嵌入式系统原理与开发（第三版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

夏靖波 著

图书标签:

• 嵌入式系统
• 单片机
• ARM
• C语言
• 汇编语言
• 硬件设计
• 软件开发
• 实时操作系统
• 物联网
• 嵌入式原理

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560645179

版次：3

商品编码：12162693

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　本书全面介绍了嵌入式系统基本技术和开发方法，根据嵌入式系统的结构体系，从基本概念出发，分层次介绍了嵌入式系统的设计原理，并保持了各层次之间的相关性。嵌入式系统从结构上可划分为嵌入式处理器、嵌入式外围硬件、设备驱动、实时操作系统和嵌入式应用程序五个层次。本书在阐述每个层次原理的基础上，基于ARM处理器和μC/OS-Ⅱ操作系统平台，完整地分析了嵌入式系统开发所涉及的基本技术方法、开发工具、调试原理与方法，并给出了相应的应用实例。
　　本书结构合理，内容系统、全面，可作为高等院校计算机网络工程、电子工程、自动化控制等相关专业本科生或研究生的教材，也可作为从事嵌入式系统开发的工程技术人员的参考书。

前言/序言

　　《嵌入式系统原理与设计(第一版)》自2006年出版以来，已被国内30余所高等院校相关专业选为授课教材。与该书配套开发的网络课程在第十三届全国多媒体教育软件大奖赛中，获得高等教育组网络课程一等奖。2010年，编者对第一版进行了修订，更新了部分内容，推出了该书的第二版，受到读者的广泛欢迎。
　　近年来随着微电子、通信和网络等技术的迅猛发展，嵌入式技术不断更新，各类产品功能日趋强大，应用范围更加广泛。因此，我们在第二版的基础上，结合长期工程实践和教学活动经验，增加了嵌入式技术的最新发展动态，更新了部分数据，扩展了部分技术原理及应用实例，同时删减了一些陈旧内容。具体如下：更新了ARM处理相关的统计数据，增加了对ARM处理器总线架构和Cortex系列产品的介绍；对硬件接口电路及应用实例进行了完善，增加了SD卡电路设计与实例、LCD控制原理、IIS控制原理与应用实例以及Wi-Fi技术等相关内容；添加了基于ARM11和FPGA的图像采集处理系统应用实例；对嵌入式系统设计流程和方法等内容进行了完善，删除了第一、二版中关于系统设计形式和方法等理论知识的介绍，增加了电子器件封装、硬件开发与软件开发常用工具的介绍。
　　通过上述几个方面的修改和完善，新版本紧跟当前嵌入式技术的最新发展趋势，内容上覆盖了嵌入式系统中常用接口技术和典型应用实例，更加贴近工程实践。
　　编者
　　2017年4月

《嵌入式系统原理与开发（第三版）》 是一本全面而深入的著作，旨在为读者提供关于嵌入式系统设计、开发和应用的全景式理解。本书以其严谨的学术态度、清晰的逻辑结构和丰富的实践案例，成为学习和掌握嵌入式系统技术的权威参考。 一、 核心内容概览： 本书的编写理念是“从原理到实践，层层递进”，确保读者在掌握基础理论的同时，也能获得扎实的工程实践能力。全书内容覆盖了嵌入式系统的方方面面，从最底层的硬件架构，到核心的操作系统原理，再到上层的应用开发，无不涉及。 1. 嵌入式系统基础： 定义与特点： 本章深入剖析了嵌入式系统的本质，阐述其区别于通用计算机的独特之处，如面向特定应用、资源受限、实时性要求高等。通过对不同应用场景的分析，帮助读者建立对嵌入式系统的宏观认识。 硬件架构： 详细介绍了嵌入式系统的基本硬件组成，包括微处理器/微控制器（MCU）、存储器（RAM、ROM、Flash）、输入/输出（I/O）接口、定时器/计数器、中断控制器、通信接口（UART、SPI、I2C、CAN、USB、Ethernet等）以及各种传感器和执行器。重点讲解了不同类型的微处理器（如ARM、MIPS、RISC-V等）的架构特点和指令集，以及它们在嵌入式设计中的选型考量。 总线与接口技术： 深入探讨了嵌入式系统中常用的总线标准，如AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）、AXI（Advanced eXtensible Interface）等，以及各种外围设备接口的原理和通信协议。这部分内容对于理解不同硬件模块之间的数据传输和协同工作至关重要。 电源管理： 考虑到嵌入式系统普遍对功耗的要求，本书专门辟出一章介绍嵌入式系统的电源管理技术，包括低功耗设计策略、休眠模式、动态电压/频率调整（DVFS）等，对于设计绿色、高效的嵌入式产品具有指导意义。 2. 嵌入式实时操作系统（RTOS）： RTOS概述： 详细阐述了实时操作系统的概念、核心功能以及与通用操作系统的区别。重点讲解了RTOS在嵌入式系统中的重要作用，如任务调度、资源管理、中断处理、进程间通信（IPC）等。 任务管理： 深入分析了任务的创建、挂起、恢复、删除等生命周期管理，以及不同调度算法（如优先级调度、时间片轮转调度、轮询调度等）的工作原理和适用场景。 内存管理： 介绍了RTOS的内存分配机制，包括静态分配、动态分配以及内存池的使用，并讨论了内存碎片化问题及其解决方法。 进程间通信（IPC）： 详细讲解了多种IPC机制，如信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组、管道等，并分析了它们在解决多任务协作和数据同步问题中的应用。 中断与异常处理： 深入剖析了中断的产生、响应、处理过程以及中断嵌套等概念。讲解了异常的概念和处理机制，对于确保系统的稳定性和可靠性至关重要。 经典RTOS剖析： 本书精选了业界广泛应用的RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS等）进行深入剖析，通过分析其源代码结构、核心API和典型应用场景，帮助读者理解RTOS的实际工作方式。 3. 嵌入式开发流程与工具链： 开发环境搭建： 指导读者如何搭建完整的嵌入式开发环境，包括交叉编译器的安装与配置、调试器的使用、仿真器的设置等。 集成开发环境（IDE）： 详细介绍了主流嵌入式IDE（如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, VS Code with PlatformIO等）的功能和使用技巧，帮助读者高效地进行代码编写、编译、下载和调试。 调试技术： 深入讲解了各种调试技术，包括断点调试、单步执行、观察变量、内存查看、逻辑分析仪和示波器等硬件调试方法，以及JTAG/SWD等调试接口的应用。 版本控制： 强调了版本控制系统（如Git）在嵌入式开发中的重要性，指导读者如何使用Git进行代码管理和团队协作。 构建系统： 介绍了Makefile、CMake等构建工具的使用，帮助读者理解和管理复杂的嵌入式项目编译过程。 4. 嵌入式硬件与软件接口： 设备驱动开发： 详细讲解了设备驱动的编写原则和方法，包括底层硬件寄存器操作、中断服务例程（ISR）编写、DMA（Direct Memory Access）的使用等。 BSP（Board Support Package）： 介绍了BSP的作用和构成，以及如何移植和配置BSP以支持特定的硬件平台。 用户接口设计： 讨论了嵌入式系统中常见的用户接口设计，包括按键、LED、LCD、触摸屏、OLED等，以及相应的驱动和应用开发。 通信协议栈： 深入介绍了TCP/IP协议栈、HTTP协议、MQTT协议等在嵌入式网络通信中的应用，以及如何开发基于这些协议的应用。 5. 嵌入式应用开发： 传感器数据采集与处理： 讲解了如何通过各种传感器（如温度、湿度、光照、加速度、陀螺仪等）采集环境数据，并进行信号滤波、校准和分析。 嵌入式GUI设计： 介绍了嵌入式图形用户界面（GUI）的开发技术，包括UI框架的选择、控件的使用、动画效果的实现等，以提升用户交互体验。 嵌入式网络应用： 详细讲解了如何构建具有网络功能的嵌入式设备，如Web服务器、网络数据采集节点、远程控制终端等。 嵌入式系统安全： 探讨了嵌入式系统面临的安全挑战，如固件安全、数据加密、身份认证、访问控制等，并介绍了一些基本的安全防护措施。 系统优化与性能调优： 讲解了如何对嵌入式系统进行性能分析和优化，包括代码优化、算法改进、硬件加速等，以提高系统的响应速度和效率。 6. 嵌入式系统实例分析： 本书提供了多个精心设计的嵌入式系统开发实例，涵盖了物联网设备、智能家居、工业自动化、医疗设备等不同领域。这些实例不仅演示了书中理论知识的应用，还提供了完整的源代码和详细的开发步骤，便于读者动手实践，加深理解。通过对这些实例的深入研究，读者可以学习到如何将理论知识转化为实际可用的嵌入式解决方案。 二、 本书的价值与亮点： 理论与实践的完美结合： 本书始终坚持理论指导实践，实践印证理论的编写原则。每一章节的理论讲解都配有相应的实践指导和案例分析，让读者在学习知识的同时，能够快速上手，解决实际问题。 内容的全面性与前沿性： 涵盖了嵌入式系统开发所需的几乎所有关键技术和知识点，并且及时更新了行业内最新的技术和发展趋势，如RISC-V架构、物联网通信协议、人工智能在嵌入式领域的应用等。 结构的严谨性与逻辑性： 内容组织清晰，层次分明，从基础概念到高级应用，循序渐进，易于读者理解和掌握。 案例的丰富性与典型性： 提供的案例贴近实际工程应用，具有很强的指导意义，能够帮助读者快速构建自己的嵌入式项目。 可读性强： 语言通俗易懂，图文并茂，避免了过于深奥的技术术语，使得本书适合不同层次的读者阅读。 三、 目标读者： 《嵌入式系统原理与开发（第三版）》是为以下人群量身打造的学习资料： 高等院校的计算机科学、电子工程、自动化等专业的学生： 为其提供扎实的嵌入式系统理论基础和实践能力。 嵌入式系统初学者： 帮助他们快速入门，建立起对嵌入式系统的全面认识。 有一定开发经验的工程师： 帮助他们巩固基础，学习新的技术和工具，解决更复杂的工程问题。 对嵌入式系统感兴趣的业余爱好者： 提供了一个系统学习和实践的平台。 总结： 《嵌入式系统原理与开发（第三版）》不仅仅是一本教科书，更是一本集理论、实践、参考于一体的宝典。通过阅读和学习本书，读者将能够深刻理解嵌入式系统的奥秘，掌握从硬件选型到软件开发的完整流程，从而在日益重要的嵌入式技术领域中，具备强大的竞争力，创造出更多有价值的产品和解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的第三版，在我看来，在对嵌入式系统底层原理的阐述上，可以说是非常详尽了。比如，它对中断处理机制的讲解，从硬件层面到软件层面，都做了细致的剖析，包括中断向量表、中断优先级、中断嵌套等概念，都通过清晰的图示和代码片段进行了演示。同时，对于存储器管理，特别是嵌入式系统中常用的几种内存模型，如NOR Flash、NAND Flash以及SDRAM的读写时序和驱动开发，也做了深入的讲解。然而，在网络通信方面，特别是物联网通信协议，如MQTT、CoAP等，虽然有提及，但其介绍的深度和广度，我个人认为可以再加强一些。书中关于TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的移植和优化，做得相对不错，但对于目前物联网领域广泛应用的低功耗广域网（LPWAN）技术，例如LoRa、NB-IoT等，几乎没有涉及。这些技术对于构建大规模、低功耗的物联网应用至关重要，而书中对这些协议在嵌入式设备上的实现细节，如功耗管理、数据可靠性传输以及与云平台对接的实践经验，就显得有些不足。希望未来版本能增加对这些新兴通信技术的专门章节，并提供更贴近实际应用的开发案例，尤其是在多协议融合和网关设备开发方面。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚读完一本关于嵌入式系统开发的著作，虽然书名是《嵌入式系统原理与开发（第三版）》，但我发现书中对一些非常前沿的硬件加速技术，比如FPGA在AI推理中的应用，介绍得相对简略。书中花了相当大的篇幅讲解了传统的ARM处理器架构和RTOS（实时操作系统）的原理，这对于理解嵌入式系统的基础无疑是扎实的。然而，在如今AIoT（人工智能物联网）蓬勃发展的时代，嵌入式系统与AI的结合是不可逆转的趋势。书中对TensorFlow Lite、PyTorch Mobile等轻量级AI框架在嵌入式设备上的部署和优化的讨论，我觉得还可以更深入。例如，对于不同量化策略（如INT8、FP16）对模型性能和功耗的影响，书中提供的案例分析略显基础，未能充分展示在资源受限的嵌入式环境下实现高性能AI推理所面临的实际挑战和解决方案。此外，对于模型压缩技术，如剪枝（pruning）和知识蒸馏（knowledge distillation），书中仅做了概念性介绍，缺乏实际代码示例和性能对比，这使得读者在尝试将大型模型适配到嵌入式平台时，会感到无从下手。我期待这本书在后续版本中能有更多关于AI加速器（如NPU、TPU）在嵌入式系统中的集成和编程，以及如何优化模型以适应不同硬件平台的具体指导。

评分☆☆☆☆☆

我最近拜读了《嵌入式系统原理与开发（第三版）》，总体感觉是在操作系统部分，尤其是对实时操作系统的特性及其在嵌入式系统中的应用，有着非常扎实的介绍。书中对多任务调度算法，如固定优先级调度、轮转调度等，都进行了清晰的说明，并配有流程图和伪代码，帮助读者理解其工作原理。对于进程间通信（IPC）机制，如消息队列、信号量、互斥锁等，书中也进行了详细的阐述，并通过具体的例子展示了如何在嵌入式应用中有效地使用它们来协调多个任务的运行。然而，在嵌入式系统的硬件加速和性能优化方面，我认为还可以有更大的提升空间。例如，书中对DSP（数字信号处理器）在嵌入式系统中的应用，主要集中在一些基础的信号处理算法上，如FFT、滤波等。对于如何利用DSP的SIMD（单指令多数据流）指令集进行高效的数据并行处理，以及如何将C/C++代码移植到DSP平台上并进行性能调优，书中提供的内容显得比较有限。此外，对于SoC（系统级芯片）中集成的各种专用硬件加速器，如图像处理单元（ISP）、图形处理单元（GPU）等，书中也未深入探讨其编程模型和优化策略，这使得读者在开发高性能嵌入式应用时，可能难以充分发挥硬件的潜力。

评分☆☆☆☆☆

对于《嵌入式系统原理与开发（第三版）》这本书，我印象最深刻的是其对嵌入式Linux开发环境的搭建和应用部分的介绍。书中详细讲解了如何使用交叉编译工具链，如GCC、GDB，来构建和调试嵌入式Linux应用程序，对于初学者来说，这无疑是一份非常宝贵的指南。同时，书中也对U-Boot、Kernel、Rootfs等嵌入式Linux系统的核心组件进行了较为清晰的阐述，并提供了一些简单的移植和配置实例。然而，在安全性方面，我认为这本书可以做更多的扩展。随着嵌入式设备在物联网、汽车电子等领域的广泛应用，安全性问题变得越来越突出。书中虽然提及了固件更新的安全机制，以及一些基础的加密算法，但对于更高级的安全防护，例如安全启动（Secure Boot）、可信执行环境（TEE）、硬件安全模块（HSM）等，都没有深入的讨论。在实际的嵌入式项目开发中，如何抵御恶意攻击、保护用户数据隐私，以及如何实现安全可靠的远程固件升级，这些都是至关重要的问题。希望在未来的版本中，能够加入更多关于嵌入式系统安全设计的最佳实践，并提供相关的代码示例和安全审计的思路。

评分☆☆☆☆☆

从读者角度看，这本书对于嵌入式系统硬件接口的介绍，特别是对GPIO、UART、SPI、I2C等常用通信协议的讲解，是非常到位的。通过丰富的图例和电路原理图，读者可以清晰地理解这些接口的工作原理和时序。同时，书中也提供了很多关于如何利用单片机（MCU）来控制这些硬件接口的C语言代码示例，这对于初学者来说，大大降低了入门门槛。但是，在更高层次的嵌入式软件架构设计和模式方面，我觉得还有待加强。书中更多地关注于单个模块或功能的实现，而对于如何构建一个可维护、可扩展、高可靠性的复杂嵌入式软件系统，所提供的指导相对较少。例如，关于分层软件架构（如HAL、中间件、应用层）、设计模式（如发布-订阅模式、状态机模式）在嵌入式系统中的应用，以及如何进行单元测试和集成测试，书中就没有详细展开。在实际的嵌入式项目开发中，这些软件工程的方法论对于提高开发效率、降低Bug率、确保项目质量至关重要，而这正是我觉得这本书可以进一步挖掘的方向。