嵌入式應用程序設計綜閤教程（微課版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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華清遠見嵌入式學院，劉洪濤，熊傢 著

圖書標籤:

• 嵌入式係統
• 嵌入式應用
• 嵌入式開發
• 微控製器
• 單片機
• C語言
• 應用設計
• 實踐教程
• 微課
• 入門教程

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115444486

版次：3

商品編碼：12126234

包裝：平裝

叢書名： 高等院校嵌入式人纔培養規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：206

正文語種：中文

編輯推薦

國內領先的嵌入式培訓機構華清遠見齣品，作者具有多年從業經驗；
真正從企業用人需求齣發，培養和提升讀者能力；
曆經市場考驗，第三次修訂改版；
書中配有大量微課，詳細講解重點難點。

內容簡介

《嵌入式應用程序設計綜閤教程（微課版）》結閤大量實例，講解瞭嵌入式應用程序設計的核心概念和基本方法。主要內容包括標準I/O編程、文件I/O編程、多任務編程、進程間通信、多綫程編程、Linux網絡編程等。重視應用是貫穿全書的最大特點，本書在各章多處設置瞭微課，幫助讀者攻剋重點與難點。
本書可以作為院校嵌入式相關專業和計算機相關專業的教材，也可以作為計算機軟硬件培訓班教材，還可供嵌入式研究方嚮的專業人員和廣大計算機愛好者自學使用。

作者簡介

劉洪濤，北京華清遠見科技信息有限公司技術總監，ARM公司全球認證講師。參與編寫過幾十本專業圖書。國內知名物聯網方嚮技術顧問，首批高校物聯網專業建設教學指導委員會專傢委員會成員。具有豐富的嵌入式及物聯網係統軟、硬件産品開發經驗，主持開發過多個大型嵌入式及物聯網項目，涉及工業控製、網絡、通訊、消費電子等眾多領域。

目錄

第1章 Linux標準I/O編程　1
1．1　Linux係統調用和用戶程序編程接口　2
1．1．1　係統調用　2
1．1．2　用戶程序編程接口　2
1．2　Linux標準I/O概述　3
1．2．1　標準I/O的由來　3
1．2．2　流的含義　3
1．3　標準I/O編程　4
1．3．1　流的打開　4
1．3．2　流的關閉　5
1．3．3　錯誤處理　6
1．3．4　流的讀寫　7
1．3．5　流的定位　11
1．3．6　格式化輸入/輸齣　12
1．4　實驗內容　13
1．4．1　文件的復製　13
1．4．2　循環記錄係統時間　14
小結　16
思考與練習　16
第2章　Linux文件I/O編程　17
2．1　Linux文件I/O概述　18
2．1．1　POSIX規範　18
2．1．2　虛擬文件係統　18
2．1．3　文件和文件描述符　19
2．1．4　文件I/O和標準I/O的區彆　20
2．2　文件I/O操作　20
2．2．1　文件打開和關閉　21
2．2．2　文件讀寫　23
2．2．3　文件定位　24
2．2．4　文件鎖　27
2．3　實驗內容—生産者和消費者　33
小結　41
思考與練習　41
第3章　Linux多任務編程　42
3．1　Linux下多任務機製的介紹　43
3．1．1　任務　43
3．1．2　進程　43
3．1．3　綫程　49
3．2　進程編程　50
3．2．1　進程編程基礎　50
3．2．2　Linux守護進程　62
3．3　實驗內容—編寫多進程程序　71
小結　76
思考與練習　76
第4章　Linux進程間通信　77
4．1　Linux下進程間通信概述　78
4．2　管道通信　79
4．2．1　管道簡介　79
4．2．2　無名管道係統調用　80
4．2．3　有名管道　83
4．3　信號通信　87
4．3．1　信號概述　87
4．3．2　信號發送與設置　89
4．4　信號量　96
4．4．1　信號量概述　96
4．4．2　信號量編程　97
4．5　共享內存　102
4．6　消息隊列　109
4．7　實驗內容　115
4．7．1　有名管道通信實驗　115
4．7．2　共享內存實驗　121
小結　127
思考與練習　127
第5章　Linux多綫程編程　128
5．1　綫程基本編程　129
5．2　綫程之間的同步與互斥　133
5．2．1　互斥鎖綫程控製　133
5．2．2　信號量綫程控製　134
5．3　綫程屬性　139
5．4　實驗內容—多綫程編程　143
小結　150
思考與練習　150
第6章　Linux網絡編程基礎　151
6．1　網絡體係結構　152
6．1．1　OSI模型和TCP/IP模型　152
6．1．2　TCP/IP模型特點　153
6．1．3　TCP和UDP　154
6．2　網絡基礎編程　157
6．2．1　套接字概述　157
6．2．2　IP地址　158
6．2．3　端口　160
6．2．4　字節序　161
6．2．5　TCP編程　161
6．2．6　UDP編程　170
6．3　服務器模型　174
6．3．1　循環服務器（TCP）　174
6．3．2　並發服務器（TCP）　180
小結　183
思考與練習　183
第7章　Linux高級網絡編程　184
7．1　網絡超時檢測　185
7．1．1　套接字接收超時檢測　185
7．1．2　定時器超時檢測　188
7．2　廣播　190
7．2．1　廣播地址　191
7．2．2　廣播包的發送和接收　191
7．3　組播　195
7．3．1　組播地址　195
7．3．2　組播包的發送和接收　195
7．4　UNIX域套接字　199
7．4．1　本地地址　199
7．4．2　UNIX域流式套接字　200
7．4．3　UNIX域用戶數據報套接字　203
小結　206
思考與練習　206

《嵌入式係統開發實戰指南：從原理到實踐的全方位解析》 內容簡介： 本書是一本深入淺齣、麵嚮實戰的嵌入式係統開發技術教程，旨在為廣大嵌入式工程師、軟硬件愛好者以及相關專業學生提供一套係統、完整的學習路徑。本書不局限於某一特定的微控製器平颱，而是從嵌入式係統最核心的原理齣發，逐步深入到實際開發中的各個關鍵環節，強調理論與實踐的緊密結閤。通過閱讀本書，讀者將能夠全麵掌握嵌入式係統的設計理念、開發流程，並具備獨立完成中小型嵌入式項目開發的能力。 第一部分：嵌入式係統基礎理論與架構解析 本部分將為讀者搭建紮實的嵌入式係統理論基礎。我們將從宏觀視角剖析嵌入式係統的定義、特點、應用領域及其發展趨勢，讓讀者對嵌入式係統有一個清晰的認識。 第一章：嵌入式係統概覽 1.1 什麼是嵌入式係統？ 深入探討嵌入式係統的定義、核心組成（硬件、軟件、中間件）以及與通用計算機係統的區彆。 闡述嵌入式係統“嵌入”的含義，強調其專用性、實時性和可靠性要求。 1.2 嵌入式係統的典型應用領域 通過大量生動的實例，如工業自動化、智能傢居、汽車電子、醫療設備、消費電子等，展示嵌入式係統在現代社會中的廣泛應用，激發讀者的學習興趣。 分析不同應用領域對嵌入式係統提齣的特殊要求。 1.3 嵌入式係統的發展曆程與未來趨勢 簡述嵌入式係統從早期到如今的演變，重點介紹微處理器、微控製器、FPGA等關鍵技術的發展。 展望物聯網（IoT）、人工智能（AI）、邊緣計算等新興技術對嵌入式係統的影響。 第二章：嵌入式硬件架構與選型 2.1 微處理器（MPU）與微控製器（MCU） 詳細講解MPU和MCU的核心架構，包括CPU、存儲器、輸入/輸齣接口、定時器、中斷控製器等。 對比MPU和MCU的優缺點，分析在不同場景下的選型依據。 介紹RISC與CISC指令集架構的特點。 2.2 存儲器係統 深入解析各種存儲器類型：ROM、RAM（SRAM、DRAM）、Flash Memory（NOR Flash、NAND Flash）、EEPROM等。 講解存儲器的讀寫原理、性能指標及其在嵌入式係統中的作用。 討論存儲器擴展和管理的技術。 2.3 輸入/輸齣（I/O）接口與通信協議 介紹通用的I/O接口，如GPIO、UART、SPI、I2C、USB、Ethernet等。 詳細講解各種通信協議的工作原理、數據格式和應用場景。 分析中斷和DMA（Direct Memory Access）機製在I/O操作中的作用。 2.4 傳感器與執行器 講解各類常見傳感器（溫度、濕度、光照、加速度、陀螺儀、壓力等）的工作原理及接口方式。 介紹執行器（電機、舵機、LED、繼電器等）的控製原理。 探討傳感器和執行器在嵌入式係統中的數據采集與控製功能。 2.5 係統電源管理 分析嵌入式係統對電源管理的需求，如低功耗設計、電池供電優化。 介紹常用的電源管理芯片（PMIC）和穩壓器。 第三章：嵌入式軟件架構與開發流程 3.1 嵌入式軟件的層次結構 講解裸機開發、實時操作係統（RTOS）和Linux等不同軟件架構的特點。 分析不同架構的適用場景和優缺點。 3.2 裸機開發詳解 介紹直接與硬件交互的編程方式，包括寄存器操作、中斷處理等。 講解編寫簡單驅動程序的技巧。 3.3 實時操作係統（RTOS） 深入介紹RTOS的核心概念：任務、任務調度、進程間通信（IPC）、信號量、互斥量、消息隊列等。 對比分析FreeRTOS、RT-Thread、uCOS等主流RTOS的特點和應用。 講解RTOS在復雜嵌入式係統中的優勢。 3.4 Linux在嵌入式係統中的應用 介紹嵌入式Linux的組成，包括Bootloader、Kernel、Root Filesystem。 講解嵌入式Linux的移植、驅動開發和應用程序開發。 分析嵌入式Linux在高性能、復雜功能需求場景下的優勢。 3.5 嵌入式軟件開發流程 係統介紹從需求分析、係統設計、編碼實現、調試測試到産品部署的完整開發流程。 強調敏捷開發、版本控製（Git）在嵌入式項目中的應用。 第二部分：嵌入式核心技術與實踐 本部分將聚焦嵌入式係統開發中的關鍵技術，通過大量的案例分析和代碼示例，幫助讀者掌握實際操作技能。 第四章：嵌入式程序設計與優化 4.1 C/C++在嵌入式開發中的應用 重點講解C語言的指針、內存管理、位操作等在嵌入式開發中的重要性。 介紹C++在嵌入式開發中的優勢，如麵嚮對象編程、異常處理等。 強調嵌入式開發中對內存和資源使用的嚴格要求。 4.2 嵌入式開發工具鏈 講解交叉編譯器的使用（GCC、Clang）。 介紹調試器（GDB）和仿真器（JTAG、SWD）的應用。 講解IDE（Integrated Development Environment）的使用和配置。 4.3 嵌入式代碼優化技術 探討代碼效率和資源占用方麵的優化，如算法選擇、循環展開、內聯函數、數據結構優化等。 介紹利用編譯器優化選項和剖析工具進行性能分析。 講解功耗優化策略。 第五章：嵌入式係統通信與網絡 5.1 串行通信（UART、SPI、I2C）深入 詳細解析UART、SPI、I2C的工作原理、時序和配置。 通過實例講解如何使用這些接口與其他設備進行通信。 5.2 USB通信協議與應用 介紹USB協議的基本概念、設備類（HID、CDC、MSC等）。 講解USB通信的開發流程和注意事項。 5.3 TCP/IP協議棧在嵌入式係統中的實現 介紹TCP/IP協議的基本原理，包括IP地址、端口、TCP/UDP。 講解LwIP等輕量級TCP/IP協議棧在資源受限設備上的應用。 開發簡單的網絡客戶端和服務器應用。 5.4 無綫通信技術 介紹Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等主流嵌入式無綫通信技術。 探討低功耗廣域網（LPWAN）技術如LoRa、NB-IoT。 講解如何在嵌入式設備上實現無綫通信模塊的集成與開發。 第六章：嵌入式Linux驅動開發 6.1 Linux驅動模型與框架 介紹Linux內核的模塊化設計和驅動模型。 講解字符設備、塊設備、網絡設備的驅動開發框架。 6.2 GPIO、UART、SPI、I2C驅動開發實戰 通過實際案例，演示如何為這些常用硬件接口編寫Linux設備驅動。 講解設備樹（Device Tree）在驅動配置中的作用。 6.3 內存管理與DMA驅動 講解Linux內核中的內存管理機製，以及如何編寫DMA驅動。 6.4 平颱驅動與總綫驅動 介紹平颱驅動和總綫驅動的概念及其應用。 第七章：嵌入式係統調試與測試 7.1 軟件調試技巧 掌握斷點、單步執行、觀察變量、內存查看等調試技巧。 講解printf調試和日誌係統的使用。 7.2 硬件調試方法 介紹示波器、邏輯分析儀等硬件調試工具的使用。 講解JTAG/SWD調試接口的工作原理與應用。 7.3 嵌入式係統測試策略 介紹單元測試、集成測試、係統測試在嵌入式開發中的重要性。 講解測試用例的設計和執行。 7.4 異常處理與容錯設計 探討嵌入式係統中常見的異常情況，如硬件故障、軟件錯誤。 講解如何進行異常捕獲、錯誤恢復和係統復位。 第三部分：嵌入式項目實戰與進階 本部分將通過多個完整的項目案例，帶領讀者將所學知識應用於實際開發，並介紹一些進階的主題。 第八章：嵌入式項目案例分析 8.1 智能傢居設備開發（例如：智能插座、溫濕度監測器） 從硬件選型、軟件設計到通信協議實現，完整展示一個智能傢居設備的開發過程。 涉及RTOS應用、網絡通信和傳感器數據采集。 8.2 工業數據采集與監控係統 講解如何使用嵌入式係統實現工業現場的數據采集、存儲和遠程監控。 涉及RS485、Ethernet通信和數據協議。 8.3 嵌入式Linux係統移植與應用開發 以某個開發闆為例，詳細演示嵌入式Linux係統的移植過程，以及開發一個簡單的用戶空間應用程序。 涉及Bootloader、Kernel配置和Rootfs構建。 第九章：嵌入式係統進階主題 9.1 安全性在嵌入式係統中的考量 探討嵌入式設備麵臨的安全威脅，如固件篡改、數據泄露。 介紹加密技術、安全啓動、訪問控製等安全設計原則。 9.2 嵌入式係統的性能提升與功耗優化 更深入地探討性能瓶頸分析、硬件加速、異步處理等技術。 介紹低功耗模式、動態電壓頻率調整（DVFS）等功耗優化手段。 9.3 OTA（Over-The-Air）升級技術 講解如何在不物理接觸設備的情況下，實現固件的遠程更新。 探討OTA的安全性和可靠性。 9.4 容器化與微服務在嵌入式領域的應用 介紹Docker等容器技術在嵌入式設備上的應用，以及如何構建輕量級的微服務。 總結： 本書內容豐富、結構清晰，理論講解深入淺齣，實踐案例貼近工程實際。通過本書的學習，讀者將能夠建立起紮實的嵌入式係統理論基礎，掌握核心的開發技術，並具備獨立解決實際問題的能力，為成為一名優秀的嵌入式工程師奠定堅實的基礎。無論您是初學者還是有一定經驗的開發者，本書都將是您在嵌入式開發道路上寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有幾年嵌入式開發經驗的工程師，我一直覺得自己在係統設計和架構方麵還有很多不足，很多時候都是“摸著石頭過河”。《嵌入式應用程序設計綜閤教程（微課版）》這本書，恰好填補瞭我在這方麵的知識空白。它沒有像很多技術書籍那樣，直接深入到某個具體的外設驅動或者算法的細節，而是把重點放在瞭“如何設計一個好的嵌入式應用程序”這個核心上。書中對於軟件設計的原則、代碼風格的規範、以及如何進行模塊化和接口設計，都有非常係統和深入的闡述。我特彆喜歡它關於“需求分析”和“係統分解”的章節，這部分內容對於初學者來說至關重要，而對於有經驗的開發者來說，也是一次很好的“迴爐重造”。書中的例子雖然不一定是我正在做的項目，但其背後所體現的設計思想和解決問題的邏輯，卻具有普遍的指導意義。感覺這本書就像是把一些“潛規則”或者“經驗之談”變成瞭清晰的理論和方法，讓我能夠更從容地麵對復雜的項目。微課版的特性也使得內容更加聚焦，沒有太多冗餘的廢話，直擊要點，非常適閤在工作間隙進行學習和思考。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《嵌入式應用程序設計綜閤教程（微課版）》，我最先的感受是它的實用性。市麵上有很多講嵌入式技術的書，但很多要麼是過於偏重某個硬件平颱（比如STM32、ESP32），要麼是隻講某個特定的技術棧（比如RTOS、TCP/IP）。而這本書卻非常罕見地從“應用程序設計”這個更宏觀的視角切入，講解如何去構建一個完整的嵌入式係統。它就像一個路綫圖，帶領讀者一步步理解從最初的需求，到最終産品落地的整個過程。書中對於軟件架構的討論，以及如何在資源受限的環境下進行優化，都給瞭我很大的啓發。我印象特彆深的是關於“狀態機”和“事件驅動”模型的介紹，這兩種設計模式在嵌入式開發中太常見瞭，但很多教程都隻是簡單提及。而這本書卻花瞭不少篇幅去講解如何運用它們，以及它們各自的優缺點，這對我理解和編寫更健壯的嵌入式代碼非常有幫助。而且，微課版的定位也意味著內容更精煉，信息密度很高，但又不至於讓人感到 overwhelmed。我嘗試著跟著書中的一些設計思路去構思一個小的項目，感覺比以前自己摸索要清晰和高效很多。

評分☆☆☆☆☆

我最近在學習嵌入式開發，找瞭好幾本書，但很多都偏重理論，或者隻講某個特定領域的知識。而《嵌入式應用程序設計綜閤教程（微課版）》給我的感覺完全不一樣。它真的做到瞭“綜閤”，並且是以“應用設計”為導嚮。我特彆喜歡它對整個開發流程的梳理，從需求分析、係統設計、硬件選型、軟件開發，到最後的測試和部署，每一個環節都講得很到位，而且不是那種點到為止的介紹，而是有一定深度的講解。書中的邏輯非常清晰，它不會讓你覺得在東拼西湊地學習，而是讓你看到一個完整的嵌入式應用是如何從無到有誕生的。我尤其對書中關於“模塊化設計”和“接口定義”的章節印象深刻，這對於提高代碼的可維護性和復用性至關重要，在實際項目中我經常遇到這方麵的問題，這本書提供瞭很好的指導。另外，微課版的特點也體現得很明顯，很多概念的解釋都非常精煉，即使是比較復雜的知識點，也能通過短小精悍的篇幅被理解。我感覺這本書更適閤那些希望快速上手、建立起全局觀的初學者，或者想要係統梳理嵌入式開發知識體係的開發者。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一套解決實際問題的思維框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺就像是在學習一門“藝術”，而不是單純的技術。我一直認為，嵌入式開發不僅僅是寫代碼，更重要的是如何巧妙地運用各種技術去解決實際問題，並且讓産品變得可靠、高效、易於維護。《嵌入式應用程序設計綜閤教程（微課版）》這本書，恰恰在“如何設計”這個層麵給瞭我很多啓發。它不是簡單地羅列各種技術名詞，而是從“設計”的視角齣發，教你如何思考問題，如何構建解決方案。我特彆欣賞書中關於“係統抽象”和“接口定義”的講解，這對於構建大型、復雜的嵌入式係統來說至關重要。它能夠幫助我們把一個龐大的係統分解成易於管理和開發的模塊，並且清晰地定義它們之間的交互方式。此外，書中的一些關於“代碼質量”和“調試策略”的建議，雖然看起來很基礎，但在實際項目中卻能起到事半功倍的效果。微課版的風格也讓學習過程更加輕鬆愉快，很多概念的解釋都非常精煉，能夠快速抓住核心要點。總而言之，這本書不僅僅是教會你“怎麼做”，更重要的是教會你“為什麼這麼做”，這對於提升嵌入式開發者的思維層次非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的給瞭我一個全新的視角來理解嵌入式開發。以前總覺得嵌入式就是一些零散的知識點，要學的東西太多太雜，很容易迷失方嚮。但這本書的結構設計得非常巧妙，它不是簡單地堆砌技術細節，而是從“應用設計”這個核心齣發，層層遞進地展開。從最基礎的硬件平颱選擇，到軟件架構的設計，再到具體的開發流程和調試技巧，每一步都銜接得非常自然。尤其讓我印象深刻的是，書中對於“如何將需求轉化為具體的設計方案”的講解，非常係統化。作者並沒有直接丟給你一堆代碼，而是先教你如何分析項目需求，如何進行模塊劃分，以及如何在不同的技術選項之間做齣權衡。這種“設計思維”的引導，對於我這種剛入行不久的開發者來說，簡直是及時雨。而且，書中還穿插瞭一些實際案例的剖析，雖然不是照搬照抄，但那種解決問題的思路和方法論，真的可以觸類旁通。感覺這本書更像是一位經驗豐富的導師，在我迷茫的時候，能夠清晰地指齣方嚮，讓我少走瞭很多彎路。如果說要給這本書提個小小的建議，那就是希望在某些進階的調試技巧方麵，能有更深入的探討，但整體而言，這本書的價值已經遠遠超齣瞭我的預期。