基于聚芯SoC的嵌入式系统设计

基于聚芯SoC的嵌入式系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京邮电大学出版社
作者:张志敏
出品人:
页数:268
译者:
出版时间:2006-10
价格:36.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787563513260
丛书系列:
图书标签:
  • 嵌入式系统
  • SoC
  • 聚芯
  • 硬件设计
  • 软件开发
  • ARM
  • 嵌入式Linux
  • 系统设计
  • 电子工程
  • 计算机硬件
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具体描述

本书主要阐述“聚芯SoC”的组成原理及其嵌入式应用开发(包括开发工具和系统软件),从计算机系统结构角度深入浅出地陈述了基于龙芯CPU核的拥有完全自主知识产权的高端通用化“聚芯SoC”特点,全书按“聚芯SoC” 的结构与原理、嵌入式系统常见外围设备与硬件设计、嵌入式系统的开发工具与软件开发等三部分展开,共分13个章节,揭示了高档SoC芯片的工作机理,使广大高校师生、工程技术人员能够透彻理解片上集成系统知识。通过 “聚芯SoC”的介绍,读者能充分掌握和加强巩固计算机组成原理的专业知识,本书可以作为高等院校计算机、电子等专业的辅助教材或硬件实验室参考书。本书不仅深刻剖析了S0c芯片的设计方法学,而且给出了计算机系统超微小型化的技术途径,让更多的人了解SOC芯片特点及其嵌入式应用示范开发,使国产高档SoC芯片更广泛地应用于数字电视、汽车电子、武器型号、手持终端、视频监控、身份识别、电子导航、工控/数控、医疗器械、瘦客端等领域,为信息产业低成本化和国防装备现代化发挥巨大作用。

嵌入式系统设计前沿探索:面向新一代物联网与边缘计算的实践指南 本书简介 本著作深度聚焦于当前嵌入式系统设计领域的核心挑战与前沿技术,旨在为工程师、研究人员及高级院校学生提供一套系统、深入且高度实用的设计方法论与实践案例。它超越了对单一硬件平台的简单介绍,而是着眼于构建未来驱动型、高能效、高可靠性的复杂嵌入式应用。 第一部分:架构演进与系统级思维重塑 在深入技术细节之前,本书首先确立了现代嵌入式系统设计的宏观视角。我们探讨了从传统微控制器(MCU)到高性能异构计算平台(如MPSoC、FPGA与GPU融合架构)的演进路径。 1.1 异构计算平台的选型与权衡: 详细分析了不同处理器核心(如Cortex-A/R/M系列、专用DSP核、可编程逻辑单元)在功耗、实时性、吞吐量和开发复杂度之间的权衡。重点讨论了如何基于特定应用场景(如工业控制、自动驾驶感知、高性能边缘AI)进行合理的硬件选型。本书提供了一套系统的“需求-架构匹配度”评估框架。 1.2 软件定义硬件(SDH)范式: 阐述了如何通过可重构硬件(如FPGA或eFPGA集成)实现功能的热更新与性能优化。内容涵盖了高层次综合(HLS)工具的使用流程、IP核的定制化开发,以及如何利用硬件描述语言(VHDL/Verilog)与C/C++代码的协同设计,以最大限度地释放并行处理能力。 1.3 实时性保障的深度剖析: 区别于通用操作系统,本书对硬实时和软实时系统的设计进行了详尽的辨析。我们深入探讨了实时操作系统(RTOS)的任务调度机制(如固定优先级继承、抢占式调度)、中断延迟的量化分析,以及如何通过硬件特性(如缓存锁定、内存保护单元MPU/MMU配置)来保证关键任务的确定性执行。 第二部分:高效能能效比(Performance Per Watt)优化策略 在物联网和移动边缘计算场景下,功耗控制是决定产品生命周期的关键因素。本书提供了从硬件配置到软件执行层面的全栈能效优化技术。 2.1 动态功耗管理(DPM)与时钟门控: 详细讲解了现代SoC内部的电源域划分、电压频率调节(DVFS)策略的实现。我们不仅介绍了操作系统的DPM接口,更深入到固件层面对电源管理单元(PMU)寄存器的直接操作,以实现精细化的工作模式切换。 2.2 内存系统对能效的影响: 内存访问是嵌入式系统中最耗能的操作之一。本书分析了不同类型内存(SRAM、DDR4/LPDDR5)的能耗特性,并重点阐述了如何通过优化数据局部性、使用片上高速缓存(Cache)的替换策略、以及引入内存保护机制(如ECC)来平衡性能与能耗。 2.3 低功耗外设接口设计: 涵盖了如何有效配置和使用低功耗通信接口(如SPI、I2C、低功耗蓝牙BLE)及其唤醒机制。讲解了“深度睡眠”模式下的唤醒源管理和状态保存策略。 第三部分:安全嵌入式系统的构建基石 随着系统复杂度的提升和网络连接的普及,安全性已成为嵌入式设计不可妥协的前提。 3.1 硬件信任根(Root of Trust): 系统地介绍了可信启动(Secure Boot)流程的实现。内容包括OTP/eFUSE的配置、公钥基础设施(PKI)在嵌入式设备中的应用,以及如何利用硬件加密加速器(如AES、SHA引擎)来确保数据传输和存储的机密性与完整性。 3.2 运行时安全机制: 探讨了内存隔离技术(MPU/MMU)在防止代码注入和缓冲区溢出攻击中的作用。详细讲解了“零信任”原则在嵌入式系统中的应用,包括对关键API调用的签名验证和对非法内存访问的实时监控。 3.3 物理安全与侧信道攻击防御: 针对高价值系统的安全需求,本书讨论了传感器融合(如电压、电流、电磁辐射)用于检测物理篡改的方法,并介绍了基本的防侧信道攻击设计原则。 第四部分:面向边缘智能的加速与部署 边缘计算要求嵌入式系统具备实时处理复杂算法的能力,本书针对性地介绍了加速技术。 4.1 深度学习模型的小型化与量化: 讲解了如何利用框架(如TensorFlow Lite Micro, PyTorch Mobile)对模型进行剪枝、量化(INT8/INT4)和优化,以适应资源受限的嵌入式目标平台。 4.2 专用加速器的集成与编程: 重点分析了NPU(神经网络处理单元)或DSP在异构SoC中的作用。内容包括如何使用供应商提供的SDK和驱动程序,将预处理、推理和后处理任务高效地卸载给专用加速器,并管理CPU与加速器之间的数据传输瓶颈。 4.3 统一的运行时环境: 介绍了容器化技术(如轻量级容器或虚拟机监视器)在边缘设备上的应用,如何通过虚拟化技术隔离不同安全等级和生命周期的应用,提高系统的灵活性和维护性。 第五部分:可靠性、可维护性与生命周期管理 嵌入式系统的部署环境往往是不可控的,因此可靠性和远程维护至关重要。 5.1 故障容忍设计: 探讨了硬件冗余(如双核锁步、BIST/LBIST)和软件容错技术(如数据校验码CRC、故障注入与恢复)。重点分析了看门狗定时器(WDT)的有效配置与多层级监控策略。 5.2 OTA(空中下载)与远程诊断: 提供了安全、原子性OTA升级方案的设计蓝图。包括A/B分区备份、回滚机制的实现,以及如何设计高效的遥测(Telemetry)接口,以便在不影响主业务运行的前提下,收集系统健康指标和故障日志。 本书通过大量的系统级设计图示和经过验证的工程实例,旨在培养读者跳出单一组件思维,以系统工程师的视角,设计出适应未来复杂、安全、高性能需求的嵌入式解决方案。它为希望在工业4.0、智能医疗、先进航空电子等领域进行深度研发的技术人员提供了坚实的理论基础和前沿的实践指引。

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读后感

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用户评价

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我是一名嵌入式系统爱好者,一直对如何将高性能SoC(System on Chip)集成到实际的嵌入式产品中感到好奇。“基于聚芯SoC的嵌入式系统设计”这本书,为我提供了一个深入了解这个领域的绝佳机会。我非常期待书中能够详细介绍聚芯SoC的硬件模块,比如它的CPU核心数量、时钟频率、内存接口类型以及各种通信接口(如UART、SPI、I2C、CAN、Ethernet等)的特性。我特别想了解书中是如何讲解SoC的时钟和复位管理机制的,因为这对于嵌入式系统的稳定运行至关重要。在软件层面,我对书中关于如何选择和配置适合聚芯SoC的操作系统(如Linux或RTOS)非常感兴趣。例如,书中是否会涉及Linux的交叉编译环境的搭建,以及如何对Linux内核进行裁剪和优化以适应嵌入式设备的资源限制?此外,书中关于设备驱动程序的编写和调试也是我关注的重点,我希望能够学到如何编写高效、可靠的驱动来驱动SoC的各种外设,从而充分发挥SoC的硬件性能。我也会关注书中关于功耗管理和低功耗设计的讲解,因为许多嵌入式设备都需要在有限的电池续航下工作。如果书中能够提供一些实际的开发案例,例如智能手环、物联网网关或嵌入式视觉系统,来展示聚芯SoC在不同应用场景下的设计和实现,那将极大地提升我的学习兴趣和实践能力。

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这本书的封面设计简洁而专业,散发着一种严谨的技术气息,让我对其中内容的深度和广度充满了期待。作为一名在嵌入式领域摸爬滚打多年的工程师,我深知一款优秀的SoC是构建高性能嵌入式系统的基石,而“聚芯SoC”这个概念的出现,无疑为我们提供了一个全新的视角来审视和设计嵌入式解决方案。我非常好奇书中是否会深入剖析聚芯SoC的内部架构,例如其指令集架构(ISA)的特点、流水线设计、缓存层次结构以及内存管理单元(MMU)的实现细节。这些底层知识对于理解SoC的性能瓶颈、进行高效的代码优化以及进行底层驱动的开发至关重要。同时,我也关注书中关于如何利用聚芯SoC的特定功能模块,例如其集成的DSP(数字信号处理器)或NPU(神经网络处理器),来实现复杂的信号处理算法或人工智能推理。对于嵌入式系统而言,功耗管理和热设计也是不容忽视的挑战,我希望书中能够提供一些关于如何利用聚芯SoC的低功耗模式、动态电压频率调整(DVFS)技术以及电源管理单元(PMU)来优化系统功耗的实用建议。此外,书中对软件与硬件协同设计的阐述,例如如何根据SoC的特性来选择合适的开发工具链、调试方法以及软件架构,也将极大地提升我的设计效率。我非常期待书中能够提供一些具体的开发流程和实践指南,帮助我更好地掌握基于聚芯SoC的嵌入式系统设计方法论。

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我对嵌入式系统中的软件工程实践和开发流程非常重视,一直在寻找一本能够系统性地指导我如何基于现代SoC(System on Chip)进行高效、规范的软件开发的书籍。“基于聚芯SoC的嵌入式系统设计”这本书,为我提供了一个极佳的学习平台。我非常期待书中能够详细阐述软件开发生命周期在嵌入式系统设计中的应用,从需求分析、架构设计到编码实现、测试验证和维护部署。我尤其关注书中关于如何选择和使用合适的嵌入式软件开发工具链,包括交叉编译器、调试器、仿真器以及版本控制系统(如Git)的讲解。我还对书中关于单元测试、集成测试和系统测试的方法和实践非常感兴趣,因为这对于确保嵌入式软件的质量和可靠性至关重要。我特别希望书中能够提供关于嵌入式Linux或RTOS(实时操作系统)的软件工程方法论,例如如何进行模块化设计、如何实现代码重用、以及如何管理软件依赖关系。此外,书中关于持续集成(CI)和持续部署(CD)在嵌入式软件开发中的应用也将是我重点关注的内容,因为这有助于提高开发效率和软件质量。如果书中能够提供一些关于代码规范、静态代码分析和代码审查的指导,那将使它成为一本更全面的软件工程实践指南。我对书中能够通过实际案例,例如嵌入式设备的软件升级机制、OTA(Over-the-Air)更新策略或嵌入式设备的安全更新流程,来展示聚芯SoC在软件工程实践中的应用充满期待。

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我是一名对嵌入式系统充满热情的学生,一直以来都在寻找一本能够系统性地介绍现代嵌入式系统设计理念和实践的书籍。“基于聚芯SoC的嵌入式系统设计”这个书名,让我眼前一亮,因为它直接点出了当前嵌入式技术发展的核心——SoC(System on Chip)。我非常期待书中能够详细介绍聚芯SoC的硬件特性,比如它是否集成了高性能的CPU核心、丰富的I/O接口、以及各种专用硬件加速器。我特别想了解书中是如何讲解SoC的时钟管理和复位机制的,因为这对于保证嵌入式系统的稳定运行至关重要。在软件层面,我对书中关于实时操作系统(RTOS)在聚芯SoC上的移植和应用非常感兴趣。例如,书中会如何讲解RTOS的任务调度、内存管理、以及进程间通信机制,特别是针对聚芯SoC的多核异构架构,会有怎样的优化策略?此外,书中关于驱动程序开发的内容也备受关注,我希望能够学到如何编写高效、可靠的设备驱动,以充分发挥聚芯SoC的硬件性能。例如,书中是否会涉及Linux设备树(Device Tree)的编写和应用,以及如何利用SoC提供的中断控制器和DMA(直接内存访问)控制器来优化数据传输效率?我对书中能够提供一些实际的开发案例,例如智能家居设备、工业传感器节点或车载信息娱乐系统等,来展示如何将聚芯SoC应用于具体的嵌入式产品设计。这本书的出现,无疑将为我打开一扇通往深度嵌入式系统设计的大门。

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这本书绝对是为那些想要深入理解现代嵌入式系统底层运作的开发者量身打造的。我一直对高性能SoC(System on Chip)的集成设计感到着迷,特别是当它涉及到实时操作系统、驱动程序开发以及如何在有限的资源下实现高效的数据处理和通信时。这本书的标题“基于聚芯SoC的嵌入式系统设计”立刻吸引了我,因为它直接触及了当前嵌入式领域的核心技术。我尤其期待书中关于如何利用聚芯SoC的独特架构,例如其多核异构处理能力,来优化嵌入式应用的性能和功耗。是否会详细介绍如何进行SoC的IP核集成、总线协议选择以及时钟域管理?这些都是决定嵌入式系统成败的关键环节。此外,书中对于嵌入式Linux或RTOS(实时操作系统)在聚芯SoC上的移植和优化的讲解,将对我构建稳定可靠的嵌入式软件至关重要。例如,如何针对SoC的特定中断控制器进行中断服务程序的编写,如何在高并发场景下保证任务调度的公平性和实时性,以及如何利用SoC提供的硬件加速器来提升特定算法的执行效率,这些都是我迫切想要了解的内容。我希望书中能够包含一些实际案例,展示如何将理论知识转化为具体的嵌入式产品设计,例如物联网设备的传感器数据采集与传输,或者工业自动化中的实时控制系统。对于那些希望构建下一代智能硬件的工程师来说,这本书无疑是一本宝贵的参考资料,它将帮助我们理解如何在SoC的强大硬件基础上,构建出真正具有竞争力的嵌入式解决方案。我迫不及待地想深入其中,探索聚芯SoC在嵌入式系统设计中的无限可能。

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我是一名对嵌入式系统性能优化有着深刻理解的工程师,一直在寻找一本能够帮助我充分挖掘SoC(System on Chip)潜力的书籍。“基于聚芯SoC的嵌入式系统设计”这个书名,直接点出了我所关注的核心——如何通过精妙的设计和细致的优化,将聚芯SoC的强大性能发挥到极致。我非常期待书中能够深入剖析聚芯SoC的微架构,包括其指令流水线、分支预测、缓存一致性以及内存访问模式,并据此提供具体的代码优化和算法改进建议。我尤其关注书中关于多核异构处理的讲解,以及如何有效地分配任务、管理线程同步,以实现并行计算的最大化收益。在软件层面,我对书中关于如何利用SoC提供的专用硬件加速器,例如GPU(图形处理器)、DSP(数字信号处理器)或NPU(神经网络处理器),来加速特定计算任务(如图像处理、信号分析或AI推理)的讲解非常感兴趣。我还对书中关于实时操作系统(RTOS)的性能调优策略充满期待,例如如何优化任务调度、减少上下文切换开销、以及改进中断响应时间。如果书中能够提供一些关于性能瓶颈分析工具和性能评估方法的指导,那将对我非常有帮助。我也会关注书中关于功耗与性能的权衡,以及如何通过智能的电源管理策略来在保证性能的同时降低功耗。我对书中能够通过实际案例,例如高性能嵌入式计算平台、实时数据处理系统或嵌入式机器学习应用,来展示聚芯SoC在性能优化方面的卓越表现充满期待。

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我是一名专注于嵌入式系统硬件设计的工程师,一直致力于寻找能够深入理解SoC(System on Chip)设计与应用的书籍,以提升我的产品开发能力。“基于聚芯SoC的嵌入式系统设计”这本书的出现,为我提供了一个绝佳的学习机会。我非常期待书中能够详细阐述聚芯SoC的物理层接口、时序特性以及信号完整性方面的设计考量。了解这些内容对于成功地将SoC集成到PCB板上,并确保其稳定可靠地工作至关重要。我特别关注书中关于SoC的时钟树设计和复位策略的讲解,以及如何处理不同时钟域之间的同步问题。这直接关系到整个系统的稳定性和性能。在软件方面,我希望书中能够提供关于如何利用SoC的各个外设接口,例如高性能的ADC(模数转换器)和DAC(数模转换器)来采集和处理模拟信号,以及如何利用SPI、I2C、CAN等通信接口来实现设备之间的高效数据交换。我还对书中关于FPGA(现场可编程门阵列)与SoC协同设计的内容感到好奇,因为这种混合设计的模式在许多高性能嵌入式应用中越来越普遍。如果书中能够提供一些关于PCB布局、电源滤波和EMC(电磁兼容性)设计的实践建议,那么它将成为我案头必备的参考手册。我对书中能够通过实际案例,例如工业自动化控制系统或高性能医疗设备,来展示聚芯SoC在复杂硬件系统中的集成和应用充满期待。

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作为一名经验丰富的嵌入式软件工程师,我一直在寻找能够帮助我掌握前沿SoC设计技术的书籍,而“基于聚芯SoC的嵌入式系统设计”这本书正是我一直在寻找的。我对于SoC内部的复杂性以及如何有效地利用它们来构建高性能、低功耗的嵌入式系统充满了好奇。我非常期待书中能够深入剖析聚芯SoC的体系结构,包括其CPU核心的微架构、缓存一致性协议、内存控制器以及各种片上外设(如SPI、I2C、UART、USB等)的接口设计。了解这些底层细节对于进行高效的软件开发和系统优化至关重要。我尤其关注书中关于嵌入式Linux系统在聚芯SoC上的移植和裁剪过程,以及如何针对SoC的特定硬件资源来优化Linux内核的性能。例如,书中是否会讲解如何配置和使用Linux内核的设备驱动模型,以及如何利用cgroups和namespaces等技术来实现资源隔离和管理?此外,我对书中关于功耗管理和低功耗设计方法的讲解也充满期待。嵌入式系统通常对功耗有严格的要求,我希望书中能够提供一些实用的技术,例如如何利用SoC的电源管理单元(PMU)来控制各个模块的功耗,以及如何通过软件手段来实现动态电压频率调整(DVFS)和待机模式管理。如果书中还能包含一些关于安全启动、加密算法和固件更新的探讨,那就更完美了,因为这些都是现代嵌入式系统安全性的重要保障。

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作为一名对嵌入式软件开发充满热情的研究者,我一直在寻求能够深入理解现代SoC(System on Chip)架构及其在嵌入式系统设计中的应用的书籍。“基于聚芯SoC的嵌入式系统设计”这个书名,精准地抓住了我关注的核心——如何利用先进的SoC平台来构建高效、智能的嵌入式系统。我非常期待书中能够深入探讨聚芯SoC的指令集架构(ISA)以及相关的编译器和汇编器优化技术,以最大化程序的执行效率。同时,我也对书中关于内存管理单元(MMU)和缓存层次结构(Cache Hierarchy)的讲解非常感兴趣,因为这些是影响系统性能的关键因素。我特别希望书中能够详细介绍如何在聚芯SoC上进行嵌入式Linux的移植和定制,以及如何针对SoC的特性来优化内核性能,例如通过调整页大小、内存分配策略以及调度算法。此外,书中关于驱动程序开发的内容也备受关注,我希望能学到如何编写高效、可靠的设备驱动,特别是针对SoC上那些复杂的硬件加速器,例如DSP(数字信号处理器)或AI加速器。我还会关注书中关于功耗管理和低功耗设计策略的阐述,例如如何利用SoC的动态电压频率调整(DVFS)技术以及各种低功耗模式来延长设备的续航时间。如果书中还能包含一些关于实时性保证、多核通信和同步机制的深入讨论,那将对我构建实时嵌入式系统非常有帮助。

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作为一名对嵌入式系统安全性和可靠性有着极高要求的工程师,我一直在寻找一本能够系统性地指导我如何基于高性能SoC(System on Chip)进行安全、可靠的嵌入式系统设计的书籍。“基于聚芯SoC的嵌入式系统设计”这个书名,准确地触及了我最关心的问题。我非常期待书中能够深入探讨SoC的安全特性,例如它是否集成了硬件加密引擎、安全启动模块(Secure Boot)以及内存保护单元(MPU)等,并详细讲解如何利用这些特性来构建安全的嵌入式系统。我对书中关于固件更新和远程管理的机制也充满兴趣,因为这对于保障系统在生命周期内的安全性和可用性至关重要。在可靠性方面,我希望书中能够详细阐述SoC的错误检测和纠正(EDAC)机制,以及如何通过软件手段来增强系统的容错能力。例如,书中是否会涉及看门狗(Watchdog Timer)的设计与应用,以及如何利用SoC提供的调试接口和诊断工具来快速定位和解决系统故障?我还对书中关于异常处理和中断管理的内容非常关注,因为这直接关系到系统的实时性和稳定性。如果书中能够提供一些关于安全编码实践、漏洞分析和防御策略的指导,那将是我极其看重的。我对书中能够通过实际案例,例如工业控制系统、金融支付设备或车载安全系统,来展示聚芯SoC在保障系统安全性和可靠性方面的应用充满期待。

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