具体描述
这是一本介绍C语言编程的经典教科书。作者从不同的角度出发，全面介绍了C编程中涉及到的数据类型、算术运算、逻辑运算、变量、条件语句、函数、数组、指针、字符串、结构、文件操作、位操作、宏、库函数等基本内容，使读者在学习之后就能很快掌握C编程的精髓。本书还专门介绍了C++的一些重要特性，如抽象数据类型、类和类的继承等。本书还介绍了Visual C++ 6.0和C++ Builder的使用方法，并且每章都附有大量习题，附录还列出了主要习题的答案。
本书条块清晰，章节设置合理，适合用做高等学校本科或专科教材，也适合于初学编程的瞬息自学者。
《嵌入式系统原理与实践：从硬件到软件的深度解析》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面且深入的嵌入式系统设计与实现指南。不同于侧重于特定编程语言基础语法的教程，本书将视角聚焦于整个嵌入式系统的构建、底层硬件交互、实时操作系统（RTOS）的应用，以及系统级的优化与调试。我们的目标是培养读者从系统架构层面理解和设计复杂嵌入式产品的能力。 第一部分：嵌入式系统基础架构与硬件基础 本部分将系统地介绍嵌入式系统的基本构成要素，区别于传统PC架构，深入剖析嵌入式系统的特殊性与限制。 1.1 嵌入式系统的核心概念与发展历程 我们将首先界定什么是嵌入式系统，探讨其在消费电子、工业控制、汽车电子和物联网（IoT）等领域的广泛应用。随后，回顾嵌入式系统从早期的简单控制器到现代复杂多核系统的演进路径，重点分析摩尔定律在嵌入式领域带来的设计范式的转变。 1.2 微控制器（MCU）与微处理器（MPU）的深度剖析 本书将详细对比Cortex-M系列（如STM32、NXP Kinetis）和Cortex-A系列处理器（如树莓派、BeagleBone）的架构差异、内存管理单元（MMU）和保护单元（MPU）的功能，以及它们对软件设计的影响。我们将讲解指令集架构（ISA）对功耗和性能的决定性作用，并探讨流水线、缓存一致性等底层概念。 1.3 存储器系统与总线架构 深入讲解嵌入式系统中常见的存储器类型：SRAM、DRAM（SDRAM, DDRx）、Flash（NOR/NAND）的电气特性、读写时序和寿命限制。重点分析系统总线（如AHB, AXI）的仲裁机制、突发传输（Burst Transfer）的优化，以及DMA（直接内存存取）控制器如何减轻CPU负担，实现高效的数据搬运。 1.4 常用片上外设的硬件原理 本章内容侧重于驱动这些外设所需的底层知识。我们将细致讲解定时器（Timer）的工作模式（PWM、Input Capture）、模数转换器（ADC）的采样理论、数模转换器（DAC）的精度问题，以及串行通信接口（UART, SPI, I2C, CAN, USB OTG）的物理层和协议细节。理解这些硬件寄存器的位域操作是实现高效驱动的前提。 第二部分：底层软件开发与驱动程序设计 本部分关注如何编写能够直接与硬件交互的、可靠且高效的软件。 2.1 启动代码（Startup Code）与初始化流程 系统启动是嵌入式开发中最关键的一环。我们将详述复位向量的执行流程，链接脚本（Linker Script）在内存映像分配中的作用，以及如何正确地初始化堆栈、设置时钟树（Clock Tree）和初始化关键外设，以确保应用程序的稳定运行环境。 2.2 硬件抽象层（HAL）与设备驱动设计模式 介绍设计健壮驱动程序的方法论，包括状态机设计在设备管理中的应用。我们将以一个通用的SPI驱动为例，演示如何分离硬件访问层和上层逻辑，构建可移植的HAL接口，并讨论中断服务程序（ISR）的设计原则，如最小化ISR执行时间，以及如何安全地处理中断上下文切换。 2.3 内存管理与动态分配的陷阱 在资源受限的环境中，内存管理至关重要。我们将分析标准库`malloc/free`在嵌入式系统中的局限性，介绍静态内存池、内存碎片化问题，并提供针对特定MCU的内存分配策略，以避免运行时崩溃和不可预测的行为。 2.4 固件更新（OTA/FOTA）机制 探讨嵌入式设备生命周期管理中的关键技术——空中固件更新。内容将涵盖Bootloader的设计、双 ব্যাং（Dual Bank）更新策略、数据校验（CRC/哈希）的实现，以及如何保证在更新过程中系统不被意外锁定（Brick）。 第三部分：实时操作系统（RTOS）与并发编程 现代嵌入式系统往往需要处理多任务并发和严格时序要求，RTOS是实现这一目标的核心工具。 3.1 RTOS核心机制与任务调度 深入讲解RTOS的核心概念：任务（Task）、上下文切换（Context Switching）、就绪列表、优先级继承（Priority Inheritance）与优先级天花板（Priority Ceiling）协议，以解决经典的优先级反转问题。我们将分析抢占式调度、时间片轮转等主流调度算法的性能权衡。 3.2 进程间通信（IPC）与同步原语 详细解析用于任务间安全通信的机制，包括信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）、消息队列（Message Queue）、事件组（Event Flags）和邮箱（Mailbox）。重点讨论在多任务环境中，如何合理选用这些同步工具，避免死锁（Deadlock）和竞态条件（Race Condition）。 3.3 实时性分析与性能度量 介绍如何量化系统的实时性能，包括任务的响应时间分析（Worst-Case Execution Time, WCET）和中断延迟的测量。内容还将涉及RTOS的Tickless Idle模式，以实现更精细的功耗管理。 第四部分：系统调试、测试与可靠性工程 本部分关注如何确保嵌入式产品的长期稳定性和可维护性。 4.1 调试工具与故障排除 全面介绍调试工具链：从JTAG/SWD接口的原理、断点设置、内存观察，到使用逻辑分析仪和示波器进行硬件信号验证。重点讨论非侵入式调试技术，如SWO（Single Wire Output）和RTT（Real-Time Transfer）的应用。 4.2 错误日志与看门狗（Watchdog）机制 设计健壮的错误报告系统是工业级产品的必备条件。我们将讲解如何实现系统级日志（如循环缓冲区日志），并详细阐述看门狗定时器在硬件复位和系统恢复中的作用，以及如何区分硬件看门狗和软件看门狗。 4.3 静态分析与代码质量保证 介绍使用MISRA C或Cert C等编码规范对代码进行静态分析，以提前发现潜在的内存泄漏、未定义的行为（Undefined Behavior）和并发缺陷。 本书适合具备一定编程基础（如熟悉基本数据结构和控制流）的电子工程、自动化、计算机科学专业的学生、初中级嵌入式开发工程师，以及希望系统性提升对底层系统理解的软件开发者。阅读本书后，读者将能够独立架构、设计、实现和调试复杂的、基于RTOS的嵌入式应用系统。
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