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出版者:Silicon Pr

作者:M. T. Skinner

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1992-01

价格:USD 39.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780929306117

丛书系列:

图书标签:

• C++
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• 计算机

《嵌入式系统实战：从理论到实践的深度探索》 内容概述： 《嵌入式系统实战：从理论到实践的深度探索》是一本专为希望深入理解并掌握嵌入式系统开发技术的读者量身打造的权威指南。本书不局限于某个特定硬件平台或编程语言，而是从更宏观、更具普遍性的角度，系统地剖析嵌入式系统的设计原理、开发流程、关键技术以及实际应用。它旨在帮助读者建立扎实的理论基础，同时辅以大量贴合实际的案例和工程实践，使其能够独立设计、开发和优化各类嵌入式系统。 本书涵盖了嵌入式系统开发的核心要素，从基础的硬件知识、微控制器架构，到复杂的实时操作系统、通信协议，再到高级的应用开发和系统优化，层层递进，确保读者能够全面掌握嵌入式领域的精髓。本书的独特之处在于其强调“实战”，每一个理论概念的讲解都紧密结合实际操作，通过精心设计的实验和项目，引导读者动手实践，将抽象的知识转化为具体的技能。 详细章节解析： 第一部分：嵌入式系统基础与硬件原理 第一章：嵌入式系统概览与发展趋势 什么是嵌入式系统？其核心特征与应用领域。 嵌入式系统与通用计算机系统的区别与联系。 当前嵌入式技术的热点与未来发展方向，如物联网（IoT）、人工智能（AI）在嵌入式领域的应用、边缘计算等。 嵌入式系统工程师的角色与必备技能。 第二章：微控制器（MCU）核心架构与工作原理 CPU（中央处理器）的核心指令集、流水线、中断机制。 内存体系（RAM、ROM、Flash）的组织结构与工作方式。 寄存器、总线、时钟系统等硬件关键组成部分。 典型MCU架构（如ARM Cortex-M系列）的详解，包括其优势与特点。 第三章：嵌入式系统常用外设接口与通信协议 GPIO（通用输入/输出）的配置、控制与应用。 定时器/计数器的原理、工作模式（PWM、捕捉等）及实际应用。 ADC（模数转换器）与DAC（数模转换器）的原理、采样与量化。 串行通信接口：UART/USART（通用同步/异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路互联）的总线原理、通信方式、时序与实际应用。 并行通信接口。 其他常用接口：USB、CAN（控制器局域网）、Ethernet等（根据内容侧重可深入介绍）。 第四章：嵌入式硬件设计基础 原理图设计的基本原则与常用元器件选型。 PCB（印刷电路板）设计基础，包括布局、布线、电源规划、信号完整性初步探讨。 电源管理：稳压、滤波、低功耗设计。 时钟源设计与稳定性。 调试接口（JTAG/SWD）的原理与使用。 第二部分：嵌入式软件开发与核心技术 第五章：嵌入式C语言编程进阶 C语言在嵌入式开发中的重要性与特点。 指针、内存管理（malloc/free，内存池）、位操作的深入讲解与陷阱规避。 结构体与联合体的高级应用，位段的使用。 宏定义与预处理器指令的高级技巧。 函数指针与回调函数的实现。 可变参数函数的实现。 内联函数与汇编嵌入。 第六章：嵌入式开发环境与工具链 交叉编译器的原理与配置。 常用的集成开发环境（IDE），如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, STM32CubeIDE等。 调试器（Debugger）的使用技巧：断点、单步、观察变量、内存查看、逻辑分析仪的使用。 版本控制系统（如Git）在嵌入式项目中的应用。 构建系统（如Makefile, CMake）的基础。 第七章：中断系统与异常处理 中断的产生、向量表、中断服务程序（ISR）的设计。 中断优先级、嵌套中断、中断屏蔽。 异常（如总线错误、非法指令）的产生与处理机制。 软件中断（SWI）的应用。 第八章：嵌入式实时操作系统（RTOS）入门与应用 RTOS的核心概念：任务、调度器、信号量、互斥锁、消息队列、事件标志。 任务创建、删除、阻塞、唤醒。 多种调度算法（优先级调度、时间片轮转调度）的原理与比较。 RTOS在多任务并发、资源共享、实时性保障方面的作用。 FreeRTOS, RT-Thread等主流RTOS的API介绍与基本使用。 第九章：设备驱动程序开发 设备驱动程序在嵌入式系统中的作用。 通用驱动程序设计模式。 面向特定硬件的驱动程序开发：GPIO, Timer, UART, SPI, I2C等常用外设的驱动实现。 中断驱动与轮询驱动的对比与选择。 DMA（直接内存访问）在提高数据传输效率中的应用。 第三部分：高级主题与项目实践 第十章：嵌入式系统通信协议栈 TCP/IP协议族在嵌入式系统中的应用。 HTTP, MQTT, CoAP等物联网通信协议的原理与实现。 蓝牙（Bluetooth）、Wi-Fi等无线通信技术的嵌入式应用。 CAN总线在汽车电子、工业自动化等领域的应用。 LwIP (Lightweight IP) 等嵌入式TCP/IP协议栈的介绍。 第十一章：文件系统与存储管理 嵌入式系统中对文件系统的需求。 Flash存储器的特性与使用注意事项。 FATFS, LittleFS等嵌入式文件系统的原理与使用。 NAND Flash, NOR Flash的擦写、管理。 EEPROM与FRAM的应用。 第十二章：嵌入式系统功耗管理与优化 低功耗设计的重要性。 MCU的各种低功耗模式（Sleep, Deep Sleep等）。 功耗分析工具与方法。 硬件与软件协同的功耗优化策略。 电源域管理。 第十三章：嵌入式系统安全基础 嵌入式系统面临的安全威胁。 硬件安全模块（HSM）与安全启动（Secure Boot）。 数据加密与解密（AES, RSA等）在嵌入式中的应用。 固件更新（OTA）的安全机制。 访问控制与权限管理。 第十四章：实战项目案例分析与设计 本书将提供多个不同难度和应用领域的实战项目，例如： 智能家居传感器节点： 使用MCU采集温度、湿度等环境数据，通过低功耗无线技术（如BLE）发送至网关。 工业数据采集终端： 采集多个传感器数据，通过CAN总线或Ethernet传输，并进行本地存储。 简单的实时控制系统： 实现一个带有RTOS的电机控制系统，精确控制转速与位置。 基础的物联网网关： 接收多个设备的传感器数据，进行汇总并上传至云平台。 每个项目将详细阐述设计思路、硬件选型、软件架构、关键模块实现、调试过程和优化方法。 通过项目实战，读者将有机会将前述章节中学到的理论知识和技术技能融会贯通，并解决实际工程问题。 第十五章：嵌入式系统测试与调试策略 单元测试、集成测试、系统测试。 测试用例的设计与执行。 逻辑分析仪、示波器等调试工具的高级使用。 内存泄露与栈溢出检测。 性能分析与瓶颈定位。 本书特色： 理论与实践的深度融合： 每一章节的理论讲解都伴随具体的代码示例、电路图或调试截图，引导读者在实践中学习。 丰富的项目案例： 从基础的传感器节点到复杂的网络通信设备，本书提供了多个完整且具有代表性的实战项目，帮助读者快速上手。 系统性的知识体系： 覆盖了嵌入式系统开发的硬件、软件、操作系统、通信、安全等多个核心领域，构建全面的知识图谱。 面向工程师的实用指南： 强调解决实际工程问题的方法论，注重代码质量、系统稳定性、功耗优化和调试效率。 强调原理与通识性： 避免过度依赖特定供应商的工具链或库，而是深入讲解底层原理，使读者能够举一反三，适应不同的硬件平台。 清晰的结构与逻辑： 章节安排循序渐进，由浅入深，确保读者能够逐步掌握复杂的技术概念。 目标读者： 本书适合具有一定C语言基础，对计算机硬件有基本了解，并希望深入学习嵌入式系统开发的工程师、技术人员、在校学生以及嵌入式系统爱好者。无论您是刚刚入门，还是希望提升技能，本书都将是您不可或缺的得力助手。通过本书的学习，读者将能够自信地投身于各种嵌入式项目的设计与开发，为智能硬件、物联网、工业自动化等领域的创新贡献力量。

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这本书简直是为我这种编程小白量身定做的“救星”！我记得我刚开始接触C++的时候，面对那些密密麻麻的语法和晦涩难懂的概念，简直是寸步难行。网上找的那些教程，要么讲得太浅，一到实际操作就卡壳，要么就是直接堆砌一堆专业术语，让人看了就头大。直到我翻开了这本厚重的“砖头”，才发现真正的入门宝典原来是这个样子。它没有一开始就试图把我推到复杂的模板元编程或者操作系统底层去，而是非常耐心地，从最基础的变量、数据类型开始讲起，每一个知识点的引入都像是带着你慢慢爬坡，而不是直接把你扔到山顶上吹冷风。尤其是对于初学者最容易混淆的指针和引用，作者竟然能用那么清晰的比喻和详尽的图示来解释，让我这个曾经闻“指”色变的人，竟然能理直气壮地说自己搞懂了它们之间的区别和联系。读完前几章，我第一次对自己学习编程的能力产生了信心，感觉那些曾经像迷雾一样的编程世界，终于有了一束清晰的光照亮了前方的路。这不仅仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的大师在耳边循循善诱，让人在掌握硬核技能的同时，还不至于感到枯燥和挫败。

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说实话，这本书的内容深度和广度，绝对超出了我当初购买时对一本入门级教材的预期。我原本以为它会停留在C++98的范畴，应付一下基础的面试需求就足够了，但真正深入阅读后，我惊讶地发现它对现代C++特性的覆盖是如此全面和及时。特别是关于智能指针（`unique_ptr`, `shared_ptr`）以及移动语义（rvalue references）的讲解，简直是教科书级别的示范。作者没有仅仅停留在“这是新特性，请使用它”的层面，而是深入剖析了引入这些特性的历史背景和它们在解决资源泄漏、提高性能方面的实际价值。我特别欣赏它在讲解面向对象设计原则时，那种严谨的逻辑推导过程，它不是简单地告诉你“应该怎么做”，而是通过大量的反例和正例对比，让你深刻理解“为什么”要这么做。这种对底层原理的挖掘和对现代实践的紧密结合，使得这本书的价值远远超过了单纯的语法参考手册。读完之后，我感觉自己看待C++代码的视角都提升了一个档次，不再满足于让代码“能跑起来”，而是开始追求代码的“健壮性”和“优雅性”。

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这本书的排版和组织结构，简直是强迫症患者的福音，每一次翻阅都是一种享受。我手中拿的这个版本，纸张质量上乘，内页的墨迹清晰锐利，即便是长时间盯着那些复杂的代码块，眼睛也不会感到明显的疲劳。更值得称赞的是其逻辑的连贯性。作者似乎非常清楚读者的认知曲线，每一个章节的衔接都像是精心设计的多米诺骨牌，前一个知识点为后一个知识点的深入学习铺平了道路。比如，在讲解模板时，它并没有像其他教材那样将模板的复杂性一下子抛出来，而是先通过函数模板帮你建立起泛型编程的初步概念，然后再循序渐进地过渡到类模板，最后才引入最令人望而生畏的SFINAE和模板特化。这种层层递进的教学法，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我甚至发现，很多在其他地方看了好几遍都没弄懂的细节，在本书的特定语境下，突然间就豁然开朗了。它就像一把精密的钥匙，恰到好处地打开了那些曾经紧锁的知识之门。

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对于有一定C++基础，但想系统性地查漏补缺、提升到“专家”级别阅读的人来说，这本书依然具有不可替代的地位。我曾尝试用一些更现代、更轻薄的电子书来替代它作为日常参考，但很快就放弃了。原因很简单，在需要深入理解某个复杂特性——比如虚函数表的工作机制、`const`和`constexpr`的演进关系、或者复杂运算符重载的“陷阱”时，只有这本书能提供那种深入骨髓、不留死角的解析。它的论述风格非常务实，很少出现那种为了追求简洁而牺牲准确性的情况。即便是对于那些标准库中看似简单的函数，它也会追溯到其设计哲学和性能考量。我尤其欣赏它在讲解迭代器概念时，对“值语义”和“引用语义”的区分，这对于理解STL容器的底层操作至关重要。这本书更像是给一个有经验的工程师提供的“参考圣经”，在你遇到那些模糊不清、标准描述也模棱两可的问题时，它总能提供一个清晰、权威的落脚点，让你能够坚定地做出技术决策。它值得被放在手边，随时翻阅，而不是仅仅被束之高阁。

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坦白说，这本书的份量确实让人望而生畏，但它的价值绝对配得上它占据我书架的空间。我记得有一次在做一个涉及到多线程并发的项目时遇到了棘手的死锁问题，当时我翻遍了手头所有快速参考手册都收效甚微。抱着试一试的心态，我翻到了这本书关于标准库并发组件的那一章。结果，我不仅找到了关于互斥量（mutexes）和条件变量（condition variables）的权威解释，更重要的是，作者用非常严谨的语言和示例代码，阐释了如何正确地使用RAII原则来管理锁的生命周期，避免了资源未释放的陷阱。这本书的厉害之处就在于，它不仅仅教你C++的“语法”，更重要的是教你如何用C++的“思维”去构建健壮的系统。它对异常安全性的探讨极其深刻，这一点在编写需要高可靠性的大型软件时至关重要。很多同类书籍只是简单提及异常处理，而这本书则将其提升到了一个设计原则的高度来审视，让我对编写“不出错”的代码有了更深的敬畏和理解。

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