具体描述
《单片机程序设计实践教程》是一本介绍MCS－51单片机及其系统设计实践知识的教学用书，书中简要介绍了MCS－51单片机的基本结构、系统扩展方法、C51程序设计基础知识、STC单片机及项目用开发板功能、KeilC51及STC－ISP软件应用的相关知识，引入了14个单片机项目以介绍单片机应用系统设计方法，这些项目涵盖了数码管、LCD、A／D和D／A、串行通信、数字钟、温度计、直流电机和步进电机控制及红外数据传输等单片机系统的多个应用领域，最后列出了4个综合实例项目，并给出了详细的基于STC单片机的工业控制系统设计过程。《单片机程序设计实践教程》采用项目教学方法，可作为模拟单片机系统设计与研发的仿工作过程教学模式的教材或教学参考书，非常适合作为应用型本科高校及高职高专院校的自动化、测控、仪器仪表、电气、电子信息、机械电子和通信电子等专业的教材，也可作为单片机系统设计工程人员和爱好者的参考用书。
《嵌入式系统开发与应用：从原理到实战》 内容简介 本书是一本深入探讨嵌入式系统开发全貌的专业著作，旨在为读者构建起从基础理论到高级应用的全方位知识体系。全书分为硬件基础、软件开发、系统集成、高级技术及典型应用五大部分，层层递进，逻辑严密，既有理论的深度，又不乏实践的广度。 第一部分：嵌入式系统硬件基础 本部分将带领读者走进嵌入式系统的“心脏”——微处理器与微控制器。我们将首先详细阐述不同类型微处理器的架构，包括RISC与CISC的比较、流水线技术、缓存机制等，让读者深刻理解CPU如何执行指令。随后，我们将聚焦于嵌入式系统中最常用的微控制器，如ARM Cortex-M系列、AVR系列等，深入剖析其内部结构，包括CPU核、内存管理单元(MMU/MPU)、中断控制器、定时器、ADC/DAC、GPIO等关键模块的功能与原理。 特别地，我们将对存储器系统进行详尽的介绍，包括RAM（SRAM, DRAM）、ROM（Flash, EEPROM）的原理、特性及在嵌入式系统中的应用。读者将学习如何根据应用需求选择合适的存储器，以及如何理解内存映射与访问时序。 此外，本部分还将涵盖嵌入式系统常用的外围接口技术。串行通信接口（UART, SPI, I2C）的通信协议、时序和硬件实现细节将被一一解析，并提供实际应用场景下的接口设计指导。并行接口、USB、以太网等高速接口的原理与驱动开发也将有所涉及。 传感器与执行器作为嵌入式系统的“感官”与“行动器官”，其接口技术与驱动开发是不可或缺的一部分。本书将介绍各类常用传感器（如温度、湿度、光照、加速度、陀螺仪等）的工作原理、信号输出方式以及如何将其接入微控制器。同时，对电机驱动、继电器控制、LED显示等执行器控制方法进行详细讲解，并提供相应的硬件电路设计示例。 第二部分：嵌入式软件开发环境与技术 本部分是本书的核心内容之一，将全面介绍嵌入式软件开发的流程与关键技术。我们首先将搭建起完整的开发环境，包括交叉编译器的选择与配置、调试工具的使用（如GDB, JTAG/SWD调试器）、版本控制系统（如Git）的应用。读者将学习如何从零开始，配置一个高效的嵌入式开发流程。 裸机编程是理解嵌入式系统底层运行机制的重要途径。本部分将从汇编语言入门，逐步过渡到C语言在嵌入式环境下的高级应用。我们将详细讲解C语言的指针、结构体、位操作等特性在嵌入式开发中的重要性，以及如何编写高效、精简的底层驱动代码。 操作系统（OS）在现代嵌入式系统中扮演着越来越重要的角色。本书将重点介绍实时操作系统（RTOS）的概念、原理与核心功能。我们将深入剖析任务管理（创建、调度、同步、通信）、内存管理（静态分配、动态分配）、中断处理、定时器服务等RTOS的关键模块。读者将学习如何选择合适的RTOS（如FreeRTOS, RT-Thread, Zephyr等），并掌握其API的使用方法，实现多任务并发与实时响应。 驱动程序开发是连接硬件与上层应用的关键桥梁。本部分将系统性地讲解各种类型设备驱动的编写方法，包括字符设备驱动、块设备驱动、网络设备驱动等。读者将学习如何编写标准的Linux设备驱动模型，以及如何为不同硬件平台开发定制化的驱动程序。 文件系统在嵌入式系统中同样至关重要，尤其是在需要存储和管理大量数据的应用中。我们将介绍嵌入式文件系统的分类（如FAT, JFFS2, UBIFS等），讲解其工作原理、挂载与卸载、文件操作等。 第三部分：嵌入式系统集成与调试 软件与硬件的有效结合是嵌入式系统成功的关键。本部分将聚焦于嵌入式系统的集成过程，并提供系统调试的实战技巧。 系统集成是将硬件平台、操作系统（或裸机）、驱动程序、应用软件等各个组件有机地结合起来的过程。本书将详细讲解如何进行系统配置，如何处理模块间的依赖关系，以及如何进行初步的集成测试。 调试是嵌入式开发过程中必不可少的一环，也是最具挑战性的环节之一。本部分将深入介绍各种调试技术和工具。我们将详细讲解如何使用硬件调试器（JTAG/SWD）进行断点设置、单步执行、内存查看、寄存器读写等操作。对于难以捕捉的间歇性问题，我们将介绍逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具的应用，以及如何分析波形数据。 软件调试方面，我们将讲解printf调试、日志系统、断言机制等常用方法。对于涉及多线程的RTOS系统，我们将介绍如何调试线程间的同步与通信问题。此外，性能分析与功耗优化也是嵌入式系统开发的重要考量。本书将介绍代码性能剖析工具的使用，以及如何通过优化算法和硬件配置来降低系统功耗。 第四部分：嵌入式系统高级技术 随着嵌入式系统性能的不断提升和应用领域的拓展，一些高级技术变得越来越重要。本部分将深入探讨这些关键技术。 嵌入式Linux是当前最主流的嵌入式开发平台之一。本部分将详细介绍嵌入式Linux的移植与开发流程。读者将学习如何构建根文件系统，如何配置和编译Linux内核，以及如何进行设备树（Device Tree）的编写与调试。我们将重点讲解用户空间与内核空间的交互机制，以及如何开发高性能的嵌入式Linux应用程序。 网络通信是现代嵌入式系统不可或缺的功能。本部分将深入介绍嵌入式系统的网络协议栈，包括TCP/IP协议族的工作原理，以及Socket编程在嵌入式系统中的应用。我们将讲解HTTP, MQTT, CoAP等常用应用层协议，并提供实际的客户端/服务器端开发示例。 安全是嵌入式系统日益关注的焦点。本部分将介绍嵌入式系统的安全威胁与防护策略。我们将讲解加密算法（如AES, RSA）、数字签名、安全启动、固件加密等技术，以及如何在嵌入式系统中实现安全通信和数据保护。 人工智能（AI）与机器学习（ML）在嵌入式领域的应用日益广泛。本部分将介绍嵌入式AI的开发框架和常用模型。我们将讲解如何将AI模型部署到资源受限的嵌入式设备上，以及如何利用嵌入式AI实现边缘计算能力，如图像识别、语音处理、预测性维护等。 第五部分：典型嵌入式系统应用实例 理论结合实践是检验学习成果的最好方式。本部分将通过多个典型的嵌入式系统应用案例，帮助读者巩固所学知识，并拓展其应用思路。 我们将以物联网（IoT）节点为例，讲解如何设计一个低功耗、高可靠的传感器数据采集与传输系统。案例将涵盖硬件选型、传感器接口、RTOS任务设计、网络通信协议（如MQTT）实现、数据存储与处理等全过程。 智能家居控制系统将是另一个重要案例。我们将演示如何构建一个集成的智能家居平台，包括智能灯光控制、家电联动、安防监控等功能。案例将重点关注用户界面设计、设备发现与配网、消息队列的应用以及远程控制的实现。 工业自动化与嵌入式系统是密不可分。我们将以工业机器人控制器为例，讲解如何设计一个高性能、高实时性的控制系统。案例将涉及运动控制算法、PLC通信协议、安全性设计以及人机交互界面。 最后，我们将探讨智能交通系统中的嵌入式应用，如车载信息娱乐系统、ADAS（高级驾驶辅助系统）等。案例将展示如何利用嵌入式系统实现车联网、导航、故障诊断等功能，并关注其对可靠性、实时性、安全性的高要求。 本书特色 理论与实践并重： 本书在深入讲解理论知识的同时，提供了大量的代码示例、硬件电路图和实际操作指导，帮助读者将理论转化为实践。 体系化知识架构： 全书内容循序渐进，逻辑清晰，覆盖了嵌入式系统开发的各个层面，为读者构建起完整的知识体系。 面向工业应用： 本书内容紧贴当前工业界主流技术和应用需求，旨在培养具备实际项目开发能力的工程师。 丰富的案例分析： 多个典型应用案例的深入剖析，能够帮助读者理解知识在实际项目中的应用，激发创新思维。 前沿技术展望： 本书也对嵌入式AI、物联网安全等前沿技术进行了介绍，帮助读者了解行业发展趋势。 适用读者 计算机科学、电子工程、自动化等相关专业的本科生和研究生。 希望进入嵌入式系统开发领域的技术人员。 有一定编程基础，希望深入学习嵌入式系统开发的工程师。 对物联网、智能硬件、工业控制等领域感兴趣的开发者。
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