9787121209444 嵌入式電路設計教程 電子工業齣版社 馬洪連 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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馬洪連 著

圖書標籤:

• 嵌入式係統
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• 馬洪連
• 教程
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店鋪： 聚雅圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121209444

商品編碼：29358541795

包裝：平裝

齣版時間：2013-07-01

基本信息

書名：嵌入式電路設計教程

定價：39.00元

作者：馬洪連

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2013-07-01

ISBN：9787121209444

字數：370000

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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　　（1）應用性強，講求實用；（2）係統性好，內容全麵且重點突齣；（3）注重分析和設計，提高綜閤設計能力。

內容提要

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　　本書根據課堂教學和實踐操作的要求，以培養“會設計、能發展”具有創新精神和實踐能力的人纔、提高實際工程設計能力為目的，全麵、係統地對嵌入式電路設計技術及相關知識和應用實例作瞭介紹，使讀者通過本書的學習能夠初步瞭解和掌握嵌入式電路設計的基本內容及實用技術。全書共9章，主要內容包括嵌入式處理器和嵌入式係統簡介、基本電路設計與實現、信號檢測與信息獲取電路設計、人機交互接口電路設計、信息輸齣通道電路設計、通信接口電路設計及係統抗乾擾和低功耗電路設計，後還介紹瞭EDA與可編程邏輯器件的相關知識，以及電路原理圖與電路PCB的設計與實現過程。各章均配有相應的習題與思考題，可供教學選用。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《嵌入式係統開發實戰：從入門到精通》 內容簡介： 本書是一本麵嚮廣大嵌入式係統開發愛好者的實踐性教程，旨在幫助讀者係統地掌握嵌入式係統的設計、開發、調試與優化全過程。內容涵蓋瞭從基礎的硬件選型、嵌入式Linux環境搭建，到核心的驅動程序編寫、應用程序開發，再到高級的係統調優與性能分析，力求為讀者打造一條清晰的學習路徑，使之能夠獨立完成復雜的嵌入式項目。 第一部分：嵌入式係統基礎與環境搭建 本部分將帶領讀者走進嵌入式係統的世界，深入理解其基本概念、架構以及不同於傳統PC的特點。我們將從最基礎的知識點齣發，逐步建立起對嵌入式係統開發的整體認知。 第一章：嵌入式係統概覽 1.1 什麼是嵌入式係統？ 詳細闡述嵌入式係統的定義、特徵（專用性、麵嚮對象、軟硬件結閤、微型化、實時性等），以及其在日常生活中的廣泛應用（消費電子、工業控製、汽車電子、醫療設備、物聯網等），並通過經典案例分析，激發讀者的學習興趣。 1.2 嵌入式係統的基本構成 深入剖析嵌入式係統的核心組成部分：微處理器/微控製器（CPU）、存儲器（RAM、ROM/Flash）、輸入/輸齣設備（I/O）、外圍接口（UART、SPI、I2C、USB、Ethernet等）以及軟件係統（操作係統、應用軟件、驅動程序）。我們將重點講解不同類型微處理器（如ARM、MIPS、RISC-V）的特點和選擇考量。 1.3 嵌入式開發流程與挑戰 梳理典型的嵌入式項目開發流程，從需求分析、硬件選型、原理圖設計、PCB布局、軟件架構設計、編碼實現、集成測試到産品部署與維護。同時，分析嵌入式開發麵臨的獨特挑戰，如資源受限、實時性要求高、功耗控製、硬件調試復雜性等。 1.4 開發工具鏈介紹 介紹嵌入式開發過程中常用的工具鏈，包括交叉編譯環境（GCC/Clang）、調試器（GDB）、仿真器（JTAG/SWD）、硬件調試器（如SEGGER J-Link, ST-Link）、邏輯分析儀、示波器等，並講解其基本原理和使用方法。 第二章：嵌入式Linux開發環境搭建 2.1 為什麼選擇嵌入式Linux？ 探討嵌入式Linux的優勢，如開源免費、豐富的軟硬件支持、成熟的生態係統、強大的功能和靈活性，以及其在嵌入式領域的主導地位。 2.2 Linux基礎命令與Shell腳本 迴顧和講解Linux操作係統的常用命令、文件係統操作、進程管理、網絡配置等基礎知識，並演示如何編寫Shell腳本來自動化開發流程，提高效率。 2.3 交叉編譯環境的搭建 詳細指導讀者如何為目標嵌入式平颱搭建交叉編譯環境，包括安裝交叉編譯器、binutils、glibc等，並配置環境變量。我們將以ARM架構為例，逐步演示配置過程。 2.4 構建嵌入式Linux係統 2.4.1 bootloader（啓動加載器） 介紹bootloader的作用（如U-Boot），包括其啓動過程、配置選項以及移植方法。 2.4.2 Linux內核的裁剪與編譯 講解Linux內核的體係結構，如何根據硬件平颱和項目需求裁剪內核配置，並進行編譯生成zImage/uImage等內核鏡像。 2.4.3 文件係統的構建 介紹不同類型的文件係統（如ext2/3/4, YAFFS2, JFFS2, SquashFS），並指導讀者使用Buildroot或Yocto Project等工具構建根文件係統。 2.5 目標闆的軟件燒寫與部署 演示如何將bootloader、內核鏡像和根文件係統燒寫到目標闆的存儲介質（如SD卡、eMMC、NAND Flash）中，並通過串口或網絡進行啓動和調試。 第二部分：核心開發技術與實踐 本部分將深入探討嵌入式Linux下的軟件開發技術，從底層驅動到上層應用，全方位提升讀者的開發能力。 第三章：嵌入式Linux驅動程序開發 3.1 Linux設備模型與驅動架構 講解Linux設備模型（Device Model）的概念，包括總綫（Bus）、設備（Device）、驅動（Driver）的關係，以及Linux驅動程序的基本框架（module_init, module_exit, file_operations等）。 3.2 字符設備驅動開發 以一個簡單的字符設備為例（如模擬一個LED控製器），詳細講解如何注冊設備、實現read/write/ioctl等操作，並編寫驅動程序。 3.3 塊設備驅動開發 介紹塊設備驅動的特點和實現機製，以SD卡或EMMC為例，講解其驅動的構成。 3.4 網絡設備驅動開發 闡述網絡設備驅動的接口和工作原理，講解如何編寫網卡驅動，使其能夠與TCP/IP協議棧協同工作。 3.5 總綫（I2C/SPI）設備驅動開發 重點講解如何為I2C和SPI總綫上的外圍設備編寫驅動程序，包括總綫驅動的注冊、設備驅動的probe/remove等。 3.6 中斷處理與延遲 深入講解中斷機製，包括中斷的注冊、ISR（中斷服務例程）的編寫、中斷共享與嵌套，以及如何處理延遲問題。 3.7 DMA（直接內存訪問）技術 介紹DMA的工作原理，以及如何在驅動程序中利用DMA來提高數據傳輸效率，減輕CPU負擔。 3.8 驅動程序的調試技巧 講解如何利用printk、procfs、debugfs等工具進行驅動程序的調試，以及使用GDB遠程調試。 第四章：嵌入式Linux應用程序開發 4.1 C/C++語言在嵌入式中的應用 迴顧和強調C/C++在嵌入式開發中的重要性，講解麵嚮對象思想在嵌入式應用開發中的應用。 4.2 多綫程與進程間通信（IPC） 講解Linux下的多綫程編程（pthread庫）和進程間通信技術（管道、消息隊列、共享內存、信號量等），並分析其在並發處理和數據同步中的應用。 4.3 網絡應用程序開發（Socket編程） 深入講解TCP/IP協議棧，掌握Socket編程模型，實現客戶端/服務器端通信，包括TCP和UDP通信，以及HTTP、MQTT等應用層協議的簡單實現。 4.4 GUI（圖形用戶界麵）開發 介紹嵌入式Linux下的GUI開發框架，如Qt for Embedded，講解其基本概念、控件使用、事件處理以及界麵布局，並指導讀者開發一個簡單的嵌入式GUI應用。 4.5 文件操作與存儲管理 講解在嵌入式Linux下進行文件讀寫、目錄操作、權限管理，以及如何處理存儲介質的讀寫和數據持久化。 4.6 嵌入式係統下的軟件架構設計 探討如何根據項目需求設計閤理的軟件架構，包括分層設計、模塊化設計、狀態機設計等，以提高代碼的可維護性和可擴展性。 第三部分：進階主題與項目實踐 本部分將引導讀者探索嵌入式開發中的高級主題，並通過實際項目鞏固所學知識。 第五章：嵌入式係統性能優化與調試 5.1 性能瓶頸分析 介紹常用的性能分析工具，如top, ps, vmstat, iostat, strace, ltrace等，講解如何分析CPU占用率、內存使用、I/O負載等，找齣性能瓶頸。 5.2 代碼優化技巧 講解程序代碼層麵的優化方法，如算法優化、數據結構選擇、避免不必要的函數調用、減少內存拷貝等，並介紹 profiling 工具（如gprof）的使用。 5.3 內存管理優化 深入講解Linux內存管理機製，包括虛擬內存、分頁、交換等，介紹如何優化內存分配和釋放，避免內存泄漏。 5.4 功耗優化策略 講解嵌入式係統中功耗優化的重要性，介紹硬件層麵的功耗管理（如CPU頻率動態調整、電源門控）和軟件層麵的功耗優化（如閤理使用休眠模式、減少不必要的設備喚醒）。 5.5 係統調試與故障排查 總結常用的係統調試方法，如日誌分析、邏輯分析儀抓包、信號示波器觀測，以及如何遠程調試和定位疑難雜癥。 第六章：嵌入式項目實戰 6.1 項目一：智能傢居傳感器節點 需求分析與硬件選型 明確項目需求（采集溫濕度、光照等數據，並通過無綫方式傳輸），選擇閤適的微控製器（如ESP32、STM32），以及傳感器模塊。 驅動程序開發 編寫溫濕度、光照傳感器的驅動程序，並將其集成到Linux係統中。 數據采集與處理 開發應用程序，定期采集傳感器數據，進行簡單的濾波和轉換。 網絡通信 利用Wi-Fi或藍牙模塊，將采集到的數據發送到雲端服務器或本地網關。 係統集成與測試 將所有模塊集成，進行整體測試，並進行功耗優化。 6.2 項目二：嵌入式Web服務器 Web服務器架構設計 介紹嵌入式Web服務器的幾種常見架構，如使用Lighttpd、Nginx或自定義Web服務器。 HTTP協議解析與響應 講解HTTP協議的基本原理，如何解析HTTP請求並生成HTTP響應。 動態內容生成 演示如何通過CGI（通用網關接口）或Web框架，生成動態的Web內容，例如實時顯示傳感器數據。 前端界麵開發 簡單介紹HTML/CSS/JavaScript在嵌入式Web界麵中的應用。 安全性考慮 討論嵌入式Web服務器的安全風險，並介紹基本的安全防護措施。 6.3 項目三：嵌入式圖像處理（可選） 圖像采集與格式 講解嵌入式係統中常見的圖像采集方式（如攝像頭）和圖像格式（如YUV, RGB）。 圖像處理庫應用 介紹OpenCV等圖像處理庫在嵌入式平颱上的應用，講解邊緣檢測、目標識彆等基本圖像處理算法。 實時圖像顯示 實現將處理後的圖像在嵌入式顯示屏上實時顯示。 附錄： 常用嵌入式Linux命令速查錶 嵌入式開發常用工具介紹 參考文獻與推薦閱讀 本書旨在通過理論與實踐相結閤的方式，幫助讀者建立紮實的嵌入式係統開發功底，為讀者在嵌入式領域的學習和職業發展打下堅實的基礎。無論您是初學者，還是希望提升技能的開發者，都能從中獲益。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當樸實，那種略帶磨砂質感的紙張，讓人拿在手裏有一種久違的、踏實的工業感。我最初翻開它的目的，隻是想快速瞭解一下當前主流的微控製器架構和基礎的外設驅動原理。坦白講，我對作者馬洪連老師的瞭解並不多，但齣版社“電子工業齣版社”這塊招牌，至少保證瞭內容的專業性和嚴謹性，這是我選擇它的一個重要考量因素。初期的章節，確實以紮實的理論基礎開篇，比如講解瞭不同類型總綫（I2C、SPI、UART）的底層時序圖和電平標準，這一點非常到位。很多教程要麼把時序講得過於抽象，要麼直接跳過細節，直接給齣一個庫函數調用，但這本書不同，它詳細剖析瞭數據位是如何在物理層上傳輸的，對於初學者理解“為什麼會齣錯”非常有幫助。不過，在涉及到實時操作係統（RTOS）的章節時，內容略顯單薄，對於FreeRTOS的調度算法和中斷嵌套的處理，深度挖掘得不夠，更像是概念的介紹，而非實際項目中的疑難雜癥的解決方案。希望後續版本能在這方麵加強，畢竟現代嵌入式係統越來越依賴RTOS來管理復雜任務。整體而言，作為一本入門到中級的參考書，它的理論鋪陳是堅實的，為後續的硬件選型和係統設計打下瞭不錯的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配套資源，尤其是代碼示例部分，是其最讓我感到睏惑的地方。教程中給齣的很多代碼片段，似乎是基於一個非常特定的、可能已經過時的開發環境或者特定的芯片型號進行編譯的。當我試圖將這些示例代碼移植到我正在使用的較新型號的ARM Cortex-M4係列處理器上時，遇到瞭大量的宏定義缺失和寄存器地址不匹配的問題。例如，在配置定時器中斷的代碼中，有些關鍵的位操作與當前芯片手冊中的定義存在偏差，這迫使我花費瞭大量時間去調試和查找對應芯片的Datasheet進行人工修正。這讓人不禁懷疑，這些代碼示例是否經過瞭充分的、跨平颱的實際驗證。嵌入式領域技術迭代極快，一本優秀的教程理應提供最新的、可直接在主流IDE環境下編譯運行的源代碼包，而不是僅僅提供一些零散的、需要大量“考古”纔能跑通的代碼片段。這種維護上的疏忽，極大地降低瞭實際操作的效率，讓學習麯綫變得不那麼平滑。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示質量，說實話，讓我這個老工程師感到一絲遺憾。在講解那些復雜的時序圖和電路框圖時，綫條的精細度和清晰度有待商榷。尤其是在涉及到一些高速信號的阻抗匹配和電源完整性（PI）的章節，本來就晦澀難懂的概念，配上不夠清晰的圖例，著實增加瞭理解的難度。我記得在看關於PCB布局布綫的章節時，書中提到瞭“差分信號走綫應盡量等長”，但對於如何量化這個“等長”的誤差範圍，以及在多層闆中如何處理電源層和地層之間的耦閤效應，講解得比較含糊，更像是一種經驗之談，而不是基於電磁兼容（EMC）理論的指導。我不得不中途停下來，去查閱一些更專業的信號完整性（SI）的參考資料來佐證和深化理解。這一點上，這本書似乎更側重於讓讀者“能跑起來”的功能實現，而非“如何設計得更健壯、更具魯棒性”的工程實踐。對於那些誌在設計高性能、高可靠性産品的讀者來說，可能需要配閤其他更偏嚮於硬件物理層細節的專著來閱讀。

評分☆☆☆☆☆

從一個更宏觀的角度來看待這本書，它展現瞭一種非常“務實”的教學理念，仿佛是一位經驗豐富的老工程師在手把手帶徒弟。它沒有過多地糾纏於那些過於前沿或過於學術化的底層算法（比如復雜的AI加速或最新的量子計算接口），而是聚焦於嵌入式係統開發中最常見、最核心的需求——可靠的I/O控製、有效的功耗管理以及穩健的通信協議實現。在講解功耗優化時，書中提到瞭不同睡眠模式（Sleep Mode, Deep Sleep, Shutdown）的切換時序和對外部喚醒源的影響，並附帶瞭一個簡單的低功耗示例項目。這種緊密結閤工程實際的講解方式，使得這本書的知識體係非常“接地氣”。它不會讓你感覺自己在啃一本高深的教科書，反而更像是在閱讀一份經過實戰檢驗的項目文檔。對於準備進入工業控製、消費電子或物聯網（IoT）領域的新人而言，這本書提供的知識框架是完全足夠支撐他們完成第一個商業級或工業級的原型産品的開發任務的。

評分☆☆☆☆☆

我個人非常欣賞作者在“調試方法論”上所花費的筆墨。在很多嵌入式書籍中，往往將重點放在“如何寫齣正確的代碼”，卻很少深入探討“代碼為什麼會齣錯，以及如何係統性地找到錯誤”。這本書的倒數幾章，著重介紹瞭使用JTAG/SWD調試器進行斷點設置、內存查看和寄存器狀態分析的技巧。特彆是關於看門狗（Watchdog）復位問題的分析流程，從軟件流程梳理到硬件復位脈衝的捕獲，提供瞭一個非常清晰的排查路徑。這對於正在經曆無數次“程序莫名其妙崩潰”的初學者來說，簡直是雪中送炭。作者沒有迴避嵌入式開發中最令人頭疼的“黑盒”問題，而是將調試過程的思維邏輯透明化瞭。如果說前麵的章節是教你造車，那麼這些調試章節就是教你如何成為一個優秀的賽車手，知道車輛的每一個部件在極限狀態下的反饋信號意味著什麼。這是這本書在眾多教程中脫穎而齣的一個核心優勢。