嵌入式应用程序设计综合教程（微课版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

华清远见嵌入式学院，刘洪涛，熊家 著

图书标签:

• 嵌入式系统
• 嵌入式应用
• 嵌入式开发
• 微控制器
• 单片机
• C语言
• 应用设计
• 实践教程
• 微课
• 入门教程

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115444486

版次：3

商品编码：12126234

包装：平装

丛书名： 高等院校嵌入式人才培养规划教材

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：206

正文语种：中文

编辑推荐

国内领先的嵌入式培训机构华清远见出品，作者具有多年从业经验；
真正从企业用人需求出发，培养和提升读者能力；
历经市场考验，第三次修订改版；
书中配有大量微课，详细讲解重点难点。

内容简介

《嵌入式应用程序设计综合教程（微课版）》结合大量实例，讲解了嵌入式应用程序设计的核心概念和基本方法。主要内容包括标准I/O编程、文件I/O编程、多任务编程、进程间通信、多线程编程、Linux网络编程等。重视应用是贯穿全书的最大特点，本书在各章多处设置了微课，帮助读者攻克重点与难点。
本书可以作为院校嵌入式相关专业和计算机相关专业的教材，也可以作为计算机软硬件培训班教材，还可供嵌入式研究方向的专业人员和广大计算机爱好者自学使用。

作者简介

刘洪涛，北京华清远见科技信息有限公司技术总监，ARM公司全球认证讲师。参与编写过几十本专业图书。国内知名物联网方向技术顾问，首批高校物联网专业建设教学指导委员会专家委员会成员。具有丰富的嵌入式及物联网系统软、硬件产品开发经验，主持开发过多个大型嵌入式及物联网项目，涉及工业控制、网络、通讯、消费电子等众多领域。

目录

第1章 Linux标准I/O编程　1
1．1　Linux系统调用和用户程序编程接口　2
1．1．1　系统调用　2
1．1．2　用户程序编程接口　2
1．2　Linux标准I/O概述　3
1．2．1　标准I/O的由来　3
1．2．2　流的含义　3
1．3　标准I/O编程　4
1．3．1　流的打开　4
1．3．2　流的关闭　5
1．3．3　错误处理　6
1．3．4　流的读写　7
1．3．5　流的定位　11
1．3．6　格式化输入/输出　12
1．4　实验内容　13
1．4．1　文件的复制　13
1．4．2　循环记录系统时间　14
小结　16
思考与练习　16
第2章　Linux文件I/O编程　17
2．1　Linux文件I/O概述　18
2．1．1　POSIX规范　18
2．1．2　虚拟文件系统　18
2．1．3　文件和文件描述符　19
2．1．4　文件I/O和标准I/O的区别　20
2．2　文件I/O操作　20
2．2．1　文件打开和关闭　21
2．2．2　文件读写　23
2．2．3　文件定位　24
2．2．4　文件锁　27
2．3　实验内容—生产者和消费者　33
小结　41
思考与练习　41
第3章　Linux多任务编程　42
3．1　Linux下多任务机制的介绍　43
3．1．1　任务　43
3．1．2　进程　43
3．1．3　线程　49
3．2　进程编程　50
3．2．1　进程编程基础　50
3．2．2　Linux守护进程　62
3．3　实验内容—编写多进程程序　71
小结　76
思考与练习　76
第4章　Linux进程间通信　77
4．1　Linux下进程间通信概述　78
4．2　管道通信　79
4．2．1　管道简介　79
4．2．2　无名管道系统调用　80
4．2．3　有名管道　83
4．3　信号通信　87
4．3．1　信号概述　87
4．3．2　信号发送与设置　89
4．4　信号量　96
4．4．1　信号量概述　96
4．4．2　信号量编程　97
4．5　共享内存　102
4．6　消息队列　109
4．7　实验内容　115
4．7．1　有名管道通信实验　115
4．7．2　共享内存实验　121
小结　127
思考与练习　127
第5章　Linux多线程编程　128
5．1　线程基本编程　129
5．2　线程之间的同步与互斥　133
5．2．1　互斥锁线程控制　133
5．2．2　信号量线程控制　134
5．3　线程属性　139
5．4　实验内容—多线程编程　143
小结　150
思考与练习　150
第6章　Linux网络编程基础　151
6．1　网络体系结构　152
6．1．1　OSI模型和TCP/IP模型　152
6．1．2　TCP/IP模型特点　153
6．1．3　TCP和UDP　154
6．2　网络基础编程　157
6．2．1　套接字概述　157
6．2．2　IP地址　158
6．2．3　端口　160
6．2．4　字节序　161
6．2．5　TCP编程　161
6．2．6　UDP编程　170
6．3　服务器模型　174
6．3．1　循环服务器（TCP）　174
6．3．2　并发服务器（TCP）　180
小结　183
思考与练习　183
第7章　Linux高级网络编程　184
7．1　网络超时检测　185
7．1．1　套接字接收超时检测　185
7．1．2　定时器超时检测　188
7．2　广播　190
7．2．1　广播地址　191
7．2．2　广播包的发送和接收　191
7．3　组播　195
7．3．1　组播地址　195
7．3．2　组播包的发送和接收　195
7．4　UNIX域套接字　199
7．4．1　本地地址　199
7．4．2　UNIX域流式套接字　200
7．4．3　UNIX域用户数据报套接字　203
小结　206
思考与练习　206

《嵌入式系统开发实战指南：从原理到实践的全方位解析》 内容简介： 本书是一本深入浅出、面向实战的嵌入式系统开发技术教程，旨在为广大嵌入式工程师、软硬件爱好者以及相关专业学生提供一套系统、完整的学习路径。本书不局限于某一特定的微控制器平台，而是从嵌入式系统最核心的原理出发，逐步深入到实际开发中的各个关键环节，强调理论与实践的紧密结合。通过阅读本书，读者将能够全面掌握嵌入式系统的设计理念、开发流程，并具备独立完成中小型嵌入式项目开发的能力。 第一部分：嵌入式系统基础理论与架构解析 本部分将为读者搭建扎实的嵌入式系统理论基础。我们将从宏观视角剖析嵌入式系统的定义、特点、应用领域及其发展趋势，让读者对嵌入式系统有一个清晰的认识。 第一章：嵌入式系统概览 1.1 什么是嵌入式系统？ 深入探讨嵌入式系统的定义、核心组成（硬件、软件、中间件）以及与通用计算机系统的区别。 阐述嵌入式系统“嵌入”的含义，强调其专用性、实时性和可靠性要求。 1.2 嵌入式系统的典型应用领域 通过大量生动的实例，如工业自动化、智能家居、汽车电子、医疗设备、消费电子等，展示嵌入式系统在现代社会中的广泛应用，激发读者的学习兴趣。 分析不同应用领域对嵌入式系统提出的特殊要求。 1.3 嵌入式系统的发展历程与未来趋势 简述嵌入式系统从早期到如今的演变，重点介绍微处理器、微控制器、FPGA等关键技术的发展。 展望物联网（IoT）、人工智能（AI）、边缘计算等新兴技术对嵌入式系统的影响。 第二章：嵌入式硬件架构与选型 2.1 微处理器（MPU）与微控制器（MCU） 详细讲解MPU和MCU的核心架构，包括CPU、存储器、输入/输出接口、定时器、中断控制器等。 对比MPU和MCU的优缺点，分析在不同场景下的选型依据。 介绍RISC与CISC指令集架构的特点。 2.2 存储器系统 深入解析各种存储器类型：ROM、RAM（SRAM、DRAM）、Flash Memory（NOR Flash、NAND Flash）、EEPROM等。 讲解存储器的读写原理、性能指标及其在嵌入式系统中的作用。 讨论存储器扩展和管理的技术。 2.3 输入/输出（I/O）接口与通信协议 介绍通用的I/O接口，如GPIO、UART、SPI、I2C、USB、Ethernet等。 详细讲解各种通信协议的工作原理、数据格式和应用场景。 分析中断和DMA（Direct Memory Access）机制在I/O操作中的作用。 2.4 传感器与执行器 讲解各类常见传感器（温度、湿度、光照、加速度、陀螺仪、压力等）的工作原理及接口方式。 介绍执行器（电机、舵机、LED、继电器等）的控制原理。 探讨传感器和执行器在嵌入式系统中的数据采集与控制功能。 2.5 系统电源管理 分析嵌入式系统对电源管理的需求，如低功耗设计、电池供电优化。 介绍常用的电源管理芯片（PMIC）和稳压器。 第三章：嵌入式软件架构与开发流程 3.1 嵌入式软件的层次结构 讲解裸机开发、实时操作系统（RTOS）和Linux等不同软件架构的特点。 分析不同架构的适用场景和优缺点。 3.2 裸机开发详解 介绍直接与硬件交互的编程方式，包括寄存器操作、中断处理等。 讲解编写简单驱动程序的技巧。 3.3 实时操作系统（RTOS） 深入介绍RTOS的核心概念：任务、任务调度、进程间通信（IPC）、信号量、互斥量、消息队列等。 对比分析FreeRTOS、RT-Thread、uCOS等主流RTOS的特点和应用。 讲解RTOS在复杂嵌入式系统中的优势。 3.4 Linux在嵌入式系统中的应用 介绍嵌入式Linux的组成，包括Bootloader、Kernel、Root Filesystem。 讲解嵌入式Linux的移植、驱动开发和应用程序开发。 分析嵌入式Linux在高性能、复杂功能需求场景下的优势。 3.5 嵌入式软件开发流程 系统介绍从需求分析、系统设计、编码实现、调试测试到产品部署的完整开发流程。 强调敏捷开发、版本控制（Git）在嵌入式项目中的应用。 第二部分：嵌入式核心技术与实践 本部分将聚焦嵌入式系统开发中的关键技术，通过大量的案例分析和代码示例，帮助读者掌握实际操作技能。 第四章：嵌入式程序设计与优化 4.1 C/C++在嵌入式开发中的应用 重点讲解C语言的指针、内存管理、位操作等在嵌入式开发中的重要性。 介绍C++在嵌入式开发中的优势，如面向对象编程、异常处理等。 强调嵌入式开发中对内存和资源使用的严格要求。 4.2 嵌入式开发工具链 讲解交叉编译器的使用（GCC、Clang）。 介绍调试器（GDB）和仿真器（JTAG、SWD）的应用。 讲解IDE（Integrated Development Environment）的使用和配置。 4.3 嵌入式代码优化技术 探讨代码效率和资源占用方面的优化，如算法选择、循环展开、内联函数、数据结构优化等。 介绍利用编译器优化选项和剖析工具进行性能分析。 讲解功耗优化策略。 第五章：嵌入式系统通信与网络 5.1 串行通信（UART、SPI、I2C）深入 详细解析UART、SPI、I2C的工作原理、时序和配置。 通过实例讲解如何使用这些接口与其他设备进行通信。 5.2 USB通信协议与应用 介绍USB协议的基本概念、设备类（HID、CDC、MSC等）。 讲解USB通信的开发流程和注意事项。 5.3 TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现 介绍TCP/IP协议的基本原理，包括IP地址、端口、TCP/UDP。 讲解LwIP等轻量级TCP/IP协议栈在资源受限设备上的应用。 开发简单的网络客户端和服务器应用。 5.4 无线通信技术 介绍Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等主流嵌入式无线通信技术。 探讨低功耗广域网（LPWAN）技术如LoRa、NB-IoT。 讲解如何在嵌入式设备上实现无线通信模块的集成与开发。 第六章：嵌入式Linux驱动开发 6.1 Linux驱动模型与框架 介绍Linux内核的模块化设计和驱动模型。 讲解字符设备、块设备、网络设备的驱动开发框架。 6.2 GPIO、UART、SPI、I2C驱动开发实战 通过实际案例，演示如何为这些常用硬件接口编写Linux设备驱动。 讲解设备树（Device Tree）在驱动配置中的作用。 6.3 内存管理与DMA驱动 讲解Linux内核中的内存管理机制，以及如何编写DMA驱动。 6.4 平台驱动与总线驱动 介绍平台驱动和总线驱动的概念及其应用。 第七章：嵌入式系统调试与测试 7.1 软件调试技巧 掌握断点、单步执行、观察变量、内存查看等调试技巧。 讲解printf调试和日志系统的使用。 7.2 硬件调试方法 介绍示波器、逻辑分析仪等硬件调试工具的使用。 讲解JTAG/SWD调试接口的工作原理与应用。 7.3 嵌入式系统测试策略 介绍单元测试、集成测试、系统测试在嵌入式开发中的重要性。 讲解测试用例的设计和执行。 7.4 异常处理与容错设计 探讨嵌入式系统中常见的异常情况，如硬件故障、软件错误。 讲解如何进行异常捕获、错误恢复和系统复位。 第三部分：嵌入式项目实战与进阶 本部分将通过多个完整的项目案例，带领读者将所学知识应用于实际开发，并介绍一些进阶的主题。 第八章：嵌入式项目案例分析 8.1 智能家居设备开发（例如：智能插座、温湿度监测器） 从硬件选型、软件设计到通信协议实现，完整展示一个智能家居设备的开发过程。 涉及RTOS应用、网络通信和传感器数据采集。 8.2 工业数据采集与监控系统 讲解如何使用嵌入式系统实现工业现场的数据采集、存储和远程监控。 涉及RS485、Ethernet通信和数据协议。 8.3 嵌入式Linux系统移植与应用开发 以某个开发板为例，详细演示嵌入式Linux系统的移植过程，以及开发一个简单的用户空间应用程序。 涉及Bootloader、Kernel配置和Rootfs构建。 第九章：嵌入式系统进阶主题 9.1 安全性在嵌入式系统中的考量 探讨嵌入式设备面临的安全威胁，如固件篡改、数据泄露。 介绍加密技术、安全启动、访问控制等安全设计原则。 9.2 嵌入式系统的性能提升与功耗优化 更深入地探讨性能瓶颈分析、硬件加速、异步处理等技术。 介绍低功耗模式、动态电压频率调整（DVFS）等功耗优化手段。 9.3 OTA（Over-The-Air）升级技术 讲解如何在不物理接触设备的情况下，实现固件的远程更新。 探讨OTA的安全性和可靠性。 9.4 容器化与微服务在嵌入式领域的应用 介绍Docker等容器技术在嵌入式设备上的应用，以及如何构建轻量级的微服务。 总结： 本书内容丰富、结构清晰，理论讲解深入浅出，实践案例贴近工程实际。通过本书的学习，读者将能够建立起扎实的嵌入式系统理论基础，掌握核心的开发技术，并具备独立解决实际问题的能力，为成为一名优秀的嵌入式工程师奠定坚实的基础。无论您是初学者还是有一定经验的开发者，本书都将是您在嵌入式开发道路上宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在学习一门“艺术”，而不是单纯的技术。我一直认为，嵌入式开发不仅仅是写代码，更重要的是如何巧妙地运用各种技术去解决实际问题，并且让产品变得可靠、高效、易于维护。《嵌入式应用程序设计综合教程（微课版）》这本书，恰恰在“如何设计”这个层面给了我很多启发。它不是简单地罗列各种技术名词，而是从“设计”的视角出发，教你如何思考问题，如何构建解决方案。我特别欣赏书中关于“系统抽象”和“接口定义”的讲解，这对于构建大型、复杂的嵌入式系统来说至关重要。它能够帮助我们把一个庞大的系统分解成易于管理和开发的模块，并且清晰地定义它们之间的交互方式。此外，书中的一些关于“代码质量”和“调试策略”的建议，虽然看起来很基础，但在实际项目中却能起到事半功倍的效果。微课版的风格也让学习过程更加轻松愉快，很多概念的解释都非常精炼，能够快速抓住核心要点。总而言之，这本书不仅仅是教会你“怎么做”，更重要的是教会你“为什么这么做”，这对于提升嵌入式开发者的思维层次非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《嵌入式应用程序设计综合教程（微课版）》，我最先的感受是它的实用性。市面上有很多讲嵌入式技术的书，但很多要么是过于偏重某个硬件平台（比如STM32、ESP32），要么是只讲某个特定的技术栈（比如RTOS、TCP/IP）。而这本书却非常罕见地从“应用程序设计”这个更宏观的视角切入，讲解如何去构建一个完整的嵌入式系统。它就像一个路线图，带领读者一步步理解从最初的需求，到最终产品落地的整个过程。书中对于软件架构的讨论，以及如何在资源受限的环境下进行优化，都给了我很大的启发。我印象特别深的是关于“状态机”和“事件驱动”模型的介绍，这两种设计模式在嵌入式开发中太常见了，但很多教程都只是简单提及。而这本书却花了不少篇幅去讲解如何运用它们，以及它们各自的优缺点，这对我理解和编写更健壮的嵌入式代码非常有帮助。而且，微课版的定位也意味着内容更精炼，信息密度很高，但又不至于让人感到 overwhelmed。我尝试着跟着书中的一些设计思路去构思一个小的项目，感觉比以前自己摸索要清晰和高效很多。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的给了我一个全新的视角来理解嵌入式开发。以前总觉得嵌入式就是一些零散的知识点，要学的东西太多太杂，很容易迷失方向。但这本书的结构设计得非常巧妙，它不是简单地堆砌技术细节，而是从“应用设计”这个核心出发，层层递进地展开。从最基础的硬件平台选择，到软件架构的设计，再到具体的开发流程和调试技巧，每一步都衔接得非常自然。尤其让我印象深刻的是，书中对于“如何将需求转化为具体的设计方案”的讲解，非常系统化。作者并没有直接丢给你一堆代码，而是先教你如何分析项目需求，如何进行模块划分，以及如何在不同的技术选项之间做出权衡。这种“设计思维”的引导，对于我这种刚入行不久的开发者来说，简直是及时雨。而且，书中还穿插了一些实际案例的剖析，虽然不是照搬照抄，但那种解决问题的思路和方法论，真的可以触类旁通。感觉这本书更像是一位经验丰富的导师，在我迷茫的时候，能够清晰地指出方向，让我少走了很多弯路。如果说要给这本书提个小小的建议，那就是希望在某些进阶的调试技巧方面，能有更深入的探讨，但整体而言，这本书的价值已经远远超出了我的预期。

评分☆☆☆☆☆

我最近在学习嵌入式开发，找了好几本书，但很多都偏重理论，或者只讲某个特定领域的知识。而《嵌入式应用程序设计综合教程（微课版）》给我的感觉完全不一样。它真的做到了“综合”，并且是以“应用设计”为导向。我特别喜欢它对整个开发流程的梳理，从需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发，到最后的测试和部署，每一个环节都讲得很到位，而且不是那种点到为止的介绍，而是有一定深度的讲解。书中的逻辑非常清晰，它不会让你觉得在东拼西凑地学习，而是让你看到一个完整的嵌入式应用是如何从无到有诞生的。我尤其对书中关于“模块化设计”和“接口定义”的章节印象深刻，这对于提高代码的可维护性和复用性至关重要，在实际项目中我经常遇到这方面的问题，这本书提供了很好的指导。另外，微课版的特点也体现得很明显，很多概念的解释都非常精炼，即使是比较复杂的知识点，也能通过短小精悍的篇幅被理解。我感觉这本书更适合那些希望快速上手、建立起全局观的初学者，或者想要系统梳理嵌入式开发知识体系的开发者。它不仅仅是一本技术手册，更像是一套解决实际问题的思维框架。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有几年嵌入式开发经验的工程师，我一直觉得自己在系统设计和架构方面还有很多不足，很多时候都是“摸着石头过河”。《嵌入式应用程序设计综合教程（微课版）》这本书，恰好填补了我在这方面的知识空白。它没有像很多技术书籍那样，直接深入到某个具体的外设驱动或者算法的细节，而是把重点放在了“如何设计一个好的嵌入式应用程序”这个核心上。书中对于软件设计的原则、代码风格的规范、以及如何进行模块化和接口设计，都有非常系统和深入的阐述。我特别喜欢它关于“需求分析”和“系统分解”的章节，这部分内容对于初学者来说至关重要，而对于有经验的开发者来说，也是一次很好的“回炉重造”。书中的例子虽然不一定是我正在做的项目，但其背后所体现的设计思想和解决问题的逻辑，却具有普遍的指导意义。感觉这本书就像是把一些“潜规则”或者“经验之谈”变成了清晰的理论和方法，让我能够更从容地面对复杂的项目。微课版的特性也使得内容更加聚焦，没有太多冗余的废话，直击要点，非常适合在工作间隙进行学习和思考。