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出版者:人民邮电出版社

作者:傅曦

出品人:

页数:327

译者:

出版时间:2006-6

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787115148971

丛书系列:

图书标签:

• Xscale架构
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《嵌入式系统开发实战：从原理到应用》 前言 在信息技术飞速发展的今天，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能家居到工业自动化，从医疗设备到航空航天，它们无处不在，默默地驱动着现代社会的运转。理解并掌握嵌入式系统的开发技术，不仅是计算机科学、电子工程等相关专业学生的必修课，更是希望在物联网、智能制造等新兴领域有所建树的工程师们的关键技能。 然而，嵌入式开发的门槛相对较高，它融合了硬件、软件、操作系统、通信协议等多个学科的知识，使得初学者往往感到无从下手。市面上虽然不乏介绍嵌入式开发的书籍，但很多内容过于理论化，缺乏实践指导；或是过于侧重某一特定平台，难以触类旁通；亦或是内容更新迭代缓慢，难以跟上日新月异的技术发展。 本书旨在为广大嵌入式开发领域的初学者和有一定基础的开发者，提供一套系统、全面、实用的开发指南。我们力求以深入浅出的方式，从嵌入式系统的基本原理出发，逐步深入到实际的开发流程和关键技术，并结合丰富的实战案例，帮助读者建立起完整的嵌入式开发知识体系，培养独立解决问题的能力，最终能够胜任实际的嵌入式项目开发工作。 本书最大的特色在于其“理论与实践紧密结合”的编写理念。我们深知，嵌入式开发是一门实践性极强的学科，单纯的理论讲解难以让读者真正掌握核心技术。因此，在每一个章节的讲解中，我们都会穿插大量的代码示例、硬件电路图、调试技巧以及项目开发流程的指导，引导读者亲手搭建开发环境、编写代码、进行硬件调试，并将所学知识应用到具体的项目中。 本书的内容涵盖了嵌入式开发的核心要素，从最基础的嵌入式系统概述、微控制器架构，到嵌入式Linux的构建、驱动程序开发，再到嵌入式应用程序设计、通信协议实现，以及嵌入式系统性能优化和安全防护等高级主题。我们力求做到内容全面，覆盖了当前嵌入式开发领域最常用、最核心的技术栈。 本书内容概览 第一部分：嵌入式系统基础 第一章 嵌入式系统概述 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的定义、特点和应用领域。 嵌入式系统与通用计算机系统的区别。 嵌入式系统开发的挑战与机遇。 嵌入式系统开发流程概览。 第二章 微控制器（MCU）与微处理器（MPU） CPU、内存、外设的定义与功能。 微控制器（MCU）的结构与工作原理，ARM Cortex-M系列等主流MCU架构介绍。 微处理器（MPU）与MCU的区别和联系。 嵌入式系统常用的外设接口（GPIO, UART, SPI, I2C, ADC, DAC等）介绍及工作原理。 第三章 嵌入式开发环境搭建 交叉编译器的概念与使用。 嵌入式开发IDE（集成开发环境）的选择与配置（如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, GCC for ARM等）。 硬件开发板的选择与介绍（如STM32系列开发板, ESP32开发板等）。 调试工具（JTAG, SWD）的使用。 版本控制系统（Git）在嵌入式开发中的应用。 第二部分：嵌入式Linux系统开发 第四章 Linux基础与嵌入式Linux概述 Linux操作系统的基本概念、文件系统、Shell命令。 嵌入式Linux与桌面Linux的区别。 嵌入式Linux的优势与应用场景。 第五章 嵌入式Linux系统构建 Bootloader（引导加载程序）的作用与原理（如U-Boot）。 Linux内核的编译与配置。 根文件系统的制作（BusyBox, Buildroot, Yocto Project等）。 将Linux系统烧写到目标硬件。 第六章 嵌入式Linux设备驱动程序开发 Linux设备模型与驱动程序框架。 字符设备驱动、块设备驱动、网络设备驱动的编写。 GPIO、UART、SPI、I2C等常用硬件接口的驱动开发实战。 中断处理机制。 Linux内核模块的加载与卸载。 第七章 嵌入式Linux应用程序开发 C/C++语言在嵌入式Linux下的开发。 多线程与进程间通信（IPC）。 Linux系统调用与API的使用。 应用程序的编译、链接与调试。 Qt for Embedded等图形用户界面（GUI）开发框架介绍。 第三部分：嵌入式系统核心技术与应用 第八章 实时操作系统（RTOS） 实时操作系统的概念、特点与优势。 FreeRTOS, RT-Thread等主流RTOS的介绍与对比。 RTOS的核心概念：任务、调度、同步、通信。 RTOS下的任务创建、管理与通信实战。 第九章 嵌入式通信协议 串行通信（UART）与并行通信。 网络通信协议（TCP/IP, UDP）。 无线通信技术（Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee）。 物联网通信协议（MQTT, CoAP）。 CAN总线在工业领域的应用。 各类通信协议的实现与应用案例。 第十章 嵌入式系统性能优化与调试 代码性能优化技巧（算法优化, 内存管理）。 功耗管理与低功耗设计。 嵌入式系统常用调试方法与工具（逻辑分析仪, 示波器）。 性能瓶颈分析与定位。 第十一章 嵌入式系统安全 嵌入式系统安全威胁与攻击方式。 硬件安全（信任根, 安全启动）。 软件安全（代码审计, 加密解密）。 嵌入式设备安全加固策略。 第四部分：综合实战项目 第十二章 智能家居控制器开发 基于嵌入式Linux和RTOS的智能家居中控系统设计。 传感器数据采集与处理。 远程控制与状态监测。 Wi-Fi/MQTT通信实现。 第十三章 工业数据采集与监控系统 基于嵌入式Linux和CAN总线的工业现场数据采集方案。 PLC（可编程逻辑控制器）通信接口开发。 上位机软件的开发与数据可视化。 第十四章 嵌入式GUI应用开发 基于Qt Embedded的嵌入式设备人机交互界面设计。 触摸屏驱动与事件处理。 多媒体功能集成。 结语 本书的内容经过精心设计和编排，力求在逻辑上清晰，在技术上严谨，在实践上可行。我们希望通过本书的学习，读者不仅能够掌握嵌入式开发所需的基础知识和关键技能，更能激发对嵌入式技术的热情，独立思考，勇于创新，在嵌入式开发的广阔天地中创造属于自己的价值。 嵌入式开发是一个不断发展变化的领域，技术更新迭代非常迅速。本书提供的是一个扎实的基础和通用的方法论，读者在掌握了本书的内容后，可以根据自己的兴趣和职业发展方向，进一步深入学习特定的技术或平台。 我们诚挚地邀请您一同踏上这段激动人心的嵌入式开发之旅！ 目标读者 电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的在校学生。 希望转入嵌入式开发领域的技术人员。 致力于物联网、智能硬件、工业控制等领域的工程师。 对嵌入式系统开发感兴趣的爱好者。 学习本书，您将能够： 理解嵌入式系统的基本原理和工作方式。 熟练掌握嵌入式开发环境的搭建和使用。 深入理解嵌入式Linux系统的构建和驱动开发。 掌握实时操作系统（RTOS）的设计与应用。 学会嵌入式系统的通信协议实现。 掌握嵌入式系统的性能优化和调试技巧。 具备完成典型嵌入式项目的开发能力。

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另一个让我感到缺失的维度，是关于工具链的深度应用。对于嵌入式开发而言，调试工具往往比代码本身更重要，因为资源的稀缺性使得传统的调试手段（如大量的日志输出）变得不可行。我热切希望能看到关于Platform Builder集成调试器（Debugger）的精细用法，比如如何设置硬件断点、如何利用内存视图监视特定寄存器的变化，以及如何分析崩溃转储文件（Dump Files）来定位内核级的错误。这本书中关于工具的使用，仅停留在“如何编译和烧写”的基础层面，对于那些真正需要深入系统内部排查疑难杂症的场景，它提供的帮助微乎其微。我更希望看到如何利用这些工具来分析启动时间、优化代码的加载速度，或者如何通过性能分析器识别热点代码段。这本书更像是教你如何使用一个功能齐全的IDE，而不是如何用它来驾驭一个资源受限的、对性能要求苛刻的操作系统内核。因此，它更适合作为初次接触CE环境的概述，但绝非进阶优化或疑难排解的宝典。

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从我更偏向于底层硬件交互的角度来看，这本书在设备驱动（Device Driver）部分的论述显得尤为单薄。在嵌入式开发中，驱动是连接操作系统与特定硬件的桥梁，其稳定性和效率直接决定了整个系统的健壮性。我期待这本书能深入讲解WDM（Windows Driver Model）在CE环境下的简化实现，特别是关于总线（如SPI、I2C）的驱动框架如何搭建，以及中断服务程序（ISR）的设计原则，包括如何处理上下文切换和同步问题。书里只是简略地提到了如何使用“驱动模板”来生成一个基本的框架，但对于如何处理复杂的外设冲突、如何进行DMA（直接内存访问）的高效配置，以及如何编写符合实时性要求的驱动代码，完全没有着墨。这种对核心驱动机制的“避而不谈”，使得这本书在构建需要高度稳定性和自定义外设支持的工业级应用时，显得力不从心。它未能提供构建可靠嵌入式系统的关键知识模块。

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这本书的封面设计，初看之下就给我一种专业而又略带怀旧的气息。我知道Windows CE这个平台虽然在当下的移动设备市场声量不大，但它在工业控制、嵌入式医疗设备以及早期的掌上电脑领域，绝对是浓墨重彩的一笔。我原本期望能从这本书中找到一些关于早期ARM架构处理器如何引导操作系统、内存管理机制在资源受限环境下的独特实现，亦或是针对WinCE特有的Kernel/HAL层的深入剖析。然而，当我翻开第一章，期望中的底层技术细节和汇编级的魔术并没有出现。它似乎更倾向于一个高层次的概览，描述了操作系统在不同硬件平台上的移植流程，侧重于介绍文件系统结构和标准的API调用方式，这对于一个有着多年Linux嵌入式经验的开发者来说，显得有些不够“硬核”。我尤其想了解一下，在那个百花齐放的嵌入式时代，微软是如何权衡实时性与通用性的，书里却只泛泛而谈了“实时扩展包”的概念，没有给出任何具体案例来支撑其架构优势。这让我感觉，这本书更像是一本面向项目经理或初级测试工程师的快速入门手册，而非真正希望深入理解CE内核的工程师的案头必备。对我而言，缺少了对BSP（板级支持包）定制化过程的详尽分解，确实是一个不小的遗憾。

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阅读体验上，这本书的排版和插图质量，也暴露出一些时代局限性，但这并非最主要的问题。更让我感到困惑的是，它在讨论特定API函数时，引用的是非常早期的SDK版本文档，缺乏对后续补丁和更新的兼容性说明。例如，书中详细描述了某网络协议栈的配置方法，但这些方法在后续的CE版本中已经被更安全、更现代的接口所取代。这使得我不得不花费大量时间去交叉验证书中所述的配置参数是否仍然有效。我原本期待能看到一些关于跨平台兼容性讨论的内容，比如如何设计代码以最小化对特定硬件抽象层的依赖，或者在WinCE向更现代的嵌入式OS迁移过程中，哪些设计模式是可复用的。这本书在这方面是沉默的，它似乎只停留在那个特定时间点的技术栈上，对于后来的开发者，特别是需要维护遗留系统的工程师来说，缺乏必要的“生存指南”。它没有教会我如何“向前看”，而是固执地将我拉回了那个特定的历史瞬间。

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这本书的章节编排逻辑，坦白说，让我感到有些跳跃和不连贯。我本以为它会遵循一个传统的嵌入式系统开发路径，比如从硬件初始化讲起，逐步过渡到驱动模型，再到上层应用框架的构建。然而，它似乎将大量的篇幅放在了用户界面（UI）的构建上，特别是对于一些Windows Mobile时代的标准控件库的使用技巧进行了详细的图文演示。这部分内容，虽然对于当时使用.NET Compact Framework进行快速应用开发的工程师来说或许很有价值，但对于追求系统底层优化和性能调优的我来说，显得有些“华而不实”。我正在寻找的是如何有效管理CE的虚拟内存和物理内存的策略，比如页交换机制在低内存环境下的表现，或者如何利用Platform Builder的工具链进行深度调试和性能剖析。遗憾的是，这些与系统性能紧密相关的核心内容，在全书中几乎没有得到应有的重视。它更像是一本关于“如何在CE上做出漂亮应用”的指南，而非“如何高效地驾驭CE平台”的教科书。这种侧重点的偏差，使得这本书对于想要进行深度定制和优化工作的资深开发者，价值大打折扣。

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