ARM嵌入式系统基础与实践

ARM嵌入式系统基础与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京航大
作者:胡伟
出品人:
页数:348
译者:
出版时间:2007-3
价格:32.00元
装帧:
isbn号码:9787811240054
丛书系列:
图书标签:
  • ARM
  • 嵌入式系统
  • 单片机
  • Cortex-M
  • 实践
  • 开发
  • 硬件
  • 编程
  • 物联网
  • 嵌入式开发
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具体描述

本书包括ARM嵌入式基础知识和实践两部分内容,通过.Bootloader衔接在一起。在基础知识部分,不是给出理论,而是讲解原理,并给出应用实例和应用方法;在实践部分,联系实际嵌入式系统和Bootloader源码,详细说明了基本系统的概念及其软硬件实现,并以基本系统基础上扩展的一个实际嵌入式系统开发过程为例,阐述了不使用操作系统的嵌入式系统开发过程、方法和软硬件实现。 内容的编写、选取和安排上以引导读者自学为主,在讲明知识的同时主要给出了知识的学习和应用方法,力求使读者能自己理解和融会贯通地掌握知识,并通过对本书的学习,解决怎样应用嵌入式知识和怎样进行实际嵌入式开发等问题。本书适合高等院校相关专业的本科生、研究生,以及从事嵌入式开发的工程技术人员使用。

《嵌入式系统深度解析:从硬件到软件的全面探索》 本书旨在为读者提供一个对嵌入式系统全面的、深入的理解,涵盖了从底层硬件交互到上层应用开发的整个技术栈。我们不仅仅停留在概念层面,更注重实际操作和工程实践,帮助读者构建坚实的嵌入式开发能力。 第一部分:嵌入式系统基石——硬件核心 本部分将带领读者走进嵌入式世界的硬件层面,揭示其工作原理与设计之道。 微控制器(MCU)架构详解: 我们将以当下主流的微控制器家族为实例,深入剖析其核心架构,包括: CPU核心: ARM Cortex-M系列(如M0、M3、M4、M7)、RISC-V等,讲解指令集、流水线、异常处理机制、中断控制器(NVIC)等。 存储器系统: ROM、RAM、Flash的类型、特点、存取原理,以及内存映射、地址空间规划。 总线与接口: AHB、APB、SPI、I2C、UART、USB等常用总线和接口的协议细节、工作时序、硬件实现。 时钟与电源管理: 时钟树的配置、PLL、低功耗模式的设计与实现。 外围设备接口与驱动开发: 详细讲解各类通用外设的硬件特性、工作模式以及如何编写高效的底层驱动程序。 GPIO: 配置、复用、中断触发。 定时器/计数器:PWM输出、输入捕获、延时定时、脉冲测量。 ADC/DAC: 采样原理、转换精度、多通道处理、数字滤波。 通信接口: SPI(主从模式、DMA)、I2C(地址寻址、多字节读写)、UART(波特率、校验、中断)、CAN(帧格式、总线仲裁)、USB(设备/主机模式、HID、CDC)。 存储器扩展: SD卡、EEPROM、NOR/NAND Flash的接口原理与驱动。 传感器与执行器交互: 介绍常见传感器(温度、湿度、光照、加速度、陀螺仪、GPS)和执行器(电机驱动、继电器、LED)的接口技术与数据采集、控制方法。 第二部分:嵌入式软件开发——从裸机到RTOS 本部分将聚焦于嵌入式软件的开发过程,从最基础的裸机编程到复杂系统的实时操作系统应用。 裸机编程实践: 汇编与C语言混合编程: 讲解如何在C代码中调用汇编,优化关键性能代码。 启动过程分析: 详解程序的链接脚本、中断向量表、栈初始化、外设时钟配置等启动流程。 中断服务函数(ISR)设计: 编写高效、安全的ISR,避免重入、资源竞争。 内存管理: 栈、堆、全局变量、静态变量的生命周期与内存布局。 低级硬件抽象: 封装硬件寄存器操作,提高代码可移植性。 实时操作系统(RTOS)原理与应用: RTOS核心概念: 任务(线程)、任务调度(优先级、时间片轮转)、信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组、内存管理。 主流RTOS剖析: FreeRTOS、RT-Thread、Zephyr等,深入讲解其内核实现机制、API使用。 任务间通信与同步: 如何安全有效地实现多任务之间的数据共享和协同工作。 中断与RTOS的结合: 讲解如何处理中断,将中断事件传递给RTOS任务。 RTOS应用案例: 实际开发中如何利用RTOS解决多任务并发、实时性要求高的场景。 嵌入式软件工程: 模块化设计与代码复用: 如何组织工程结构,编写可维护、可扩展的代码。 调试技巧: 使用仿真器(J-Link, ST-Link)、逻辑分析仪、示波器进行硬件调试,以及软件调试(断点、单步、观察变量、内存查看)。 版本控制与团队协作: Git等工具在嵌入式开发中的应用。 性能优化: 代码效率、内存占用、功耗优化策略。 第三部分:高级主题与应用展望 本部分将触及嵌入式系统更广阔的领域,为读者打开通往更复杂、更智能系统的门扉。 嵌入式Linux开发基础: Linux内核裁剪与配置: 交叉编译工具链、设备树(DTS)的概念与编写。 驱动程序开发: Linux字符设备、块设备、网络设备驱动的编写思路与框架。 文件系统: 嵌入式Linux常用的文件系统(ext4, JFFS2, UBIFS)及其管理。 用户空间应用开发: 跨平台编程、多线程、网络通信(Socket编程)。 嵌入式通信协议栈: TCP/IP协议栈: LwIP等轻量级TCP/IP协议栈的移植与应用。 MQTT、CoAP: 物联网通信协议的原理与实践。 蓝牙(BLE)、Wi-Fi: 无线通信技术的嵌入式应用。 嵌入式系统安全: 安全启动、固件签名、数据加密。 常见的安全漏洞及防护措施。 嵌入式机器学习(TinyML): 在资源受限的微控制器上部署机器学习模型。 TensorFlow Lite for Microcontrollers等框架介绍。 实际项目案例分析: 结合具体项目,如智能家居控制器、工业自动化设备、物联网节点等,展示如何将前述知识融会贯通,解决实际工程问题。 本书的目标读者包括但不限于:对嵌入式系统感兴趣的初学者、希望深化硬件底层知识的软件工程师、寻求提升嵌入式开发技能的开发者,以及需要了解嵌入式技术栈的工程师和技术管理者。通过本书的学习,读者将能够独立完成嵌入式系统的软硬件开发任务,并为进一步探索嵌入式领域打下坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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如果要用一个词来概括我的感受,那就是“全面且有深度”。本书的覆盖范围远远超出了我最初对“基础”的理解。它不仅涵盖了微控制器(MCU)的编程范式,还巧妙地引入了更广泛的系统级思维。例如,关于固件升级(OTA)的讨论,以及如何在受限的存储空间内容纳复杂的应用逻辑,这些都是在初级教程中很少被提及的“高级基础”。作者在处理这些交叉学科问题时,展现了极高的专业素养,成功地将硬件、操作系统和网络通信的知识点有效地缝合在一起。我尤其欣赏它对错误处理和健壮性设计的强调,书中反复提醒读者,在嵌入式系统中,代码的健壮性往往比初始的性能指标更为重要。这本书的价值在于,它提供了一套从底层硬件资源管理到上层应用鲁棒性设计的完整方法论,它不仅教会你如何点亮一个LED,更重要的是,教会你如何构建一个能够长期稳定运行的智能系统。

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坦率地说,这本书的风格可能并不适合追求“即开即用”的速成型读者。它的节奏相对稳健,更偏向于构建一个坚实的知识地基,而不是快速搭建一个华而不实的上层建筑。我体会到,作者似乎非常看重读者对设计理念的理解,而不是仅仅复制粘贴代码。例如,在介绍功耗优化策略时,它不仅仅列出了一些低功耗模式的寄存器配置,更深入分析了不同工作状态之间的切换成本和最佳实践场景,引导读者进行权衡。这种“为什么”比“怎么做”更重要的叙事方式,对我后续进行架构选择产生了深远的影响。此外,书中引用的参考资料和标准说明文档都很权威,这使得全书的论述都建立在坚实的行业规范之上,而不是作者个人的臆断。对于想要进入需要高可靠性要求的领域(如医疗或汽车电子)的工程师而言,这种规范化的学习路径是无可替代的。

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这本书的排版和语言风格,带有一种古典的学术严谨感,但同时又保持了极高的可读性。它没有过度追求“酷炫”的技术术语堆砌,而是力求用最准确、最规范的措辞来定义每一个技术概念。对于那些希望建立完整理论框架的读者,这本书无疑是一座宝库。它对计算机体系结构中存储器管理、总线仲裁机制等底层原理的阐述,深入浅出,让人能够清晰地看到高级语言是如何映射到底层硬件操作的。这种对基础原理的深挖,是许多浮于表面的“快速入门”书籍所缺乏的。我花了大量时间去研读关于中断向量表和异常处理流程的部分,作者对不同流水线阶段的指令处理描述得细致入微,这对于理解系统在紧急事件下的响应机制至关重要。读完相关章节后,我感觉自己对处理器的“黑箱”有了更透明的认识,不再满足于调用API函数,而是能够理解函数背后的执行效率和资源消耗。

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我对这本书的评价,很大程度上集中在它对“实践”二字的深度挖掘上。很多同类书籍在理论讲解上花费大量篇幅,但一到动手实践环节就显得捉襟见肘,要么示例代码陈旧,要么与理论脱节。然而,这本书在这方面做得相当出色。它所提供的案例项目,不仅贴近工业应用场景,而且结构完整,从硬件选型、软件架构设计到最终的调试验证,都提供了一套完整的解决方案思路。我尤其喜欢书中关于调试技巧的章节,它没有回避嵌入式开发中常见的“疑难杂症”,而是系统地介绍了使用逻辑分析仪、示波器以及软件断点进行故障排查的方法。这种注重实战的编写风格,极大地缩短了我从理论知识到实际产品开发之间的鸿沟。每当遇到一个棘手的 Bug,翻开书中的相关章节,总能从中找到解决问题的切入点和正确的思维导定,这让我对未来的开发工作充满了信心,感觉自己不再是纸上谈兵的理论家,而是能够解决实际问题的工程师。

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这本关于嵌入式系统的教材,从一开始就给我一种扎实而严谨的印象。它的叙述方式非常系统化,层层递进地剖析了各种核心概念。我特别欣赏作者在讲解底层硬件交互时那种近乎“手把手”的教学态度,对于初学者来说,这种清晰的脉络至关重要。书中对各种外设的初始化流程描述得非常细致,无论是定时器、中断还是串口通信,都配有翔实的配置步骤和示例代码。这使得那些在实际操作中常常令人望而生畏的硬件编程,变得可以被掌控。特别是当涉及到实时操作系统(RTOS)的部分,作者并未停留在理论的阐述,而是通过多个小型项目实例,展示了任务调度、资源共享和同步机制的实际应用,这对于理解软件架构的健壮性非常有帮助。我感觉自己不是在阅读一本冰冷的教科书,而是在一个经验丰富的工程师的指导下,逐步搭建起自己的嵌入式知识体系。书中对于不同微控制器架构的对比分析也十分到位,让人能更全面地理解不同平台间的优缺点和适用场景,这极大地拓宽了我的视野,不再局限于某一种特定的芯片系列。

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