9787121209444 嵌入式电路设计教程 电子工业出版社 马洪连 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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马洪连 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121209444

商品编码：29358541795

包装：平装

出版时间：2013-07-01

基本信息

书名：嵌入式电路设计教程

定价：39.00元

作者：马洪连

出版社：电子工业出版社

出版日期：2013-07-01

ISBN：9787121209444

字数：370000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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　　（1）应用性强，讲求实用；（2）系统性好，内容全面且重点突出；（3）注重分析和设计，提高综合设计能力。

内容提要

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　　本书根据课堂教学和实践操作的要求，以培养“会设计、能发展”具有创新精神和实践能力的人才、提高实际工程设计能力为目的，全面、系统地对嵌入式电路设计技术及相关知识和应用实例作了介绍，使读者通过本书的学习能够初步了解和掌握嵌入式电路设计的基本内容及实用技术。全书共9章，主要内容包括嵌入式处理器和嵌入式系统简介、基本电路设计与实现、信号检测与信息获取电路设计、人机交互接口电路设计、信息输出通道电路设计、通信接口电路设计及系统抗干扰和低功耗电路设计，后还介绍了EDA与可编程逻辑器件的相关知识，以及电路原理图与电路PCB的设计与实现过程。各章均配有相应的习题与思考题，可供教学选用。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《嵌入式系统开发实战：从入门到精通》 内容简介： 本书是一本面向广大嵌入式系统开发爱好者的实践性教程，旨在帮助读者系统地掌握嵌入式系统的设计、开发、调试与优化全过程。内容涵盖了从基础的硬件选型、嵌入式Linux环境搭建，到核心的驱动程序编写、应用程序开发，再到高级的系统调优与性能分析，力求为读者打造一条清晰的学习路径，使之能够独立完成复杂的嵌入式项目。 第一部分：嵌入式系统基础与环境搭建 本部分将带领读者走进嵌入式系统的世界，深入理解其基本概念、架构以及不同于传统PC的特点。我们将从最基础的知识点出发，逐步建立起对嵌入式系统开发的整体认知。 第一章：嵌入式系统概览 1.1 什么是嵌入式系统？ 详细阐述嵌入式系统的定义、特征（专用性、面向对象、软硬件结合、微型化、实时性等），以及其在日常生活中的广泛应用（消费电子、工业控制、汽车电子、医疗设备、物联网等），并通过经典案例分析，激发读者的学习兴趣。 1.2 嵌入式系统的基本构成 深入剖析嵌入式系统的核心组成部分：微处理器/微控制器（CPU）、存储器（RAM、ROM/Flash）、输入/输出设备（I/O）、外围接口（UART、SPI、I2C、USB、Ethernet等）以及软件系统（操作系统、应用软件、驱动程序）。我们将重点讲解不同类型微处理器（如ARM、MIPS、RISC-V）的特点和选择考量。 1.3 嵌入式开发流程与挑战 梳理典型的嵌入式项目开发流程，从需求分析、硬件选型、原理图设计、PCB布局、软件架构设计、编码实现、集成测试到产品部署与维护。同时，分析嵌入式开发面临的独特挑战，如资源受限、实时性要求高、功耗控制、硬件调试复杂性等。 1.4 开发工具链介绍 介绍嵌入式开发过程中常用的工具链，包括交叉编译环境（GCC/Clang）、调试器（GDB）、仿真器（JTAG/SWD）、硬件调试器（如SEGGER J-Link, ST-Link）、逻辑分析仪、示波器等，并讲解其基本原理和使用方法。 第二章：嵌入式Linux开发环境搭建 2.1 为什么选择嵌入式Linux？ 探讨嵌入式Linux的优势，如开源免费、丰富的软硬件支持、成熟的生态系统、强大的功能和灵活性，以及其在嵌入式领域的主导地位。 2.2 Linux基础命令与Shell脚本 回顾和讲解Linux操作系统的常用命令、文件系统操作、进程管理、网络配置等基础知识，并演示如何编写Shell脚本来自动化开发流程，提高效率。 2.3 交叉编译环境的搭建 详细指导读者如何为目标嵌入式平台搭建交叉编译环境，包括安装交叉编译器、binutils、glibc等，并配置环境变量。我们将以ARM架构为例，逐步演示配置过程。 2.4 构建嵌入式Linux系统 2.4.1 bootloader（启动加载器） 介绍bootloader的作用（如U-Boot），包括其启动过程、配置选项以及移植方法。 2.4.2 Linux内核的裁剪与编译 讲解Linux内核的体系结构，如何根据硬件平台和项目需求裁剪内核配置，并进行编译生成zImage/uImage等内核镜像。 2.4.3 文件系统的构建 介绍不同类型的文件系统（如ext2/3/4, YAFFS2, JFFS2, SquashFS），并指导读者使用Buildroot或Yocto Project等工具构建根文件系统。 2.5 目标板的软件烧写与部署 演示如何将bootloader、内核镜像和根文件系统烧写到目标板的存储介质（如SD卡、eMMC、NAND Flash）中，并通过串口或网络进行启动和调试。 第二部分：核心开发技术与实践 本部分将深入探讨嵌入式Linux下的软件开发技术，从底层驱动到上层应用，全方位提升读者的开发能力。 第三章：嵌入式Linux驱动程序开发 3.1 Linux设备模型与驱动架构 讲解Linux设备模型（Device Model）的概念，包括总线（Bus）、设备（Device）、驱动（Driver）的关系，以及Linux驱动程序的基本框架（module_init, module_exit, file_operations等）。 3.2 字符设备驱动开发 以一个简单的字符设备为例（如模拟一个LED控制器），详细讲解如何注册设备、实现read/write/ioctl等操作，并编写驱动程序。 3.3 块设备驱动开发 介绍块设备驱动的特点和实现机制，以SD卡或EMMC为例，讲解其驱动的构成。 3.4 网络设备驱动开发 阐述网络设备驱动的接口和工作原理，讲解如何编写网卡驱动，使其能够与TCP/IP协议栈协同工作。 3.5 总线（I2C/SPI）设备驱动开发 重点讲解如何为I2C和SPI总线上的外围设备编写驱动程序，包括总线驱动的注册、设备驱动的probe/remove等。 3.6 中断处理与延迟 深入讲解中断机制，包括中断的注册、ISR（中断服务例程）的编写、中断共享与嵌套，以及如何处理延迟问题。 3.7 DMA（直接内存访问）技术 介绍DMA的工作原理，以及如何在驱动程序中利用DMA来提高数据传输效率，减轻CPU负担。 3.8 驱动程序的调试技巧 讲解如何利用printk、procfs、debugfs等工具进行驱动程序的调试，以及使用GDB远程调试。 第四章：嵌入式Linux应用程序开发 4.1 C/C++语言在嵌入式中的应用 回顾和强调C/C++在嵌入式开发中的重要性，讲解面向对象思想在嵌入式应用开发中的应用。 4.2 多线程与进程间通信（IPC） 讲解Linux下的多线程编程（pthread库）和进程间通信技术（管道、消息队列、共享内存、信号量等），并分析其在并发处理和数据同步中的应用。 4.3 网络应用程序开发（Socket编程） 深入讲解TCP/IP协议栈，掌握Socket编程模型，实现客户端/服务器端通信，包括TCP和UDP通信，以及HTTP、MQTT等应用层协议的简单实现。 4.4 GUI（图形用户界面）开发 介绍嵌入式Linux下的GUI开发框架，如Qt for Embedded，讲解其基本概念、控件使用、事件处理以及界面布局，并指导读者开发一个简单的嵌入式GUI应用。 4.5 文件操作与存储管理 讲解在嵌入式Linux下进行文件读写、目录操作、权限管理，以及如何处理存储介质的读写和数据持久化。 4.6 嵌入式系统下的软件架构设计 探讨如何根据项目需求设计合理的软件架构，包括分层设计、模块化设计、状态机设计等，以提高代码的可维护性和可扩展性。 第三部分：进阶主题与项目实践 本部分将引导读者探索嵌入式开发中的高级主题，并通过实际项目巩固所学知识。 第五章：嵌入式系统性能优化与调试 5.1 性能瓶颈分析 介绍常用的性能分析工具，如top, ps, vmstat, iostat, strace, ltrace等，讲解如何分析CPU占用率、内存使用、I/O负载等，找出性能瓶颈。 5.2 代码优化技巧 讲解程序代码层面的优化方法，如算法优化、数据结构选择、避免不必要的函数调用、减少内存拷贝等，并介绍 profiling 工具（如gprof）的使用。 5.3 内存管理优化 深入讲解Linux内存管理机制，包括虚拟内存、分页、交换等，介绍如何优化内存分配和释放，避免内存泄漏。 5.4 功耗优化策略 讲解嵌入式系统中功耗优化的重要性，介绍硬件层面的功耗管理（如CPU频率动态调整、电源门控）和软件层面的功耗优化（如合理使用休眠模式、减少不必要的设备唤醒）。 5.5 系统调试与故障排查 总结常用的系统调试方法，如日志分析、逻辑分析仪抓包、信号示波器观测，以及如何远程调试和定位疑难杂症。 第六章：嵌入式项目实战 6.1 项目一：智能家居传感器节点 需求分析与硬件选型 明确项目需求（采集温湿度、光照等数据，并通过无线方式传输），选择合适的微控制器（如ESP32、STM32），以及传感器模块。 驱动程序开发 编写温湿度、光照传感器的驱动程序，并将其集成到Linux系统中。 数据采集与处理 开发应用程序，定期采集传感器数据，进行简单的滤波和转换。 网络通信 利用Wi-Fi或蓝牙模块，将采集到的数据发送到云端服务器或本地网关。 系统集成与测试 将所有模块集成，进行整体测试，并进行功耗优化。 6.2 项目二：嵌入式Web服务器 Web服务器架构设计 介绍嵌入式Web服务器的几种常见架构，如使用Lighttpd、Nginx或自定义Web服务器。 HTTP协议解析与响应 讲解HTTP协议的基本原理，如何解析HTTP请求并生成HTTP响应。 动态内容生成 演示如何通过CGI（通用网关接口）或Web框架，生成动态的Web内容，例如实时显示传感器数据。 前端界面开发 简单介绍HTML/CSS/JavaScript在嵌入式Web界面中的应用。 安全性考虑 讨论嵌入式Web服务器的安全风险，并介绍基本的安全防护措施。 6.3 项目三：嵌入式图像处理（可选） 图像采集与格式 讲解嵌入式系统中常见的图像采集方式（如摄像头）和图像格式（如YUV, RGB）。 图像处理库应用 介绍OpenCV等图像处理库在嵌入式平台上的应用，讲解边缘检测、目标识别等基本图像处理算法。 实时图像显示 实现将处理后的图像在嵌入式显示屏上实时显示。 附录： 常用嵌入式Linux命令速查表 嵌入式开发常用工具介绍 参考文献与推荐阅读 本书旨在通过理论与实践相结合的方式，帮助读者建立扎实的嵌入式系统开发功底，为读者在嵌入式领域的学习和职业发展打下坚实的基础。无论您是初学者，还是希望提升技能的开发者，都能从中获益。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当朴实，那种略带磨砂质感的纸张，让人拿在手里有一种久违的、踏实的工业感。我最初翻开它的目的，只是想快速了解一下当前主流的微控制器架构和基础的外设驱动原理。坦白讲，我对作者马洪连老师的了解并不多，但出版社“电子工业出版社”这块招牌，至少保证了内容的专业性和严谨性，这是我选择它的一个重要考量因素。初期的章节，确实以扎实的理论基础开篇，比如讲解了不同类型总线（I2C、SPI、UART）的底层时序图和电平标准，这一点非常到位。很多教程要么把时序讲得过于抽象，要么直接跳过细节，直接给出一个库函数调用，但这本书不同，它详细剖析了数据位是如何在物理层上传输的，对于初学者理解“为什么会出错”非常有帮助。不过，在涉及到实时操作系统（RTOS）的章节时，内容略显单薄，对于FreeRTOS的调度算法和中断嵌套的处理，深度挖掘得不够，更像是概念的介绍，而非实际项目中的疑难杂症的解决方案。希望后续版本能在这方面加强，毕竟现代嵌入式系统越来越依赖RTOS来管理复杂任务。整体而言，作为一本入门到中级的参考书，它的理论铺陈是坚实的，为后续的硬件选型和系统设计打下了不错的基础。

评分☆☆☆☆☆

我个人非常欣赏作者在“调试方法论”上所花费的笔墨。在很多嵌入式书籍中，往往将重点放在“如何写出正确的代码”，却很少深入探讨“代码为什么会出错，以及如何系统性地找到错误”。这本书的倒数几章，着重介绍了使用JTAG/SWD调试器进行断点设置、内存查看和寄存器状态分析的技巧。特别是关于看门狗（Watchdog）复位问题的分析流程，从软件流程梳理到硬件复位脉冲的捕获，提供了一个非常清晰的排查路径。这对于正在经历无数次“程序莫名其妙崩溃”的初学者来说，简直是雪中送炭。作者没有回避嵌入式开发中最令人头疼的“黑盒”问题，而是将调试过程的思维逻辑透明化了。如果说前面的章节是教你造车，那么这些调试章节就是教你如何成为一个优秀的赛车手，知道车辆的每一个部件在极限状态下的反馈信号意味着什么。这是这本书在众多教程中脱颖而出的一个核心优势。

评分☆☆☆☆☆

从一个更宏观的角度来看待这本书，它展现了一种非常“务实”的教学理念，仿佛是一位经验丰富的老工程师在手把手带徒弟。它没有过多地纠缠于那些过于前沿或过于学术化的底层算法（比如复杂的AI加速或最新的量子计算接口），而是聚焦于嵌入式系统开发中最常见、最核心的需求——可靠的I/O控制、有效的功耗管理以及稳健的通信协议实现。在讲解功耗优化时，书中提到了不同睡眠模式（Sleep Mode, Deep Sleep, Shutdown）的切换时序和对外部唤醒源的影响，并附带了一个简单的低功耗示例项目。这种紧密结合工程实际的讲解方式，使得这本书的知识体系非常“接地气”。它不会让你感觉自己在啃一本高深的教科书，反而更像是在阅读一份经过实战检验的项目文档。对于准备进入工业控制、消费电子或物联网（IoT）领域的新人而言，这本书提供的知识框架是完全足够支撑他们完成第一个商业级或工业级的原型产品的开发任务的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源，尤其是代码示例部分，是其最让我感到困惑的地方。教程中给出的很多代码片段，似乎是基于一个非常特定的、可能已经过时的开发环境或者特定的芯片型号进行编译的。当我试图将这些示例代码移植到我正在使用的较新型号的ARM Cortex-M4系列处理器上时，遇到了大量的宏定义缺失和寄存器地址不匹配的问题。例如，在配置定时器中断的代码中，有些关键的位操作与当前芯片手册中的定义存在偏差，这迫使我花费了大量时间去调试和查找对应芯片的Datasheet进行人工修正。这让人不禁怀疑，这些代码示例是否经过了充分的、跨平台的实际验证。嵌入式领域技术迭代极快，一本优秀的教程理应提供最新的、可直接在主流IDE环境下编译运行的源代码包，而不是仅仅提供一些零散的、需要大量“考古”才能跑通的代码片段。这种维护上的疏忽，极大地降低了实际操作的效率，让学习曲线变得不那么平滑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量，说实话，让我这个老工程师感到一丝遗憾。在讲解那些复杂的时序图和电路框图时，线条的精细度和清晰度有待商榷。尤其是在涉及到一些高速信号的阻抗匹配和电源完整性（PI）的章节，本来就晦涩难懂的概念，配上不够清晰的图例，着实增加了理解的难度。我记得在看关于PCB布局布线的章节时，书中提到了“差分信号走线应尽量等长”，但对于如何量化这个“等长”的误差范围，以及在多层板中如何处理电源层和地层之间的耦合效应，讲解得比较含糊，更像是一种经验之谈，而不是基于电磁兼容（EMC）理论的指导。我不得不中途停下来，去查阅一些更专业的信号完整性（SI）的参考资料来佐证和深化理解。这一点上，这本书似乎更侧重于让读者“能跑起来”的功能实现，而非“如何设计得更健壮、更具鲁棒性”的工程实践。对于那些志在设计高性能、高可靠性产品的读者来说，可能需要配合其他更偏向于硬件物理层细节的专著来阅读。