Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Abdoulaye Gamatié

出品人:

页数:259

译者:

出版时间:2009-10-16

价格:USD 129.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781441909404

丛书系列:

图书标签:

• 嵌入式
• 嵌入式系统
• SIGNAL编程语言
• 嵌入式软件开发
• 系统设计
• 编程语言
• 硬件软件协同设计
• 实时系统
• 形式化方法
• 代码生成
• 嵌入式系统设计

嵌入式系统设计与开发：面向特定硬件平台的实践指南 本书旨在为系统工程师、嵌入式软件开发者以及对实时系统和资源受限环境编程感兴趣的专业人士，提供一套全面且深入的、基于特定硬件平台架构的嵌入式系统设计与实现方法论。本书着重于从硬件抽象到操作系统选择，再到高效能应用软件开发的完整流程，确保读者能够构建出可靠、高效且可维护的嵌入式解决方案。 第一部分：嵌入式系统基础与架构解析 (Foundation and Architecture) 第一章：嵌入式系统概论与核心组件 本章首先界定嵌入式系统的概念、特征（如实时性、资源约束、专用性）及其在现代技术生态中的地位。我们将深入剖析嵌入式系统的经典三层架构：硬件层（处理器、存储器、外设）、固件层（引导程序、底层驱动）和应用层。重点讨论微控制器（MCU）与微处理器（MPU）的选择标准，特别是针对功耗预算和计算需求的权衡。此外，系统级功耗管理——从动态电压和频率调节（DVFS）到深度睡眠模式的唤醒机制——被作为关键设计约束进行详尽阐述。 第二章：处理器核心与指令集深入研究 本章聚焦于主流嵌入式处理器架构，如ARM Cortex-M系列（关注其中断控制和特权级别）和Cortex-A系列（涉及内存管理单元MMU的应用）。我们不局限于理论介绍，而是通过实际的汇编级代码示例，展示如何利用特定指令集特性（如SIMD操作或原子操作）来优化关键算法的执行速度。内容包括流水线机制对软件设计的影响、缓存一致性问题以及如何利用调试接口（如JTAG/SWD）进行硬件级调试。 第三章：存储器层次结构与访问优化 理解存储器的物理布局对于编写高性能嵌入式代码至关重要。本章详细分析片上SRAM、外部DRAM（如SDRAM、LPDDR）的时序要求和访问延迟。我们将探讨内存保护单元（MPU）的配置，用以隔离关键任务，防止内存越界。针对代码执行效率，我们深入探讨了链接脚本（Linker Script）的编写艺术，包括如何精确控制数据段（.data, .bss, .rodata）在物理存储器中的布局，以最大化指令缓存命中率和数据访问速度。 第四章：系统级时钟、复位与中断管理 时间是嵌入式系统的生命线。本章详细讲解系统时钟树的配置，包括PLL倍频、分频器的设置，以及如何同步多个时钟域（如CPU核、总线、外设）。复位流程（上电复位POR、看门狗复位WDR）的细致分析，确保系统能在各种异常情况下安全重启。中断服务程序（ISR）的设计是核心内容，包括中断延迟的量化分析、上下文切换的开销估算，以及使用嵌套向量中断控制器（NVIC）管理中断优先级和抢占机制的最佳实践。 第二部分：外设驱动与接口编程 (Peripherals and Interfacing) 第五章：通用输入输出（GPIO）与中断驱动编程 本章从最低硬件抽象层（HAL）的角度，构建可移植的GPIO驱动框架。内容涵盖数字输入/输出的配置、上拉/下拉电阻的选择、去抖动逻辑的软件实现。重点讲解如何使用GPIO的事件检测能力，结合中断机制，实现低功耗下的事件响应，而非轮询（Polling）。 第六章：串行通信协议的深度实现 本章致力于对几种关键串行通信协议的驱动实现： UART/USART： 讨论波特率的精确计算、异步模式下的奇偶校验错误检测与处理。 SPI (Serial Peripheral Interface)： 侧重于主机/从机模式的切换、数据帧的组织（MSB/LSB优先）、以及多设备选择（Chip Select）的时序控制。 I2C (Inter-Integrated Circuit)： 详细讲解起始/停止条件、地址仲裁、以及如何处理总线仲裁丢失的重试机制。 第七章：模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）的校准与采样 本章探讨如何高效利用片上ADC进行物理量采集。内容包括采样定理在嵌入式环境中的应用、多通道扫描模式的配置、以及利用DMA（直接内存访问）将转换结果自动填充至内存缓冲区，从而解放CPU的策略。DAC的应用则聚焦于生成精确的模拟信号波形，例如在波表合成或闭环控制反馈中的应用。 第八章：直接内存访问（DMA）的高级应用 DMA是现代嵌入式系统提升吞吐量的关键技术。本章深入讲解DMA控制器的寻址模式（单次、循环、增量）、传输请求（Request Line）的映射，以及如何配置DMA以实现内存到外设、外设到内存、以及内存到内存的高速数据搬运。示例将涵盖数据缓冲区的环形（Circular Buffer）配置，用于不间断的数据流处理。 第三部分：实时操作系统（RTOS）与并发管理 (RTOS and Concurrency) 第九章：RTOS内核架构与任务调度机制 本章将RTOS视为构建复杂系统的基石。我们详细分析内核的内部结构，包括任务控制块（TCB）、调度器的工作原理（如固定优先级抢占式调度、时间片轮转）。内容将区分周期性任务与异步事件处理，并指导读者如何根据系统需求（如最大延迟要求）来选择合适的调度算法和任务优先级分配策略。 第十章：同步、互斥与资源保护 并发编程中的数据竞争是嵌入式系统可靠性的主要威胁。本章系统地介绍同步原语： 信号量（Semaphores）： 计数信号量与二值信号量的区别及其在资源池管理中的应用。 互斥锁（Mutexes）： 讨论优先级反转问题（Priority Inversion）及其解决方案（如优先级继承协议 PIP 或优先级天花板协议 PCP）。 临界区（Critical Sections）： 在不使用完整RTOS的情况下，如何通过禁用/启用中断来保护共享数据。 第十一章：进程间通信（IPC）机制的选择与实现 除了信号量，有效的IPC对于解耦系统组件至关重要。本章详细讲解消息队列（Message Queues）的可靠传输机制、事件组（Event Groups）在多事件触发场景下的应用，以及管道（Pipes）在数据流传递中的效率优势。特别强调了死锁（Deadlock）的预防和检测方法。 第十二章：内存管理在RTOS环境下的挑战 动态内存分配（Heap）在实时系统中往往是性能瓶颈和碎片化的根源。本章对比了多种RTOS内存池策略，如固定大小内存块（Fixed-size Block Allocation）和私有堆管理。指导读者如何设计健壮的内存分配/释放策略，以最小化内存碎片化并保证分配操作的确定性实时性。 第四部分：可靠性、调试与系统集成 (Reliability and Deployment) 第十三章：嵌入式软件的可靠性与故障容错 构建面向任务的系统需要内置的容错机制。本章探讨看门狗定时器（WDT）在系统复位中的角色，以及软件层面的“心跳”监控机制。内容还涉及异常处理（Fault Handlers）的定制，如总线错误、非法指令捕获，以及如何设计安全状态（Safe State）来响应无法恢复的硬件故障。 第十四章：系统调试与性能剖析 高效的调试工具链是确保嵌入式系统质量的关键。本章侧重于非侵入式调试技术，如使用追踪宏、事件记录器（Event Logger）和逻辑分析仪。重点介绍性能剖析（Profiling）的方法，包括测量任务切换时间、ISR执行耗时，以及如何利用ETM/ITM追踪技术来捕捉复杂的执行路径。 第十五章：固件更新与安全启动 在物联网（IoT）时代，空中升级（OTA）能力是标准配置。本章介绍安全的引导加载程序（Bootloader）设计，包括双备份分区（A/B Partitioning）策略，以确保更新失败时系统可以回滚到上一个稳定版本。同时，简要探讨了代码签名和固件加密的基础概念，以确保系统完整性。 第十六章：从原型到量产的硬件抽象层（HAL）设计 本章总结了如何构建一套清晰、稳定的硬件抽象层。成功的HAL设计应能将应用逻辑与特定微控制器系列（如STM32、PIC或特定SoC）解耦。内容包括平台无关数据类型（如`uint32_t`的使用规范）、抽象接口定义，以及如何使用条件编译（`ifdef`）和配置文件来管理不同硬件目标之间的差异。 --- 本书的特色在于其强烈的实践导向，所有的概念都通过对底层寄存器操作和实际代码片段的分析来加以验证。它不仅教授“做什么”，更深入解释了“为什么”要这样做，为构建下一代高性能、高可靠性的嵌入式设备提供了坚实的理论基础和可操作的工程蓝图。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书的书名，犹如一颗璀璨的明珠，立刻吸引了我对嵌入式系统设计这一充满挑战的领域的目光。我一直坚信，要设计出高质量的嵌入式系统，除了扎实的硬件基础，更需要一套强大且富有表现力的软件设计语言。SIGNE语言，对我来说是一个全新的概念，但其隐含的“同步”和“信号”特性，让我联想到它可能在处理实时性、并行性和事件驱动方面有着独特的优势。我预测这本书会从基础概念入手，详细阐述SIGNE语言的语法、语义，并通过大量的示例代码来展示其在不同嵌入式应用场景中的实际效用。我非常期待书中能够深入探讨SIGNE如何有效地建模和管理复杂的系统状态，以及如何安全地处理并发任务之间的交互。我猜测作者会分享一些关于SIGNE语言在形式化验证方面的研究成果，因为在嵌入式领域，对系统可靠性的追求是永无止境的。我希望这本书能够为我打开一扇新的窗口，让我看到一种能够更优雅、更严谨地构建嵌入式系统的方法。我期待通过学习SIGNE语言，能够提升我设计和开发嵌入式系统的能力，解决那些困扰我已久的难题，并为我的项目带来更高的效率和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书的书名，本身就充满了学术研究的气息，这让我对它充满了敬意。我一直在寻找能够帮助我深化对嵌入式系统底层机制理解的资料，而SIGNE语言，听起来就像是为解决嵌入式系统中的一些核心挑战而设计的。我曾接触过一些形式化方法在软件工程中的应用，但将其应用于实时嵌入式系统的设计，我一直觉得是一个非常前沿且极具挑战性的领域。我猜测这本书会深入探讨SIGNE语言在保证系统正确性、可靠性和实时性方面的理论基础。我非常期待书中能够详细解释SIGNE的语义模型，以及它如何通过数学化的方式来描述系统的行为，从而避免因模型不确定性而导致的错误。我希望书中能够提供关于SIGNE在软件验证和测试方面的具体方法和工具，比如如何使用SIGNE来生成测试用例，或者如何通过模型检查来发现潜在的设计缺陷。对于我来说，理解SIGNE如何处理并发和并行问题是关键。我猜测书中会详细阐述SIGNE如何显式地建模多任务环境，以及它如何帮助开发者避免死锁、竞态条件等常见的并发问题。我也很好奇SIGNE语言在资源受限的嵌入式环境中是否会有性能上的考虑，比如编译后的代码是否足够紧凑，以及执行效率是否能满足实时性要求。总之，我预期这本书会是一部理论与实践相结合的力作，它将为我打开通往更严谨、更科学的嵌入式系统设计之路。

评分☆☆☆☆☆

在我的嵌入式系统学习旅程中，我一直在寻找能够突破传统C/C++局限性的编程范式。《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书的名字，就如同一个神秘的邀请，让我对SIGNE语言充满了好奇。我猜测这本书会以一种非常系统的方式，从SIGNE语言的起源、核心理念，到其具体的语法和应用场景展开论述。我尤其期待书中能够深入讲解SIGNE语言在处理实时系统中的同步和并发机制，这正是我在实践中经常遇到的挑战。我设想书中会有大量的代码示例，以直观的方式展示SIGNE如何描述事件、状态和信号之间的关系，以及如何构建高效、可靠的嵌入式应用程序。我希望这本书能够为我揭示SIGNE语言在形式化验证方面的潜力，这对于提高嵌入式软件的可靠性具有至关重要的意义。我也很好奇SIGNE语言在与其他嵌入式开发工具和平台的集成方面是否有成熟的解决方案。总而言之，我预感这本书将是一次富有启发性的学习体验，它不仅能教会我一种新的编程语言，更能引导我以一种全新的视角来审视和设计复杂的嵌入式系统。

评分☆☆☆☆☆

《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书的书名，瞬间就抓住了我的眼球。我一直以来都致力于探索那些能够提升嵌入式系统设计效率和可靠性的创新技术，而SIGNE语言，这个在我研究过的很多嵌入式开发资料中都未曾深入提及的语言，显然是一个值得深入挖掘的方向。我猜测这本书会以一种非常系统的方式来介绍SIGNE语言，从它的基本概念、语法结构，到其在实际嵌入式系统设计中的应用。我特别感兴趣的是SIGNE语言在处理实时性和并发性方面的独特之处。我想象着书中会有详细的章节，解释SIGNE是如何通过其特有的模型来描述和管理事件驱动的系统，以及如何有效地处理多任务和并行计算。我推测作者会提供大量的代码示例，来演示如何使用SIGNE来构建各种常见的嵌入式系统组件，比如传感器驱动、通信接口、控制算法等。我尤其关注书中是否会讲解SIGNE在形式化验证方面的能力，因为在嵌入式领域，一个微小的错误都可能导致灾难性的后果。我期待这本书能够帮助我理解SIGNE语言的优势，以及它如何能够成为C/C++等传统嵌入式语言的有力补充，甚至在某些场景下成为更优的选择。我希望这本书能为我打开一扇新的大门，让我能够以一种更高效、更可靠的方式来设计和实现复杂的嵌入式系统。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对嵌入式系统充满热情的开发者，多年来一直沉浸在C/C++的世界里，但总感觉在处理某些复杂的并发和实时性问题时，总有些力不从心。《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书的出现，无疑为我指引了一个新的方向。SIGNE语言，这个对我而言陌生的名字，却承载着我一直以来对更优雅、更可靠的嵌入式系统设计的渴望。我脑海中描绘着这本书的图景：它会像一位经验丰富的导师，循序渐进地引导我走进SIGNE的世界。首先，可能会有一部分介绍SIGNE的哲学思想，它为何而生，它的核心竞争力在哪里，以及它与传统命令式语言的区别。接着，我想象着会有详尽的语法讲解，但并非枯燥的罗列，而是通过大量的代码示例，展示SIGNE如何以一种声明式的方式来描述系统的行为。我尤其期待书中能够深入讲解SIGNE的“同步”和“事件”模型，这对于理解实时系统的本质至关重要。我猜测书中会有专门的章节来探讨SIGNE在处理周期性任务、优先级调度以及中断响应等方面的优势。我还设想，作者可能会分享一些实际项目中应用SIGNE的经验，比如如何将其集成到现有的开发流程中，如何进行调试和优化。这本书或许还会触及到SIGNE在模型驱动开发（MDD）中的角色，以及它如何与仿真工具链协同工作。我期望通过阅读这本书，能够获得一套全新的工具和思维方式，来应对那些曾经让我头疼的嵌入式系统设计难题。

评分☆☆☆☆☆

我一直对嵌入式系统设计有着浓厚的兴趣，尤其是在探索不同的编程范式时。当我在书店偶然翻到《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书时，就被其独特的书名吸引了。我并不是一个对硬件特别精通的人，更多的是从软件和逻辑的角度去理解系统。这本书记载的SIGNE语言，对我来说完全是一个全新的概念。我之前接触过的嵌入式开发，大部分都围绕着C/C++，偶尔也会涉足一些脚本语言。SIGNE语言所宣称的“同步性”、“并行性”等特性，让我充满了好奇。我迫切地想知道，这种语言如何在嵌入式环境中解决传统语言难以处理的实时性、并发性和可靠性问题。我设想这本书会深入浅出地讲解SIGNE的语法、语义，并辅以大量的实例，来展示它在实时操作系统、通信协议、控制系统等领域的应用。我期待它能提供一种全新的视角，让我能够更优雅、更高效地构建复杂的嵌入式系统。我想象着书中会有详细的章节，介绍如何使用SIGNE来建模状态机，如何描述事件驱动的系统，以及如何在多核处理器上实现高效的并行处理。我也希望这本书能够触及到SIGNE语言在形式化验证方面的优势，因为在嵌入式领域，bug的代价往往是巨大的。作者可能还会分享一些在实际项目中运用SIGNE的经验和教训，这对于我这样的初学者来说，将是无价的财富。总而言之，我预感这本书将是一次深刻的学习体验，它可能会彻底改变我对嵌入式系统设计的认知，并为我打开一扇通往更高级、更具挑战性开发领域的大门。我非常期待能有机会仔细研读这本书，深入探索SIGNE语言的奥秘，并将其应用于我未来的项目中，解决那些曾经困扰我的棘手问题。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书时，我内心涌现出一股混合着期待与一丝忐忑的情绪。我之前对嵌入式系统开发有着粗浅的认识，主要是通过阅读一些关于C语言和RTOS的书籍来入门的。但SIGNE语言这个名字，对我来说是一个全新的领域，它似乎预示着一种截然不同的编程哲学。我曾听说过一些声明式语言在特定领域的强大能力，比如在硬件描述语言（HDL）中，但SIGNE语言在嵌入式系统中的应用，我却知之甚少。我推测这本书会从最基础的概念讲起，逐步引导读者理解SIGNE的核心思想，比如它的“同步”和“并发”模型是如何工作的。我想象着书中会有一章专门讲解SIGNE的事件驱动机制，以及它如何有效地处理中断和异步操作。对于我这样从小接触命令式编程的开发者来说，理解一个全新的抽象模型需要时间和精力，所以我非常期待书中能够提供丰富的图示和类比，帮助我建立直观的认识。我猜测作者会通过一系列精心设计的案例来展示SIGNE语言的优势，从简单的状态机到复杂的通信协议，再到可能的高级实时控制算法。我尤其关注书中是否会涉及SIGNE在代码生成、模型检查以及与现有嵌入式工具链的集成方面的内容。如果这本书能够清晰地解释SIGNE的编译原理，以及它如何映射到底层硬件，那将是我非常乐于看到的。我期待这本书不仅能够教会我一种新的语言，更能让我理解一种新的思维方式，一种能够更好地应对嵌入式系统复杂性和不确定性的思维方式。

评分☆☆☆☆☆

我一直对能够简化和优化嵌入式系统设计的工具和技术充满兴趣，因此《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书的书名，让我眼前一亮。SIGNE语言，对我而言是一个全新的概念，但我能想象它可能是一种专为应对嵌入式系统固有的复杂性而设计的语言。我预测这本书会详细介绍SIGNE语言的独特之处，例如它如何通过声明式的方式来描述系统的行为，以及它在处理实时性、并发性和并行性方面的优势。我非常期待书中能够提供大量的实际应用案例，展示SIGNE语言在不同嵌入式领域，如通信、控制、数据采集等方面的成功应用。我猜测作者会深入讲解SIGNE语言的编译器、运行时环境以及它如何与硬件进行交互。对我来说，理解SIGNE语言如何有效地管理系统资源，以及它在代码生成和调试方面的便利性至关重要。我希望这本书不仅能让我学会一门新的编程语言，更能帮助我建立一种全新的嵌入式系统设计思维，从而能够更高效、更可靠地构建下一代嵌入式产品。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在嵌入式领域耕耘多年的开发者，一直以来都对能够简化复杂系统设计的工具和方法抱有强烈的探索欲。《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书的书名，立刻勾起了我的兴趣。SIGNE语言，对我来说是一个全新的概念，它听起来像是为解决嵌入式系统设计中那些棘手的并发和实时性问题而量身打造的。我猜想这本书会以一种深入浅出的方式，逐步揭示SIGNE语言的奥秘。我期待书中能够详细介绍SIGNE的核心思想，例如它如何通过“同步”的机制来管理系统行为，以及它如何有效地处理“并行”的计算。对于我来说，理解SIGNE语言的语法和语义是关键，但我更希望看到的是它在实际应用中的强大之处。我设想书中会有大量的案例研究，展示SIGNE在不同领域的嵌入式应用，比如工业自动化、医疗设备、汽车电子等。我特别关注书中是否会讲解SIGNE在代码生成、模型验证以及与现有工具链的集成方面的内容。我希望这本书不仅能教会我一种新的编程语言，更能让我理解一种全新的系统设计思维模式，从而能够更自信、更高效地应对日益复杂的嵌入式系统挑战。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《Designing Embedded Systems with the SIGNAL Programming Language》这本书时，一种探索未知领域的新鲜感油然而生。我对嵌入式系统设计一直有着浓厚的兴趣，尤其是在追求高可靠性和高效能的道路上，我一直在寻找能够突破现有技术瓶颈的解决方案。SIGNE语言，这个名字本身就充满了神秘感，它暗示着一种不同于我所熟悉的命令式编程范式的全新方法。我推测这本书会从根本上颠覆我对于嵌入式系统开发的理解。我设想书中会花大量篇幅来阐述SIGNE语言的数学基础，它可能基于某种形式化的模型，能够提供比传统方法更强大的表达能力和验证能力。我非常期待书中能够详细介绍SIGNE如何处理并发和并行性，它是否提供了一种天然的机制来避免由共享资源访问引起的冲突，以及如何有效地管理多个独立的计算流。我猜测作者会通过一些实际的案例来展示SIGNE的威力，比如在航空航天、汽车电子或工业自动化等对可靠性要求极高的领域。我希望书中能够深入讲解SIGNE在系统级建模、行为规范以及状态管理方面的应用。或许，书中还会探讨SIGNE如何与硬件抽象层（HAL）进行交互，以及如何生成高效的机器码。对于我这样追求技术深度的人来说，这本书无疑是一个巨大的宝藏，它承诺将我带入一个全新的嵌入式系统设计境界。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆