入式係統設計流程和方法等內容進行瞭完善，刪除瞭第一、二版中關於係統設計形式和方法等理論知識的介紹，增加瞭電子器件封裝、硬件開發與軟件開發常用工具的介紹。
　　通過上述幾個方麵的修改和完善，新版本緊跟當前嵌入式技術的最新發展趨勢，內容上覆蓋瞭嵌入式係統中常用接口技術和典型應用實例，更加貼近工程實踐。
　　編者
　　2017年4月

《嵌入式係統原理與開發（第三版）》 是一本全麵而深入的著作，旨在為讀者提供關於嵌入式係統設計、開發和應用的全景式理解。本書以其嚴謹的學術態度、清晰的邏輯結構和豐富的實踐案例，成為學習和掌握嵌入式係統技術的權威參考。 一、 核心內容概覽： 本書的編寫理念是“從原理到實踐，層層遞進”，確保讀者在掌握基礎理論的同時，也能獲得紮實的工程實踐能力。全書內容覆蓋瞭嵌入式係統的方方麵麵，從最底層的硬件架構，到核心的操作係統原理，再到上層的應用開發，無不涉及。 1. 嵌入式係統基礎： 定義與特點： 本章深入剖析瞭嵌入式係統的本質，闡述其區彆於通用計算機的獨特之處，如麵嚮特定應用、資源受限、實時性要求高等。通過對不同應用場景的分析，幫助讀者建立對嵌入式係統的宏觀認識。 硬件架構： 詳細介紹瞭嵌入式係統的基本硬件組成，包括微處理器/微控製器（MCU）、存儲器（RAM、ROM、Flash）、輸入/輸齣（I/O）接口、定時器/計數器、中斷控製器、通信接口（UART、SPI、I2C、CAN、USB、Ethernet等）以及各種傳感器和執行器。重點講解瞭不同類型的微處理器（如ARM、MIPS、RISC-V等）的架構特點和指令集，以及它們在嵌入式設計中的選型考量。 總綫與接口技術： 深入探討瞭嵌入式係統中常用的總綫標準，如AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）、AXI（Advanced eXtensible Interface）等，以及各種外圍設備接口的原理和通信協議。這部分內容對於理解不同硬件模塊之間的數據傳輸和協同工作至關重要。 電源管理： 考慮到嵌入式係統普遍對功耗的要求，本書專門闢齣一章介紹嵌入式係統的電源管理技術，包括低功耗設計策略、休眠模式、動態電壓/頻率調整（DVFS）等，對於設計綠色、高效的嵌入式産品具有指導意義。 2. 嵌入式實時操作係統（RTOS）： RTOS概述： 詳細闡述瞭實時操作係統的概念、核心功能以及與通用操作係統的區彆。重點講解瞭RTOS在嵌入式係統中的重要作用，如任務調度、資源管理、中斷處理、進程間通信（IPC）等。 任務管理： 深入分析瞭任務的創建、掛起、恢復、刪除等生命周期管理，以及不同調度算法（如優先級調度、時間片輪轉調度、輪詢調度等）的工作原理和適用場景。 內存管理： 介紹瞭RTOS的內存分配機製，包括靜態分配、動態分配以及內存池的使用，並討論瞭內存碎片化問題及其解決方法。 進程間通信（IPC）： 詳細講解瞭多種IPC機製，如信號量、互斥鎖、消息隊列、事件標誌組、管道等，並分析瞭它們在解決多任務協作和數據同步問題中的應用。 中斷與異常處理： 深入剖析瞭中斷的産生、響應、處理過程以及中斷嵌套等概念。講解瞭異常的概念和處理機製，對於確保係統的穩定性和可靠性至關重要。 經典RTOS剖析： 本書精選瞭業界廣泛應用的RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS等）進行深入剖析，通過分析其源代碼結構、核心API和典型應用場景，幫助讀者理解RTOS的實際工作方式。 3. 嵌入式開發流程與工具鏈： 開發環境搭建： 指導讀者如何搭建完整的嵌入式開發環境，包括交叉編譯器的安裝與配置、調試器的使用、仿真器的設置等。 集成開發環境（IDE）： 詳細介紹瞭主流嵌入式IDE（如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, VS Code with PlatformIO等）的功能和使用技巧，幫助讀者高效地進行代碼編寫、編譯、下載和調試。 調試技術： 深入講解瞭各種調試技術，包括斷點調試、單步執行、觀察變量、內存查看、邏輯分析儀和示波器等硬件調試方法，以及JTAG/SWD等調試接口的應用。 版本控製： 強調瞭版本控製係統（如Git）在嵌入式開發中的重要性，指導讀者如何使用Git進行代碼管理和團隊協作。 構建係統： 介紹瞭Makefile、CMake等構建工具的使用，幫助讀者理解和管理復雜的嵌入式項目編譯過程。 4. 嵌入式硬件與軟件接口： 設備驅動開發： 詳細講解瞭設備驅動的編寫原則和方法，包括底層硬件寄存器操作、中斷服務例程（ISR）編寫、DMA（Direct Memory Access）的使用等。 BSP（Board Support Package）： 介紹瞭BSP的作用和構成，以及如何移植和配置BSP以支持特定的硬件平颱。 用戶接口設計： 討論瞭嵌入式係統中常見的用戶接口設計，包括按鍵、LED、LCD、觸摸屏、OLED等，以及相應的驅動和應用開發。 通信協議棧： 深入介紹瞭TCP/IP協議棧、HTTP協議、MQTT協議等在嵌入式網絡通信中的應用，以及如何開發基於這些協議的應用。 5. 嵌入式應用開發： 傳感器數據采集與處理： 講解瞭如何通過各種傳感器（如溫度、濕度、光照、加速度、陀螺儀等）采集環境數據，並進行信號濾波、校準和分析。 嵌入式GUI設計： 介紹瞭嵌入式圖形用戶界麵（GUI）的開發技術，包括UI框架的選擇、控件的使用、動畫效果的實現等，以提升用戶交互體驗。 嵌入式網絡應用： 詳細講解瞭如何構建具有網絡功能的嵌入式設備，如Web服務器、網絡數據采集節點、遠程控製終端等。 嵌入式係統安全： 探討瞭嵌入式係統麵臨的安全挑戰，如固件安全、數據加密、身份認證、訪問控製等，並介紹瞭一些基本的安全防護措施。 係統優化與性能調優： 講解瞭如何對嵌入式係統進行性能分析和優化，包括代碼優化、算法改進、硬件加速等，以提高係統的響應速度和效率。 6. 嵌入式係統實例分析： 本書提供瞭多個精心設計的嵌入式係統開發實例，涵蓋瞭物聯網設備、智能傢居、工業自動化、醫療設備等不同領域。這些實例不僅演示瞭書中理論知識的應用，還提供瞭完整的源代碼和詳細的開發步驟，便於讀者動手實踐，加深理解。通過對這些實例的深入研究，讀者可以學習到如何將理論知識轉化為實際可用的嵌入式解決方案。 二、 本書的價值與亮點： 理論與實踐的完美結閤： 本書始終堅持理論指導實踐，實踐印證理論的編寫原則。每一章節的理論講解都配有相應的實踐指導和案例分析，讓讀者在學習知識的同時，能夠快速上手，解決實際問題。 內容的全麵性與前沿性： 涵蓋瞭嵌入式係統開發所需的幾乎所有關鍵技術和知識點，並且及時更新瞭行業內最新的技術和發展趨勢，如RISC-V架構、物聯網通信協議、人工智能在嵌入式領域的應用等。 結構的嚴謹性與邏輯性： 內容組織清晰，層次分明，從基礎概念到高級應用，循序漸進，易於讀者理解和掌握。 案例的豐富性與典型性： 提供的案例貼近實際工程應用，具有很強的指導意義，能夠幫助讀者快速構建自己的嵌入式項目。 可讀性強： 語言通俗易懂，圖文並茂，避免瞭過於深奧的技術術語，使得本書適閤不同層次的讀者閱讀。 三、 目標讀者： 《嵌入式係統原理與開發（第三版）》是為以下人群量身打造的學習資料： 高等院校的計算機科學、電子工程、自動化等專業的學生： 為其提供紮實的嵌入式係統理論基礎和實踐能力。 嵌入式係統初學者： 幫助他們快速入門，建立起對嵌入式係統的全麵認識。 有一定開發經驗的工程師： 幫助他們鞏固基礎，學習新的技術和工具，解決更復雜的工程問題。 對嵌入式係統感興趣的業餘愛好者： 提供瞭一個係統學習和實踐的平颱。 總結： 《嵌入式係統原理與開發（第三版）》不僅僅是一本教科書，更是一本集理論、實踐、參考於一體的寶典。通過閱讀和學習本書，讀者將能夠深刻理解嵌入式係統的奧秘，掌握從硬件選型到軟件開發的完整流程，從而在日益重要的嵌入式技術領域中，具備強大的競爭力，創造齣更多有價值的産品和解決方案。

評分☆☆☆☆☆

從讀者角度看，這本書對於嵌入式係統硬件接口的介紹，特彆是對GPIO、UART、SPI、I2C等常用通信協議的講解，是非常到位的。通過豐富的圖例和電路原理圖，讀者可以清晰地理解這些接口的工作原理和時序。同時，書中也提供瞭很多關於如何利用單片機（MCU）來控製這些硬件接口的C語言代碼示例，這對於初學者來說，大大降低瞭入門門檻。但是，在更高層次的嵌入式軟件架構設計和模式方麵，我覺得還有待加強。書中更多地關注於單個模塊或功能的實現，而對於如何構建一個可維護、可擴展、高可靠性的復雜嵌入式軟件係統，所提供的指導相對較少。例如，關於分層軟件架構（如HAL、中間件、應用層）、設計模式（如發布-訂閱模式、狀態機模式）在嵌入式係統中的應用，以及如何進行單元測試和集成測試，書中就沒有詳細展開。在實際的嵌入式項目開發中，這些軟件工程的方法論對於提高開發效率、降低Bug率、確保項目質量至關重要，而這正是我覺得這本書可以進一步挖掘的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

對於《嵌入式係統原理與開發（第三版）》這本書，我印象最深刻的是其對嵌入式Linux開發環境的搭建和應用部分的介紹。書中詳細講解瞭如何使用交叉編譯工具鏈，如GCC、GDB，來構建和調試嵌入式Linux應用程序，對於初學者來說，這無疑是一份非常寶貴的指南。同時，書中也對U-Boot、Kernel、Rootfs等嵌入式Linux係統的核心組件進行瞭較為清晰的闡述，並提供瞭一些簡單的移植和配置實例。然而，在安全性方麵，我認為這本書可以做更多的擴展。隨著嵌入式設備在物聯網、汽車電子等領域的廣泛應用，安全性問題變得越來越突齣。書中雖然提及瞭固件更新的安全機製，以及一些基礎的加密算法，但對於更高級的安全防護，例如安全啓動（Secure Boot）、可信執行環境（TEE）、硬件安全模塊（HSM）等，都沒有深入的討論。在實際的嵌入式項目開發中，如何抵禦惡意攻擊、保護用戶數據隱私，以及如何實現安全可靠的遠程固件升級，這些都是至關重要的問題。希望在未來的版本中，能夠加入更多關於嵌入式係統安全設計的最佳實踐，並提供相關的代碼示例和安全審計的思路。

評分☆☆☆☆☆

我最近剛讀完一本關於嵌入式係統開發的著作，雖然書名是《嵌入式係統原理與開發（第三版）》，但我發現書中對一些非常前沿的硬件加速技術，比如FPGA在AI推理中的應用，介紹得相對簡略。書中花瞭相當大的篇幅講解瞭傳統的ARM處理器架構和RTOS（實時操作係統）的原理，這對於理解嵌入式係統的基礎無疑是紮實的。然而，在如今AIoT（人工智能物聯網）蓬勃發展的時代，嵌入式係統與AI的結閤是不可逆轉的趨勢。書中對TensorFlow Lite、PyTorch Mobile等輕量級AI框架在嵌入式設備上的部署和優化的討論，我覺得還可以更深入。例如，對於不同量化策略（如INT8、FP16）對模型性能和功耗的影響，書中提供的案例分析略顯基礎，未能充分展示在資源受限的嵌入式環境下實現高性能AI推理所麵臨的實際挑戰和解決方案。此外，對於模型壓縮技術，如剪枝（pruning）和知識蒸餾（knowledge distillation），書中僅做瞭概念性介紹，缺乏實際代碼示例和性能對比，這使得讀者在嘗試將大型模型適配到嵌入式平颱時，會感到無從下手。我期待這本書在後續版本中能有更多關於AI加速器（如NPU、TPU）在嵌入式係統中的集成和編程，以及如何優化模型以適應不同硬件平颱的具體指導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的第三版，在我看來，在對嵌入式係統底層原理的闡述上，可以說是非常詳盡瞭。比如，它對中斷處理機製的講解，從硬件層麵到軟件層麵，都做瞭細緻的剖析，包括中斷嚮量錶、中斷優先級、中斷嵌套等概念，都通過清晰的圖示和代碼片段進行瞭演示。同時，對於存儲器管理，特彆是嵌入式係統中常用的幾種內存模型，如NOR Flash、NAND Flash以及SDRAM的讀寫時序和驅動開發，也做瞭深入的講解。然而，在網絡通信方麵，特彆是物聯網通信協議，如MQTT、CoAP等，雖然有提及，但其介紹的深度和廣度，我個人認為可以再加強一些。書中關於TCP/IP協議棧在嵌入式係統中的移植和優化，做得相對不錯，但對於目前物聯網領域廣泛應用的低功耗廣域網（LPWAN）技術，例如LoRa、NB-IoT等，幾乎沒有涉及。這些技術對於構建大規模、低功耗的物聯網應用至關重要，而書中對這些協議在嵌入式設備上的實現細節，如功耗管理、數據可靠性傳輸以及與雲平颱對接的實踐經驗，就顯得有些不足。希望未來版本能增加對這些新興通信技術的專門章節，並提供更貼近實際應用的開發案例，尤其是在多協議融閤和網關設備開發方麵。

評分☆☆☆☆☆

我最近拜讀瞭《嵌入式係統原理與開發（第三版）》，總體感覺是在操作係統部分，尤其是對實時操作係統的特性及其在嵌入式係統中的應用，有著非常紮實的介紹。書中對多任務調度算法，如固定優先級調度、輪轉調度等，都進行瞭清晰的說明，並配有流程圖和僞代碼，幫助讀者理解其工作原理。對於進程間通信（IPC）機製，如消息隊列、信號量、互斥鎖等，書中也進行瞭詳細的闡述，並通過具體的例子展示瞭如何在嵌入式應用中有效地使用它們來協調多個任務的運行。然而，在嵌入式係統的硬件加速和性能優化方麵，我認為還可以有更大的提升空間。例如，書中對DSP（數字信號處理器）在嵌入式係統中的應用，主要集中在一些基礎的信號處理算法上，如FFT、濾波等。對於如何利用DSP的SIMD（單指令多數據流）指令集進行高效的數據並行處理，以及如何將C/C++代碼移植到DSP平颱上並進行性能調優，書中提供的內容顯得比較有限。此外，對於SoC（係統級芯片）中集成的各種專用硬件加速器，如圖像處理單元（ISP）、圖形處理單元（GPU）等，書中也未深入探討其編程模型和優化策略，這使得讀者在開發高性能嵌入式應用時，可能難以充分發揮硬件的潛力。