嵌入式软件设计之思想与方法

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出版者:
作者:张邦术
出品人:
页数:270
译者:
出版时间:2009-1
价格:32.00元
装帧:
isbn号码:9787811244205
丛书系列:
图书标签:
  • 嵌入式
  • 程序设计
  • 嵌入式系统
  • 嵌入式软件
  • 软件设计
  • 编程技术
  • 系统设计
  • 实践经验
  • 方法论
  • 开发流程
  • 代码优化
  • 调试技巧
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具体描述

《嵌入式软件设计之思想与方法》从教学的角度出发,全面讨论了嵌入式软件设计的思想与方法。在编排上循序渐进,从基础准备,到驱动模型,再深入到整个系统及系统的构建。在讲解上通过建立模型来帮助读者系统掌握嵌入式软件设计的普遍原理与编程接口。内容包括:高效、稳定和规范的程序基础,多任务环境,I/O系统的内部结构,驱动模型,BSP设计要素,嵌入式软件设计的经验技巧;在硬件基础方面讨论了总线与设备的模型,基于MIPS和ARM SoC在多个系统平台VxWorks,Linux及WinCE下的系统资源的操控。

《深入浅出:嵌入式系统开发实践指南》 本书是一部聚焦于嵌入式系统软件开发的实践性教程,旨在为初学者和有一定基础的开发者提供一套系统、详尽的学习路径。我们不谈高深的理论,而是直接切入嵌入式系统开发的核心环节,通过大量的实例和代码片段,引导读者一步步掌握嵌入式软件设计的要领。 核心内容聚焦: 硬件基础与工具链搭建: 深入解析嵌入式开发中最常接触的微控制器架构,例如ARM Cortex-M系列。我们将详细讲解如何选择合适的开发板,如何配置交叉编译环境,以及常用的调试工具(如JTAG/SWD调试器、串口终端)的使用方法。从零开始,帮助读者搭建起自己的开发环境,为后续的学习打下坚实基础。 裸机编程与底层驱动开发: 在深入理解硬件后,我们将从裸机编程入手,教授读者如何直接与硬件寄存器打交道,实现最基本的输入输出控制。本书会详细介绍GPIO、UART、SPI、I2C等常用外设的配置和操作,并通过实际案例,例如驱动LED闪烁、读取传感器数据、与外部设备通信等,让读者深刻理解底层驱动的编写原理和技巧。 实时操作系统(RTOS)选型与应用: 对于需要更高效率和更复杂任务调度的嵌入式应用,RTOS是必不可少的。本书会对比分析市面上主流的RTOS,如FreeRTOS、RT-Thread等,从任务管理、信号量、互斥锁、消息队列等核心概念入手,详细讲解RTOS的使用方法。我们将通过构建一个多任务的实时应用案例,让读者掌握RTOS在实际项目中的部署和优化。 嵌入式系统调试与问题排查: 软件开发过程中,调试是至关重要的一环。本书将系统性地介绍多种调试技巧,包括断点调试、逻辑分析仪的使用、串口打印调试、内存检查等。同时,我们还会分享一些常见的嵌入式软件bug及其排查思路,帮助读者快速定位和解决问题,提高开发效率。 典型嵌入式应用场景剖析: 为了让读者更好地理解嵌入式软件设计的实际应用,本书将选取几个典型的嵌入式应用场景进行深入剖析。例如: 物联网(IoT)设备开发: 如何设计一个连接网络、采集数据并进行远程控制的IoT终端设备。 电机控制应用: 如何利用微控制器实现精确的电机速度和位置控制。 人机交互(HMI)设计: 如何开发用户界面,实现与用户的友好交互,例如通过按键、显示屏等。 嵌入式软件质量保证: 除了功能实现,软件的稳定性和可靠性同样重要。本书会介绍一些嵌入式软件开发的最佳实践,包括代码规范、模块化设计、简单的单元测试方法,以及如何进行版本控制,确保软件的可维护性和长期稳定性。 本书特色: 强调实践: 理论讲解精炼,重点在于通过大量可运行的代码示例,让读者亲手实践,获得直接的开发经验。 循序渐进: 内容由浅入深,从基础概念到高级应用,逐步构建读者的知识体系。 贴近实际: 案例选择紧密结合实际工程开发需求,具有较高的参考价值。 通俗易懂: 语言通俗易懂,避免使用过于专业的术语,力求让更多开发者能够轻松上手。 无论您是刚踏入嵌入式开发领域的新手,还是希望提升自身开发技能的从业者,本书都将是您可靠的开发伙伴。通过本书的学习,您将能够独立完成嵌入式系统的软件设计和开发任务,并为未来的项目打下坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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坦率地说,这本书的阅读门槛是比较高的,它对读者的基础要求不低,如果你对指针、内存布局以及基本的汇编语言概念不熟悉,可能会在某些章节感到吃力。但正是这种“不妥协”的态度,才使得这本书真正有价值。我尤其喜欢其中关于“错误恢复与容错设计”那一章的论述。它没有给出通用的Try-Catch结构,因为在嵌入式领域这往往是不切实际的,取而代之的是一套精密的“资源快照与回滚”机制的设计哲学。作者构建了一个虚拟的“操作上下文”,使得复杂的、多步骤的初始化或配置过程,即便在中途遭遇硬件异常(如看门狗超时或总线错误),也能安全地返回到一个已知的、稳定的状态。这种设计思维,从根本上提升了系统的可靠性标准,让我意识到,我们过去依赖的简单标志位检查是多么的脆弱。这种深度挖掘系统鲁棒性的尝试,无疑是当代嵌入式系统设计中最稀缺的知识财富。

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初读此书,给我的最大感受是其强烈的哲学思辨色彩,这在技术书籍中是相当少见的。它似乎并不急于塞给你最新的硬件驱动代码或者某个特定平台的API调用细节,而是试图引导读者去理解“为什么”要这样设计软件结构,背后的权衡取舍是什么。比如,它用很大篇幅讨论了“面向对象设计在资源受限环境下的局限性与替代方案”,这完全跳出了教科书式的MVC或者分层架构的套路,而是回归到C语言的本质,探讨如何通过极致的结构体布局和函数指针实现高内聚低耦合的架构,这让我不禁联想到一些上世纪末期为资源受限系统编写的经典代码。书中关于“状态机模型”的应用部分尤其精彩,它没有直接照搬有限状态机(FSM)的经典图示,而是通过一个复杂的设备初始化流程来剖析,如何利用状态转换的原子性来保证系统健壮性,同时巧妙地规避了常见的竞态条件。读到这里,我甚至会放下笔,停下来思考我手头项目中那些看似“理所当然”的错误处理机制,是否可以借用这种更偏向形式化验证的思想进行优化。这本书的阅读体验,更像是在进行一场深刻的学术对话,而非简单的知识接收。

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这本书的叙述风格,如同一个技术娴熟的老匠人,他的语言不追求华丽的辞藻,但每一个词汇的选择都精准而富有力量,直指问题的核心。我特别欣赏它对“抽象层次”的把握。很多技术书在介绍硬件抽象层(HAL)时,往往只停留在“为了跨平台”这个层面,但这本书却深入挖掘了 HAL 背后隐藏的“信息保真度”问题。它探讨了当一个低级硬件特性(比如一个特殊的时钟源配置寄存器)无法被高级API完全表达时,应该如何通过**语义桥接层**来安全地暴露或隐藏这些特性,而不是简单粗暴地将其封装。书中对“位操作”的讲解,也远远超出了按位与、或、异或的范畴,它详细分析了在不同编译器优化级别下,编译器对特定位域操作的汇编输出差异,并结合目标处理器的指令集架构(ISA)特点,给出了“最优”的位操作范式。这对于从事底层驱动或固件开发的人来说,是能直接转化为性能提升的宝贵经验,它教会你如何像CPU一样思考,理解代码的物理形态。

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拿到这本号称“深度解析嵌入式世界底层逻辑”的读物时,我的内心是既期待又带着几分审慎的。毕竟,市面上的技术书籍汗牛充栋,真正能触及“思想与方法”核心的凤毛麟角。这本书的封面设计走的是一种简约的理工科风格,没有过多花哨的图像,反而透着一股沉稳的气息,这让我对它内容上的扎实度抱持了一丝希望。我翻开目录,首先注意到的是它对实时操作系统(RTOS)内核调度算法的探讨,不像很多教材那样只是罗列理论公式,而是引入了几个非常贴近实际工业场景的案例,比如在资源受限的微控制器上如何权衡延迟与吞吐量。特别是其中对于锁竞争问题的分析部分,作者并没有停留在互斥锁(Mutex)的基本使用,而是深入剖析了优先级反转(Priority Inversion)在不同架构下的具体表现,甚至还涉及到了无锁数据结构(Lock-Free Data Structures)在特定高速通信场景下的应用潜力。这种由浅入深,并且始终将理论根基与工程实践紧密结合的叙述方式,对于我这种有几年经验但总觉得理论不够“通透”的工程师来说,无疑是一剂良药。它更像是一位经验丰富的前辈,在手把手教你如何“思考”问题,而不是简单地告诉你“怎么做”某个功能。

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这本书在结构编排上,体现了一种严谨的递进关系,仿佛是一张精心绘制的知识地图,每走一步都能清晰地看到下一步要通往何方。我发现它在讲解高级主题之前,会非常耐心地回顾并重构读者对前置概念的理解,但这种回顾并非简单的重复,而是用新的视角来审视旧的知识点,以服务于当前更复杂的模型。例如,在讨论分布式同步机制时,作者先用一个非常简化的单核中断模型来类比,解释同步的必要性,然后再逐步引入多核缓存一致性(Cache Coherency)的复杂性。这种“类比先行,深入后置”的教学策略,极大地降低了理解难度。我印象最深的是关于“代码可维护性”的讨论,它没有停留于表面上使用清晰的变量名,而是深入探讨了**基于意图的编程**,即如何通过代码结构和注释(甚至是文档化字符串)来确保未来的维护者能够立刻理解设计者的核心目标,而非仅仅理解代码执行的步骤。这本书真正提供给我的,是构建大型、长期维护的嵌入式项目时,所需的底层设计韧性。

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