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出版者:

作者:赵启明

出品人:

页数:445

译者:

出版时间:2012-8

价格:59.80元

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isbn号码:9787113146597

丛书系列:

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• android
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《嵌入式系统：原理、设计与实践》 内容简介 《嵌入式系统：原理、设计与实践》深入剖析了嵌入式系统的核心概念、设计流程以及关键技术。本书旨在为读者构建一个扎实的嵌入式系统理论基础，并辅以大量的实践案例，使读者能够独立完成从小规模到复杂系统的设计与开发。 第一部分：嵌入式系统基础 本部分将带领读者从宏观层面理解嵌入式系统的定义、发展历程、应用领域以及其相对于通用计算机系统的独特性。我们将详细介绍嵌入式系统的基本构成，包括微处理器（MPU）和微控制器（MCU）的选型原则、架构特点与性能考量。此外，还会深入探讨嵌入式系统对功耗、实时性、可靠性、成本和体积的特殊要求，以及如何在设计中权衡这些因素。 第二部分：嵌入式硬件设计 本部分聚焦于嵌入式系统的硬件层面。读者将学习到如何理解和设计嵌入式系统的核心硬件模块，包括： 微处理器/微控制器选型与接口设计： 介绍不同系列CPU（如ARM Cortex-M、Cortex-A等）的特性，以及如何根据应用需求选择合适的微处理器或微控制器。重点讲解CPU与外围设备（如存储器、I/O端口、通信接口）的连接方式，包括总线接口、中断机制、DMA（直接内存访问）等。 存储器系统设计： 详述嵌入式系统中常用的存储器类型，如RAM（SRAM、DRAM）、ROM（Flash Memory、EEPROM）的原理、特点和接口技术。讲解存储器映射、寻址空间、读写时序以及如何构建高效的存储器子系统。 电源管理单元（PMU）设计： 深入分析嵌入式系统中的功耗挑战，介绍各种低功耗技术，包括时钟门控、电源门控、休眠模式等。讲解PMU的组成、工作原理以及如何设计一个高效、稳定的电源供应系统，满足不同工作模式下的功耗需求。 外设接口与通信协议： 详细阐述嵌入式系统中常见的接口和通信协议，如GPIO（通用输入输出）、UART（通用异步收发传输器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）、USB（通用串行总线）、Ethernet（以太网）、CAN（控制器局域网）等。讲解这些接口的工作原理、时序、驱动开发以及实际应用案例。 传感器与执行器集成： 介绍嵌入式系统中常用的传感器（如温度、湿度、压力、加速度计、陀螺仪）和执行器（如电机、LED、继电器）的原理、选型和接口方式。讲解如何将这些器件集成到嵌入式系统中，实现对物理世界的感知和控制。 PCB（印刷电路板）设计基础： 简要介绍嵌入式系统硬件设计的关键步骤，包括原理图设计、PCB布局布线原则、信号完整性、电源完整性等，为读者理解硬件实现的物理基础提供指导。 第三部分：嵌入式软件开发 本部分将系统性地介绍嵌入式软件的开发流程与技术。 嵌入式操作系统（RTOS）原理与应用： 深入讲解实时操作系统（RTOS）的核心概念，包括任务管理、进程间通信（IPC）、同步与互斥（信号量、互斥锁、事件标志）、中断处理、定时器管理等。介绍主流RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread、Zephyr等）的架构和使用方法。 裸机编程与底层驱动开发： 讲解在不依赖RTOS的情况下，如何直接对硬件进行编程，实现基本功能。重点介绍如何编写底层驱动程序，控制各种外设，如GPIO、UART、SPI、I2C等。 设备驱动程序开发： 详细阐述设备驱动程序的概念、作用以及开发流程。讲解如何编写符合操作系统接口的驱动程序，实现硬件资源的抽象和访问。 文件系统与存储管理： 介绍嵌入式系统中常用的文件系统（如FATFS、YAFFS、JFFS2等）及其工作原理。讲解如何对Flash存储器进行擦写、读写管理，以及数据持久化策略。 网络通信与协议栈： 讲解嵌入式系统中的网络通信技术，包括TCP/IP协议栈的原理，以及HTTP、MQTT、CoAP等应用层协议在嵌入式设备中的实现。 嵌入式应用程序开发： 介绍嵌入式应用程序的开发模式，包括用户界面（GUI）开发、数据处理、算法实现等。 第四部分：嵌入式系统调试与优化 本部分强调了嵌入式系统开发中的重要环节——调试与优化。 调试工具与技术： 详细介绍各种嵌入式调试工具，如JTAG/SWD调试器、逻辑分析仪、示波器等。讲解常用的调试技巧，包括断点设置、单步执行、变量监视、内存查看、代码覆盖率分析等。 性能分析与优化： 介绍如何分析嵌入式系统的性能瓶颈，包括CPU占用率、内存使用、功耗、响应时间等。讲解常用的优化方法，如算法优化、代码重构、硬件加速、降低功耗等。 嵌入式系统可靠性与安全性： 探讨嵌入式系统的可靠性设计，包括错误检测与恢复机制、看门狗定时器、电源监控等。介绍嵌入式系统的安全挑战，如固件安全、通信安全、数据加密等，并提供相应的防护措施。 第五部分：嵌入式系统项目实践 本部分通过一系列实际项目案例，将理论知识转化为实践能力。每个案例都将涵盖从需求分析、硬件选型、软件设计到最终实现的完整流程，例如： 物联网传感器节点设计： 演示如何设计一个低功耗的物联网传感器节点，采集环境数据并通过无线方式上传。 嵌入式人机交互界面开发： 展示如何为嵌入式设备开发一个用户友好的图形用户界面。 嵌入式运动控制器设计： 讲解如何利用嵌入式系统实现电机控制和运动轨迹规划。 通过本书的学习，读者将能够深刻理解嵌入式系统的设计哲学，掌握从硬件选型、原理图设计到软件开发、系统调试的全套技能，为开发高性能、高可靠性的嵌入式产品打下坚实的基础。本书适合从事嵌入式系统开发、物联网工程、自动化控制等领域的工程师，以及对嵌入式系统感兴趣的在校学生和技术爱好者。

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说实话，拿到书的时候，我并没有期望它能在“性能调优”这个话题上能有什么让人眼前一亮的突破，毕竟这年头关于性能优化的文章多如牛毛。然而，这本书在处理性能问题时，展现出一种近乎偏执的细致和数据驱动的理性态度。它没有简单地罗列“少用广播”、“避免内存泄漏”这类陈词滥调。相反，它用大量的实际案例和性能分析工具的截图说话。比如，它详细分析了在列表加载图片时，如何通过定制化的内存缓存策略和采样率控制，在保证视觉体验不下降的前提下，将内存占用率压制到一个惊人的水平。更让我印象深刻的是，作者对启动速度的优化分析，不仅停留在冷启动和热启动的表面，而是深入到了JVM层面，讲解了类加载器的工作机制与字节码的优化路径。这种处理问题的方式，让我感觉自己像是在进行一场精密的“手术”，每一个操作都有明确的测量数据作为支撑，而不是凭感觉写代码。对于那些追求极致体验、对每一毫秒渲染时间都斤斤计较的团队而言，这本书提供的思路和方法论，无疑是一剂强心针，它教会你如何用科学的、可复现的方式去解决那些看似玄乎的性能顽疾。

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这本书的另一大亮点，或许在于它对构建系统（Gradle）的深度挖掘。通常，我们只是把Gradle当作一个编译工具，写好依赖、配置好签名就万事大吉了。但这本书却将Gradle构建体系提升到了“工程化核心”的高度来审视。它详细讲解了如何利用Gradle的Task依赖图、自定义Plugin以及变体配置（Flavor/BuildType）来实现复杂的、多渠道的打包策略，甚至包括如何优化增量编译的速度。我记得有一部分内容是关于如何为不同的渠道包定制不同的功能模块，实现按需打包，这对于我们这种需要同时维护十几个不同业务线的项目来说，简直是雪中送炭。作者并没有停留在Gradle DSL的语法介绍上，而是深入到构建过程的生命周期，教你如何通过脚本语言去控制编译流程的每一个环节，有效地管理资源文件和代码混淆规则。这部分内容极大地拓宽了我对“持续集成/持续部署”（CI/CD）流程的理解边界，让构建过程不再是黑箱，而是可以被精细打磨和优化的工程艺术。

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这本书的封面设计得非常专业，那种深蓝与橙色的搭配，再加上简洁的字体，立刻给人一种严谨、深入的感觉。我本来是抱着学习Android基础知识的目的来的，想着能找一本系统梳理一下四大组件、生命周期这些老生常谈的内容。结果翻开目录才发现，作者的视角完全不是那种“Hello World”级别的入门教学。他仿佛是直接把我们领到了一个正在高速运转的工厂车间，而不是一个装饰精美的陈列室。每一章的标题都充满了干货的气息，比如关于内存管理的深度优化、跨进程通信的各种陷阱与实践，乃至是自定义View背后那些让人头疼的绘制流程源码解析。读起来，你很难找到大段的理论堆砌，更多的是结合实际项目场景，一步步拆解出那些隐藏在框架之下的复杂逻辑。比如，当我还在纠结于Activity的启动模式时，作者已经带着我深入到了AMS（Activity Manager Service）的源码层面，去探究系统是如何调度和管理这些组件的。这本书更像是为那些已经有一定经验，但总觉得自己的技术栈停留在“表面”的开发者准备的，它迫使你放下那些封装好的API，去直面底层的实现细节，挖掘出框架设计者的真实意图。对于我这种渴望突破瓶颈的人来说，这种深入骨髓的剖析，比看一百遍官方文档都要来得实在和振奋人心。

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我一直觉得，好的技术书籍不仅要教你“怎么做”（How），更要教会你“为什么这么做”（Why）。在这本书中，作者对于“为什么”的探讨达到了一个很高的层次。很多章节都在探讨Android平台的设计哲学，例如，为什么Google在某些关键API的设计上会选择牺牲一定的便利性来换取系统的稳定性和可扩展性。这种对设计决策背后的权衡艺术的剖析，是市面上很多只注重代码实现的工具书所不具备的。例如，在讲解自定义权限和安全沙箱机制时，作者详细对比了不同安卓版本在这方面的演进，揭示了安全模型是如何随着移动互联网的风险增加而不断强化的。这种宏观的视角，帮助我跳出了写代码的那个小圈子，去理解我们所开发的App是如何嵌入到整个移动生态系统中的。这对于提升一个开发者的格局和视野至关重要，它让我开始用“系统设计者”的眼光去看待每一个功能模块的实现，而不是仅仅把它当作一个待完成的Bug Fix。

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这本书的行文风格非常独特，它不像教科书那样板着脸孔，也没有技术博客那种过于随意的口语化，它更像是一位经验丰富、脾气极好的技术大拿，耐心地坐在你对面，手把手地带着你拆解一个复杂的系统。我特别喜欢它在讲解架构模式时的那种循序渐进，它没有直接抛出MVP、MVVM或者MVI这些术语让你去死记硬背，而是先构建一个初期功能混乱、耦合严重的代码场景，然后如同剥洋葱一样，一层一层地揭示出当前架构的痛点，最后才引出相应的架构模式作为解决方案。这种“先有问题，后有方案”的叙事逻辑，极大地增强了知识的代入感和吸收效率。尤其是在处理数据流和状态管理的部分，作者对响应式编程思想的阐述极其到位，他清晰地勾勒出了数据如何在应用的不同层次间安全、高效地流动，使得原本在我脑海中模糊不清的“状态同步”问题，变得可视化和可控了。读这本书的过程，与其说是学习，不如说是参与了一场精彩的架构设计辩论赛，让人受益匪浅。

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