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出版者:北京邮电大学出版社

作者:朱珍民、隋雪青、段斌

出品人:

页数:279

译者:

出版时间:2006-12

价格:29.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787563513628

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式系统
• 实时操作系统
• μC/OS
• FreeRTOS
• ARM
• 应用开发
• 嵌入式开发
• 操作系统原理
• 嵌入式软件
• 实践教程

好的，根据您的要求，这是一本图书的简介，不涉及《嵌入式实时操作系统及其应用开发》的内容。 --- 书名： 《面向工业物联网的边缘计算架构与实践》 引言 随着物联网技术的深入发展，数据处理的重心正从云端逐步向网络边缘迁移。工业物联网（IIoT）的复杂性、实时性要求以及海量数据的爆发式增长，使得传统的中心化云计算模式面临瓶颈。边缘计算作为一种分布式计算范式，通过在数据源附近部署计算和存储资源，极大地提高了响应速度、保障了数据安全，并优化了带宽利用率。本书旨在系统阐述面向工业物联网场景的边缘计算架构、关键技术、主流框架及其在实际工业环境中的应用部署。 第一部分：工业物联网与边缘计算基础 本部分首先构建起读者对现代工业物联网环境的全面认知。我们将深入探讨工业现场的典型数据采集设备、通信协议（如 OPC UA、MQTT、Modbus TCP/IP）及其数据流的特点。随后，重点剖析边缘计算的必要性，将其定位为解决工业实时性、可靠性和安全性的关键技术。 1.1 工业物联网环境的复杂性： 深入分析传感器网络拓扑、异构设备集成、数据采集与清洗的挑战。探讨工业生产环境中的网络延迟敏感性、数据完整性要求以及对高可用性的苛刻标准。 1.2 边缘计算的核心概念与模型： 界定边缘计算与云计算、雾计算的区别与联系。详细介绍主流的边缘计算参考架构，包括设备层、边缘网关层、近端处理层和远端云平台的协作模型。重点分析边缘节点的计算、存储和网络能力模型。 1.3 实时性与确定性需求： 在工业控制场景中，延迟和抖动是不可接受的。本章将阐述如何通过边缘计算来满足毫秒级的实时数据处理需求，并探讨确保系统确定性的技术策略，如本地缓存、快速决策回路的建立。 第二部分：边缘计算关键技术栈 构建一个高效、可靠的工业边缘平台，需要掌握一系列关键支撑技术。本部分将聚焦于操作系统、容器化技术、数据管理和通信机制在边缘环境中的特定实现。 2.1 边缘计算节点操作系统选型与优化： 工业边缘节点对资源占用、启动速度和稳定性有极高要求。本章将对比分析轻量级操作系统（如嵌入式 Linux 发行版、特定的 RTOS 衍生版本）在边缘场景下的优劣，并指导读者进行内核裁剪和系统优化，以适应资源受限的环境。 2.2 容器化技术在边缘的部署策略： Kubernetes (K8s) 及其轻量级变种（如 K3s、MicroK8s）已成为边缘计算编排的主流。详细介绍如何设计面向边缘环境的容器镜像，实现应用的快速部署、弹性伸缩与故障自愈。重点探讨边缘场景下的服务网格（Service Mesh）应用，用以管理跨边缘节点的复杂服务间通信。 2.3 边缘数据管理与一致性： 数据在边缘节点的采集、预处理、存储和同步是核心挑战。介绍如何在资源有限的边缘侧实现高效的时间序列数据库（TSDB）部署。重点讨论边缘与云端之间的数据同步策略，包括增量同步、冲突解决机制以及本地数据持久化的最佳实践。 2.4 边缘智能部署：联邦学习与模型轻量化： 阐述如何将人工智能模型部署到边缘设备上进行实时推理。讲解模型剪枝、量化等轻量化技术，以适应边缘节点的处理能力。此外，深入探讨联邦学习（Federated Learning）在保护工业数据隐私和实现分布式模型训练中的应用。 第三部分：边缘计算平台架构与开发实践 本部分将理论与实践相结合，指导读者构建和管理实际的工业边缘计算平台。 3.1 边缘平台架构设计原则： 强调“云边协同”的设计理念。从功能划分上，明确边缘节点的职责边界（如数据清洗、本地决策、协议转换）与云中心的职责（如全局调度、长期存储、模型训练）。介绍平台组件的解耦与模块化设计。 3.2 边缘应用开发生命周期管理（ALM）： 在工业环境中，应用的更新和维护必须以不中断生产为前提。详细介绍零停机部署（Zero Downtime Deployment）技术在边缘场景下的实现方法。讨论如何利用 CI/CD 管道自动化边缘应用的测试、签名和安全部署流程。 3.3 边缘计算的安全防护体系： 工业控制数据的安全性至关重要。本章系统介绍从硬件信任根到应用层面的全栈安全策略。包括安全启动、基于角色的访问控制（RBAC）、TLS/DTLS 证书管理，以及针对边缘节点的物理篡改防护技术。 3.4 案例分析：智能制造与预测性维护： 通过一个完整的智能制造场景案例，演示如何集成振动传感器数据、利用边缘计算进行实时状态监测和故障预警。具体展示数据预处理、本地推理模型的调用流程，以及与上层 MES/ERP 系统的对接方式。 第四部分：未来趋势与挑战 展望边缘计算在工业领域的发展方向，包括对时间敏感网络（TSN）的集成、更高程度的自治能力，以及安全隔离技术的进一步深化。 结语 本书旨在为工业软件工程师、系统架构师以及从事智能制造转型的技术人员，提供一套完整、可操作的边缘计算知识体系。通过掌握这些前沿技术和实践方法，读者将能够设计和部署出更具韧性、更高效能的下一代工业物联网解决方案。 ---

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**评价二：** 我是一个有着几年嵌入式开发经验的工程师，平时主要接触的是裸机开发或者一些简单的Linux应用。接触到这本书，我最大的感受是它填补了我知识体系中的一个重要空白——RTOS的深度应用。书中在基础概念的阐述之后，立刻切入了实际开发中的常见问题和解决方案。比如，在网络通信部分，书中详细讲解了如何在RTOS环境下实现TCP/IP协议栈，并结合了实际的通信场景，给出了代码框架和关键API的使用说明。这对于我过去只能依赖现成的库函数，却不甚了解其内部原理的情况，是极大的提升。另外，书中关于文件系统和存储管理的章节，也让我受益匪浅。在一些资源受限的嵌入式设备上，如何高效地管理存储空间，如何处理断电保护等问题，书中都给出了非常详尽的分析和建议。我特别喜欢书中对功耗优化方面的讨论，在很多嵌入式项目中，低功耗都是一个至关重要的考量因素，而这本书提供了不少实用的策略和方法，让我可以更好地优化产品的能耗表现。

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**评价五：** 我是一名经验丰富的嵌入式软件架构师，日常工作中需要为复杂的嵌入式系统设计和规划软件架构。这本书为我提供了一个非常宝贵的视角。书中对于RTOS在不同应用领域的深度分析，比如工业自动化、航空航天、医疗设备等，让我能够更清晰地认识到RTOS在这些关键领域的核心作用，以及它们对实时性和可靠性提出的特殊要求。书中对RTOS选型、移植、以及性能优化的探讨，都达到了相当高的专业水准。我尤其欣赏书中对于RTOS与硬件平台深度融合的分析，比如在多核处理器环境下的实时调度、中断管理以及 Cache 的一致性问题，这些都是在设计大型嵌入式系统时必须考虑的关键因素。书中提供的案例分析，也让我能够更直观地理解如何在实际项目中应用RTOS，并解决一些棘手的技术难题。这本书无疑为我提供了更广阔的视野和更深入的洞察。

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**评价四：** 我是一名学生，目前正在攻读嵌入式专业的研究生。在寻找合适的RTOS参考资料时，我被这本书的内容深深吸引。它不仅提供了扎实的理论基础，更重要的是，它将理论与实践紧密结合，让我能够更好地理解和应用所学知识。书中对实时任务调度算法的详细分析，包括优先权继承、优先级倒置等经典问题，并给出了具体的解决方案，这对于我进行更深入的研究非常有帮助。此外，书中对于嵌入式系统中的异常处理和故障诊断的讨论，也非常到位。在实际开发中，如何快速定位和解决问题，往往是影响项目进度的关键。这本书提供的思路和方法，让我受益匪浅。我还发现，书中对于一些高级RTOS特性的讲解，比如分布式实时系统、实时通信协议等，也触及到了我未来研究的方向，让我对整个嵌入式系统开发的复杂性和前沿性有了更深刻的认识。

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**评价一：** 这本书着实让我眼前一亮，虽然我并非嵌入式领域的科班出身，但书中对概念的讲解却异常清晰易懂。作者并没有一开始就抛出大量晦涩难懂的技术术语，而是循序渐进地从最基础的实时性概念讲起，比如中断、任务调度、优先级等等，这些都是理解实时操作系统（RTOS）的基石。我尤其欣赏的是，书中并没有停留在理论层面，而是通过丰富的实例，将抽象的概念具象化。例如，在讲解任务切换时，作者生动地描绘了一个场景，让人能直观地感受到不同任务之间是如何协同工作的。此外，对于信号量、互斥锁等同步机制的解释，也搭配了贴合实际的场景，比如多个传感器数据需要被同一个处理单元读取，这时候如何避免数据冲突，书中给出了非常实用的指导。更重要的是，书中对于不同RTOS的对比分析，虽然没有深入到具体代码层面，但对于初学者来说，已经足够了解它们各自的优劣势，以及在不同应用场景下如何进行选择。这种“授人以渔”的教学方式，让我觉得这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的老师在耐心教导。

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**评价三：** 坦白说，在拿到这本书之前，我对“嵌入式实时操作系统”这个概念是有些模糊的。只知道它和普通的操作系统不一样，但具体体现在哪里，我并没有清晰的概念。这本书彻底改变了我的认知。从第一个章节开始，作者就用一种非常接地气的方式，解释了为什么我们需要RTOS，以及它与通用操作系统的核心区别。书中的例子非常巧妙，比如在一个智能家居系统中，温湿度传感器需要实时采集数据并反馈给控制器，而同时控制器还需要响应用户的指令，这时RTOS就显得尤为重要，因为它能保证高优先级的任务（如传感器数据采集）不被低优先级的任务（如用户界面更新）阻塞。书中对中断处理、任务同步、内存管理等方面的讲解，都非常深入，并且结合了很多实际的硬件平台。我尤其欣赏的是，书中并没有局限于某一种特定的RTOS，而是对几种主流的RTOS进行了对比分析，这让我能够站在一个更高的维度去理解RTOS技术的发展和应用。

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