传感器应用技术项目化教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:147

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出版时间:2009-8

价格:19.00元

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isbn号码:9787811236880

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图书标签:

• 传感器技术
• 传感器应用
• 项目化教学
• 嵌入式系统
• 单片机
• 物联网
• 电子工程
• 实践教程
• 电路设计
• 自动化控制

《嵌入式系统设计与实践：从原理到项目落地》 内容概述： 本书是一本深度聚焦于嵌入式系统开发实践的专业教程，旨在为读者构建一套从基础理论到实际项目开发的完整知识体系。全书内容紧密围绕嵌入式系统的核心技术和应用场景展开，力求在理论讲解与动手实践之间找到最佳平衡点，帮助读者掌握嵌入式系统设计、开发、调试和优化的全流程技能。 章节详情： 第一部分：嵌入式系统基础理论与核心组件 第一章：嵌入式系统概览 1.1 嵌入式系统的定义、特点与发展历程：深入剖析嵌入式系统在现代科技中的角色，探讨其“嵌入”于各种设备和系统的特性，以及随时间推移的技术演进。 1.2 嵌入式系统的典型构成：详细介绍一个典型的嵌入式系统由哪些核心部分组成，包括微处理器/微控制器、存储器、输入/输出接口、传感器接口、通信接口、电源管理等，并阐述它们之间的相互关系。 1.3 嵌入式系统的应用领域：广泛介绍嵌入式系统在消费电子、工业自动化、汽车电子、医疗设备、物联网、航空航天等各个领域的广泛应用，通过具体案例激发读者学习兴趣。 1.4 嵌入式系统开发环境的搭建：指导读者如何选择和配置开发工具链，包括集成开发环境（IDE）、编译器、调试器、仿真器等，为后续开发奠定基础。 第二章：微处理器与微控制器架构解析 2.1 微处理器（MPU）与微控制器（MCU）的区别与联系：深入对比MPU和MCU的内部结构、指令集、外设集成度等，帮助读者理解它们各自的优势和适用场景。 2.2 典型微控制器架构剖析（以ARM Cortex-M系列为例）：详细解析ARM Cortex-M系列微控制器的内部总线、CPU核心、中断控制器、时钟系统、低功耗模式等关键组成部分，提供深入理解其工作原理的视角。 2.3 存储器系统：讲解嵌入式系统中常用的存储器类型，如RAM、ROM、Flash Memory、EEPROM等，以及它们的特性、读写机制和在系统中的作用。 2.4 总线接口与通信协议：介绍常用的片上总线（如AHB、APB）和外部总线（如SPI、I2C、UART、USB），以及它们在数据传输中的作用。 第三章：嵌入式实时操作系统（RTOS）原理与应用 3.1 实时操作系统的概念与必要性：阐述RTOS在嵌入式系统中的关键作用，解释为何需要实时性，以及RTOS如何管理系统资源。 3.2 RTOS的核心功能：深入讲解RTOS提供的基本服务，包括任务管理、进程间通信（IPC）、同步与互斥机制（信号量、互斥锁、事件标志组）、中断处理、内存管理、定时器服务等。 3.3 典型RTOS介绍与选型：介绍FreeRTOS、RT-Thread、VxWorks等主流RTOS的特点、优势和应用场景，并指导读者如何根据项目需求进行RTOS选型。 3.4 RTOS在嵌入式项目中的实践：通过实际案例演示如何在嵌入式项目中移植、配置和使用RTOS，实现多任务并发执行和高效的系统资源管理。 第二部分：嵌入式系统硬件设计与接口技术 第四章：嵌入式系统硬件设计基础 4.1 电源管理设计：讲解嵌入式系统常用的电源方案，包括线性稳压器、开关稳压器，以及低功耗电源设计策略。 4.2 时钟与复位电路设计：阐述时钟源的选择（晶振、PLL）和时序的重要性，以及复位电路的设计对系统稳定性的影响。 4.3 信号完整性与电磁兼容性（EMC）基础：介绍PCB布局布线中需要注意的信号完整性问题，以及如何采取措施降低电磁干扰，保证系统的可靠运行。 4.4 PCB设计工具与流程：指导读者使用Altium Designer、Eagle等EDA工具进行原理图设计和PCB布局布线，并熟悉PCB打样、贴片等流程。 第五章：嵌入式系统常用外设接口设计与驱动开发 5.1 通用输入/输出（GPIO）接口：讲解GPIO的工作原理，如何配置GPIO作为输入、输出，以及相关的电平标准。 5.2 串行通信接口（UART、SPI、I2C）：详细介绍UART、SPI、I2C三种常用串行通信协议的工作方式、通信时序和应用场景，并提供接口硬件设计要点和驱动程序编写示例。 5.3 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）接口：讲解ADC和DAC的工作原理，以及它们在模拟信号采集与输出中的作用，并介绍相关的硬件配置和驱动开发。 5.4 定时器与计数器：阐述定时器和计数器在产生PWM信号、延时、测量频率等方面的应用，以及如何进行配置和编程。 5.5 中断系统与高效事件响应：深入讲解中断的产生、响应过程、中断优先级设置，以及如何利用中断实现高效的事件驱动。 第三部分：嵌入式系统软件开发与调试 第六章：嵌入式 C 语言编程精要 6.1 C 语言在嵌入式开发中的应用：回顾 C 语言基础，重点强调在嵌入式开发中的应用，如指针、位操作、内存管理等。 6.2 嵌入式 C 语言的特殊性与技巧：讲解嵌入式 C 语言中常见的陷阱与优化技巧，如避免使用标准库中的阻塞函数、优化内存访问、利用位域等。 6.3 嵌入式系统开发中的常用数据结构与算法：介绍链表、队列、栈等在嵌入式系统中的应用，以及一些适用于资源受限环境的算法。 6.4 嵌入式代码的模块化与可维护性：强调良好的代码风格、模块化设计和文档编写的重要性，以提高代码的可读性和可维护性。 第七章：嵌入式系统驱动程序开发 7.1 驱动程序的作用与分类：讲解驱动程序在硬件与上层软件之间的桥梁作用，介绍设备驱动、总线驱动等分类。 7.2 基于裸机和RTOS的驱动开发模式：对比裸机环境下和RTOS环境下驱动开发的异同，重点讲解在RTOS中如何与操作系统内核配合。 7.3 典型设备驱动程序编写实例（以LED、按键、LCD显示屏为例）：提供从硬件寄存器操作到上层API调用的完整驱动程序编写过程，让读者掌握驱动开发的核心步骤。 7.4 驱动程序的调试与优化：介绍在驱动开发过程中常用的调试方法，如打印日志、使用逻辑分析仪，以及如何对驱动程序进行性能优化。 第八章：嵌入式系统调试技术与工具 8.1 嵌入式系统调试的挑战与方法：分析嵌入式系统调试的特殊性，如实时性要求、资源限制、硬件依赖等，并介绍通用的调试策略。 8.2 硬件调试工具（JTAG/SWD调试器）：详细介绍JTAG和SWD调试器的工作原理、连接方式，以及如何使用它们进行断点设置、单步执行、查看内存和寄存器。 8.3 软件调试技术（printf调试、断言、日志）：讲解printf调试的技巧，如何合理使用断言来检测错误，以及通过系统日志进行问题追踪。 8.4 嵌入式代码的静态分析与动态分析：介绍静态代码分析工具的作用，以及如何利用动态代码分析工具（如性能分析器）来检测代码中的性能瓶颈。 8.5 异常处理与故障排查：讲解嵌入式系统中常见的异常类型，以及如何进行有效的异常处理和故障排查。 第四部分：嵌入式系统项目实战 第九章：基于 [特定微控制器/开发板] 的基础项目实践 9.1 [特定微控制器/开发板] 介绍与开发环境配置：详细介绍所选的微控制器或开发板的硬件资源、特性，并指导读者完成开发环境的搭建。 9.2 点亮一个LED：从最简单的点亮LED开始，让读者熟悉基本GPIO操作和开发流程。 9.3 按键输入与状态检测：实现读取按键输入，并根据按键状态控制LED的亮灭。 9.4 使用UART进行串口通信：实现嵌入式设备与PC之间的基本数据交互，为后续通信打下基础。 9.5 基于 [特定微控制器/开发板] 的 RTOS 应用：演示如何在所选平台上移植并使用RTOS，实现任务调度与通信。 第十章：综合项目一： [某类嵌入式设备，如智能家居控制面板] 的设计与实现 10.1 项目需求分析与系统设计：明确项目的功能需求、性能指标，并进行高层系统架构设计。 10.2 硬件选型与原理图设计：根据项目需求选择合适的微控制器、传感器、执行器等，并绘制原理图。 10.3 软件架构设计与模块划分：设计软件的整体框架，并划分出各个功能模块。 10.4 关键模块开发与集成：重点讲解涉及到的传感器接口、通信模块、用户界面交互等关键模块的开发。 10.5 系统联调与测试：将各个模块集成起来，进行系统级的联调和功能测试。 10.6 项目优化与调试：对项目进行性能优化、功耗优化，并解决开发过程中遇到的问题。 第十一章：综合项目二： [另一类嵌入式设备，如工业数据采集与监控系统] 的设计与实现 11.1 项目背景与技术挑战：介绍项目所处的行业背景，以及在该领域中常见的技术挑战。 11.2 系统整体方案设计：从工业现场的实际需求出发，设计出可扩展、可靠的系统方案。 11.3 传感器网络与通信协议选择：研究适合工业环境的传感器接口和通信协议（如Modbus, CAN bus）。 11.4 数据处理与存储：实现数据的采集、预处理、传输和本地存储。 11.5 远程监控与告警机制：设计实现对设备状态的远程监控，并建立有效的告警机制。 11.6 安全性考虑与部署：在工业应用中，探讨数据安全和系统稳定性的重要性，并提供部署建议。 第十二章：嵌入式系统进阶主题与未来展望 12.1 嵌入式Linux系统开发入门：简要介绍嵌入式Linux系统的架构、开发流程，以及交叉编译工具链的使用。 12.2 物联网（IoT）通信协议与平台：介绍MQTT、CoAP等IoT通信协议，以及AWS IoT, Azure IoT等主流IoT平台。 12.3 嵌入式系统中的安全性：探讨嵌入式系统面临的安全风险，如固件安全、数据加密、访问控制等。 12.4 机器学习在嵌入式设备上的应用（Edge AI）：展望AI在嵌入式领域的应用，如边缘计算、模型部署等。 12.5 嵌入式技术的发展趋势：总结嵌入式技术未来的发展方向，如低功耗、智能化、网络化等。 本书特色： 项目驱动学习： 全书以实际项目为导向，通过循序渐进的项目实践，帮助读者将理论知识转化为实际动手能力。 理论与实践结合： 深入浅出的理论讲解与详细的代码示例相结合，确保读者既能理解原理，又能动手实现。 注重实战技巧： 涵盖嵌入式系统开发中常用的调试技巧、性能优化方法和实际工程经验。 内容全面深入： 覆盖嵌入式系统从硬件基础、软件开发到操作系统、项目实战的全过程。 适合读者群体： 适合计算机科学、电子工程、自动化等专业的本科生、研究生，以及对嵌入式系统开发感兴趣的工程师和爱好者。 通过阅读本书，读者将能够独立完成嵌入式系统的设计、开发和调试工作，为在快速发展的嵌入式技术领域中取得成功奠定坚实的基础。

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