FPGA/CPLD最新实用技术指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:清华大学出版社

作者:杨恒

出品人:

页数:438

译者:

出版时间:2005-1

价格:39.00元

装帧:平装

isbn号码:9787302101635

丛书系列:

图书标签:

• FPGA
• CPLD
• 可编程逻辑器件
• 数字电路
• 硬件设计
• 嵌入式系统
• 开发工具
• 实例教程
• 技术指南
• 电子工程

深入探索嵌入式系统设计与实践：微控制器、操作系统与硬件加速的综合教程 本书聚焦于现代嵌入式系统开发的广阔图景，旨在为工程师、高级学生以及寻求跨领域技能提升的专业人士提供一套系统且深入的实践指南。它不涉及FPGA或CPLD的具体配置与编程细节，而是将重点放在整个嵌入式生态系统的核心——微控制器架构、实时操作系统（RTOS）的应用、高效的软件开发范式，以及如何利用硬件加速技术提升系统性能。 第一部分：现代微控制器核心与选择（约350字） 本部分将全面解析当前主流微控制器（MCU）系列，如ARM Cortex-M系列（M0+到M7）、RISC-V内核以及特定用途的高性能MCU。我们将深入剖析其内存层次结构（SRAM、Flash、缓存）、中断管理机制（NVIC、中断向量表）以及总线架构（AHB、APB、AXI）如何影响程序执行效率。 重点内容包括： 指令集架构（ISA）的对比分析： 深入探究CISC与RISC设计哲学在功耗、代码密度和执行速度上的权衡，并详细介绍RISC-V开源生态系统的崛起及其对未来嵌入式设计的影响。 片上外设的深度应用： 超越基础的GPIO和定时器，本书将讲解如何高效利用高级外设，例如：高精度PWM的死区控制、ADC的多通道同步采样策略、DMA控制器在减少CPU干预下的数据搬运优化，以及高效的串行通信协议（SPI、I2C、UART）的底层寄存器级控制。 功耗优化设计： 针对电池供电和低功耗物联网设备，我们将介绍各种休眠模式（Sleep、Deep Sleep、Shutdown）的切换时序、时钟门控技术、以及如何利用低功耗调试工具进行实际功耗曲线分析。 第二部分：实时操作系统（RTOS）的架构与实战（约450字） RTOS是构建复杂、可靠嵌入式系统的基石。本部分将系统性地介绍主流RTOS（如FreeRTOS、Zephyr等）的内部工作原理和高级应用技巧。 内核机制详述： 详细解释任务调度算法（固定优先级、轮转、优先级继承/天花板协议），信号量、互斥锁（Mutex）的正确使用场景，以及消息队列在线程间安全通信中的角色。我们将剖析上下文切换的开销和优化方法。 中断服务程序（ISR）与RTOS的交互： 阐述如何在ISR内安全地通知或唤醒任务，避免优先级反转和竞态条件，重点介绍“延迟过程调用”（Deferred Interrupt Processing）模式的最佳实践。 内存管理在RTOS中的挑战： 嵌入式系统内存受限，本章将深入对比静态内存池、动态内存分配（如`malloc`/`free`的碎片化问题）在实时环境下的适用性，并提供定制化内存分配器的设计思路。 系统调试与追踪： 讲解如何使用RTOS提供的工具链（如Trace Recorder）来可视化任务的执行轨迹、分析调度延迟和死锁的可能性，实现对系统行为的深入洞察。 第三部分：嵌入式软件工程与工具链（约400字） 高质量的嵌入式软件需要严谨的工程方法。本部分着重于提升代码的可维护性、可移植性和可靠性。 跨平台驱动程序设计： 介绍如何编写抽象层（HAL/LL层分离）的硬件驱动，使其易于移植到不同的微控制器平台，遵循模块化和高内聚低耦合的原则。 版本控制与持续集成（CI/CD）： 探讨Git在嵌入式项目中的高级用法（如子模块、Rebase），以及如何搭建适用于嵌入式代码的自动化构建和测试流水线，包括交叉编译环境的配置。 静态分析与代码质量： 介绍使用MISRA C/C++规范、Lint工具（如Cppcheck, PCLint）对代码进行静态审查，提前发现潜在的运行时错误和安全漏洞。 底层调试技术： 超越简单的断点调试，本书将教授如何利用JTAG/SWD接口的高级功能，如硬件观察点、跟踪缓冲区（ETM/ITM）的配置与数据捕获，以分析复杂的多线程交互问题。 第四部分：面向性能的硬件加速与异构计算（约300字） 在需要处理大量数据流或复杂算法（如信号处理、机器学习推理）时，仅依靠CPU已无法满足实时性要求。本部分将转向异构计算的概念，强调如何利用特定硬件加速器。 DSP扩展单元的应用： 针对Cortex-M系列中集成的DSP指令集（SIMD、MAC操作），讲解如何用汇编或特定编译器内置函数来优化数字滤波、FFT等算法的执行速度。 加速器接口与数据同步： 讨论如何通过标准接口（如DMA）有效地将数据从内存传输到专用的加速模块（如图形处理器GPU、神经处理单元NPU或数字信号处理器DSP核），并处理数据一致性和同步问题。 可编程逻辑与通用处理器协同设计理念（概念介绍）： 虽然不涉及具体编程，但本章会探讨系统级设计者如何评估将特定功能卸载到可编程逻辑模块（如ASIC或专用加速器IP）的架构优势与成本考量，为系统架构决策提供宏观视角。 本书的最终目标是培养工程师将软件工程的严谨性与硬件架构的理解深度相结合的能力，从而设计出高性能、高可靠性、易于维护的下一代嵌入式产品。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆