無綫傳感器網絡關鍵技術研究及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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樊寬剛，麼曉康，陳宇航 著

圖書標籤:

• 無綫傳感器網絡
• 傳感器網絡
• 物聯網
• 無綫通信
• 數據采集
• 低功耗設計
• 路由協議
• 安全技術
• 應用研究
• 嵌入式係統

店鋪： 詩書雅韻圖書專營店

齣版社： 冶金工業齣版社

ISBN：9787502471743

商品編碼：29673125764

包裝：平裝

齣版時間：2016-01-01

基本信息

書名：無綫傳感器網絡關鍵技術研究及應用

定價：45.00元

作者：樊寬剛,麼曉康,陳宇航

齣版社：冶金工業齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787502471743

字數：

頁碼：216

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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內容提要

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《無綫傳感器網絡關鍵技術研究及應用》通過對無綫傳感器網絡電磁信號在井下傳輸研究，仿真瞭礦井不同形狀對電磁信號傳輸的影響，提齣應對礦井下電磁輻射乾擾的措施；通過研究節點路徑優化算法、定位算法及節點在有障環境中的部署，降低無綫傳感器網絡節點能耗，延長節點壽命和網絡生存周期，並將研究成果應用於實際，通過壓縮感知技術壓縮瞭數據量，驗證瞭研究方法的有效性和可行性。
　　《無綫傳感器網絡關鍵技術研究及應用》可為基於無綫傳感器網絡技術的礦井下生産和監測係統的設計提供技術支持和設計參考，也可以作為相關領域本科生、研究生和工程技術人員的教材和參考書。

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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《低功耗嵌入式係統設計與優化》 內容簡介 本書聚焦於當前電子設備和物聯網發展中至關重要的低功耗嵌入式係統設計與優化，深入剖析瞭影響係統功耗的各個環節，並提供瞭係統性的解決方案。在日新月異的科技浪潮中，嵌入式係統以其獨特的靈活性和廣泛的應用前景，滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機、可穿戴設備到工業自動化、智能傢居，無不閃耀著嵌入式係統的智慧光芒。然而，隨著功能的日益強大和部署範圍的不斷擴大，對嵌入式係統的功耗需求也提齣瞭越來越高的挑戰。如何在地容量電池的限製下，實現更長的續航時間、更低的運行成本、更小的設備體積，以及在能源受限環境中實現可靠運行，已成為擺在設計者麵前的一道道難題。 本書正是為瞭應對這些挑戰而生，它並非停留在理論的錶層，而是緊密結閤實際工程應用，旨在為嵌入式係統工程師、硬件開發者、軟件工程師以及相關領域的科研人員提供一套全麵、深入且實用的低功耗設計指南。我們將從最基礎的理論概念入手，逐步深入到復雜的係統優化策略，力求做到內容詳實，邏輯清晰，條理分明。 第一部分：嵌入式係統功耗分析與模型 在進行任何優化之前，透徹理解功耗的來源是至關重要的。本部分將首先帶領讀者認識嵌入式係統的基本架構，如微控製器（MCU）、內存、外圍設備、電源管理單元（PMU）等，並詳細闡述它們各自的功耗特性。我們將深入探討靜態功耗（漏電流）和動態功耗（電路開關、數據傳輸）的物理機製，以及它們在不同工作模式下的影響。 為瞭量化功耗，我們將介紹各種功耗建模方法，包括基於晶體管級彆的模型、行為級模型和係統級模型。讀者將學會如何利用這些模型來預測和分析係統的整體功耗，識彆功耗瓶頸所在。此外，我們還將討論不同半導體工藝對功耗的影響，以及設計選擇（如選擇哪種類型的晶體管、總綫寬度等）如何在早期階段就預設功耗的基調。 第二部分：硬件層麵的低功耗設計策略 硬件是嵌入式係統功耗的直接源頭，因此，硬件層麵的優化是低功耗設計的基石。本部分將涵蓋一係列關鍵的硬件設計策略。 微控製器（MCU）的選擇與優化： 我們將深入分析不同架構（如ARM Cortex-M係列、RISC-V等）的功耗特性，以及指令集、時鍾頻率、流水綫深度等因素如何影響功耗。讀者將學會如何根據應用需求選擇最適閤的MCU，以及如何利用MCU內置的低功耗模式（如睡眠模式、深度睡眠模式、待機模式）來最大限度地減少不工作時的功耗。 電源管理單元（PMU）的設計與應用： PMU在低功耗係統中扮演著核心角色。我們將詳細介紹綫性穩壓器（LDO）、開關穩壓器（DC-DC轉換器）等電源管理芯片的原理、效率和功耗損耗。讀者將學習如何設計高效的電源管理架構，如何利用多級電壓軌、動態電壓調整（DVS）和動態頻率調整（DFS）等技術來適應不同負載下的功耗需求。 內存與外設的功耗優化： 內存（SRAM、DRAM、Flash）是嵌入式係統中另一大功耗“吞噬者”。本書將介紹如何通過選擇低功耗內存器件、優化內存訪問模式、使用緩存以及利用內存自刷新和休眠等特性來降低功耗。對於各類外圍設備（如ADC、DAC、通信接口、顯示屏），我們將探討其功耗特性，並提供相應的優化技巧，例如關閉不使用的外設、選擇低功耗版本的器件、優化數據傳輸速率等。 時鍾與復位電路設計： 時鍾信號的驅動和復位信號的産生都會消耗一定的能量。我們將討論如何選擇低功耗振蕩器、如何優化時鍾分頻策略，以及如何設計高效的復位電路，以減少不必要的功耗。 PCB布局與走綫優化： 良好的PCB布局和走綫不僅影響信號完整性，也對功耗産生微妙影響。我們將探討電源和地綫的阻抗匹配、信號綫的長度控製、高頻信號的屏蔽等，這些細節對於減少電磁輻射和串擾，從而間接降低功耗具有積極作用。 第三部分：軟件層麵的低功耗設計策略 軟件是發揮硬件性能、實現係統功能的關鍵，其設計也直接影響著係統的整體功耗。本部分將聚焦於軟件層麵的低功耗優化技術。 操作係統（RTOS）的功耗管理： 對於采用實時操作係統（RTOS）的嵌入式係統，RTOS的調度策略、任務優先級管理、中斷處理機製等都會對功耗産生顯著影響。我們將探討如何選擇功耗優化的RTOS，如何配置任務休眠、事件等待等機製，以及如何利用RTOS提供的功耗管理API來控製係統的工作狀態。 任務調度與電源模式協同： 優化任務調度是降低功耗的核心。我們將介紹多種任務調度算法（如優先度調度、時間片輪轉調度）在功耗方麵的權衡，並重點講解如何將任務調度與係統的電源模式相結閤。例如，當沒有任務需要執行時，係統可以自動進入低功耗睡眠模式，從而實現能耗的最優化。 數據傳輸與通信協議的功耗考量： 在物聯網應用中，數據傳輸是主要的功耗來源之一。本書將分析不同通信協議（如Wi-Fi、藍牙、LoRa、NB-IoT）的功耗特性，並提供優化策略，如減少數據包大小、采用更高效的編碼方式、閤理設置傳輸間隔、利用休眠和喚醒機製等。 算法優化與軟件效率提升： 低效的算法會增加CPU的運行時間，從而消耗更多能量。我們將介紹如何優化算法的復雜度，如何利用查找錶、查找樹等數據結構來加速計算，以及如何對關鍵的代碼段進行性能分析和優化，以減少CPU的執行時間。 事件驅動與中斷管理： 采用事件驅動和精細化的中斷管理可以避免不必要的CPU喚醒和輪詢，從而有效降低功耗。我們將講解如何設計高效的中斷處理程序，如何閤理使用中斷優先級，以及如何利用事件標誌和信號量來協調任務之間的通信，減少CPU空閑時間。 功耗感知型軟件架構設計： 貫穿整個軟件生命周期，將功耗考量融入軟件架構設計是實現深層低功耗的關鍵。我們將討論如何設計模塊化的、易於電源管理的軟件結構，如何實現各個功能模塊的按需加載和卸載，以及如何建立一套完善的功耗監控和管理框架。 第四部分：係統集成與測試驗證 將硬件和軟件的低功耗設計思路集成到完整的係統中，並進行準確的測試驗證，是確保設計成功的最後也是最關鍵的環節。 係統級功耗分析與仿真： 在將軟硬件集成在一起之前，我們將介紹如何利用係統級仿真工具對整體係統的功耗進行預測和分析。讀者將學會如何建立一個逼真的仿真模型，並通過修改設計參數來評估不同優化方案的功耗錶現。 功耗測量技術與工具： 精確的功耗測量是驗證低功耗設計效果的基礎。本書將詳細介紹各種功耗測量方法，包括使用數字萬用錶、示波器、專用功率分析儀以及嵌入式功耗分析平颱。我們將講解如何正確連接測量設備，如何采集和分析測量數據，並識彆潛在的功耗異常。 低功耗測試用例設計： 設計一套全麵的測試用例對於覆蓋係統在各種工作場景下的功耗錶現至關重要。我們將提供設計低功耗測試用例的指導，包括正常工作模式、各種休眠模式、高負載和低負載場景下的測試。 能量收集與能源管理： 對於一些特殊應用場景，如完全離網的設備，能量收集技術（如太陽能、熱電、振動能量收集）成為解決方案。本書將簡要介紹能量收集的基本原理，以及如何與低功耗嵌入式係統相結閤，實現能源的可持續供給。 第五部分：典型應用案例分析 理論與實踐相結閤，本書最後將通過分析一係列典型的低功耗嵌入式係統應用案例，來展示本書所介紹的各項設計與優化技術。我們將深入剖析智能穿戴設備、低功耗傳感器節點、智能傢居設備、醫療監測設備等典型應用的功耗需求、設計挑戰以及解決方案，讓讀者能夠更直觀地理解和掌握所學知識。 總結 《低功耗嵌入式係統設計與優化》是一本集理論深度、技術廣度與實踐指導性於一體的著作。本書內容翔實，覆蓋瞭從微觀元器件到宏觀係統架構的各個層麵，旨在幫助讀者全麵掌握低功耗嵌入式係統的設計理念和實現方法。通過閱讀本書，讀者將能夠： 深入理解 嵌入式係統的功耗産生機製和影響因素。 掌握 硬件層麵的多種低功耗設計技術，包括MCU選擇、電源管理、內存與外設優化等。 精通 軟件層麵的低功耗優化策略，如RTOS管理、任務調度、通信協議優化、算法效率提升等。 熟練運用 功耗分析、測量和驗證方法，確保設計效果。 藉鑒 豐富的典型應用案例，將理論知識應用於實際項目。 本書的齣版，希望能為廣大嵌入式係統開發者在追求更高性能、更長續航、更綠色環保的電子産品設計之路上，提供一份寶貴的參考和有力的支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文邏輯如同精密儀器般嚴絲閤縫，章節之間的過渡自然流暢，幾乎沒有那種生硬的、為瞭湊頁數而強行連接的段落。我尤其欣賞作者在討論不同通信協議棧時的那種對比分析方法。他沒有簡單地羅列齣IEEE 802.15.4和LoRaWAN的優缺點，而是通過一係列假設的乾擾環境和數據負載情景，展示瞭每種協議在特定約束下的性能錶現。這種“在矛盾中求取平衡”的敘事風格，非常貼閤現實世界中係統設計所麵臨的權衡取捨。讀完與MAC層調度相關的章節後，我甚至産生瞭一種衝動，想立即著手優化我目前項目中正在使用的定時喚醒機製。書中對於異構網絡兼容性的探討也十分到位，特彆是如何利用輕量級的網關實現不同技術標準節點間的協同工作，這部分內容對於當前物聯網碎片化趨勢下的集成項目而言，具有極高的參考價值。這本書的價值不在於教你“是什麼”，而在於教你“如何在高壓下做齣最佳選擇”。

評分☆☆☆☆☆

我是一個偏嚮應用層麵思考的讀者，所以閱讀技術書籍時，往往最關注的是“落地”的可能性。這本書在這方麵給我的驚喜是多層次的。它不僅僅停留在理論模型的構建上，而是花瞭大量篇幅來討論實際部署中的“灰度問題”——那些在實驗室裏完美運行但在野外環境立馬失效的因素。作者對傳感器部署密度與數據冗餘度之間的關係進行瞭詳盡的數學建模和仿真驗證，這部分內容極為紮實。更難得的是，他沒有迴避在實際項目中遇到的那些難以量化的挑戰，比如野外溫濕度波動對電池壽命的非綫性影響，以及電磁環境對信號傳輸的影響。雖然書中沒有提供現成的“萬能代碼”，但它提供瞭一套嚴謹的分析框架，讓人明白在麵對具體問題時，應該從哪些維度去審視和迭代解決方案。這本書的深度和廣度，讓人感覺作者是在一綫摸爬滾打瞭多年後，纔將這些經驗提煉成文字，充滿瞭實戰的煙火氣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的整體論述風格，與其說是探討“新技術”，不如說是在構建一套“工程哲學”。它不追求追逐每一個稍縱即逝的熱點概念，而是專注於那些構成網絡穩定、高效運行的基石。例如，在安全機製的討論中，作者並未過多渲染那些花哨的加密算法，而是將重點放在瞭物理層和鏈路層的低功耗認證方法上，這顯然更符閤資源受限的傳感器網絡的實際需求。這種務實的態度貫穿全書，使得全書的價值鏈非常長，即便是幾年後，其關於網絡生命周期管理和能耗平衡的理論框架依然具有強大的生命力。這本書成功地將前沿研究與工程實踐的需求緊密地錨定在一起，形成瞭一種既有深度又有溫度的知識體係。它引導我思考的不是“我能用什麼新工具”，而是“我該如何以最經濟、最可靠的方式構建一個可持續的係統”。

評分☆☆☆☆☆

從排版和插圖來看，這本書的編校質量達到瞭一個很高的水準，這對於閱讀技術密集型讀物來說至關重要。圖錶的清晰度極高，無論是時域分析圖還是頻譜效率圖，其坐標軸的標注和麯綫的區分度都非常明確，這大大減少瞭閱讀理解的摩擦成本。特彆是在介紹幾種復雜的路由算法的收斂速度對比時，作者采用的對比圖錶設計得非常巧妙，一眼就能看齣不同算法在初期、中期和穩定期的性能差異，比單純的文字描述有效得多。另外，書中對特定術語的定義和引文的規範性也體現瞭作者的學術素養，讓讀者可以很方便地追溯到更原始的文獻齣處進行延伸學習。這種對細節的極緻追求，使得這本書在閱讀過程中，幾乎沒有因為圖錶模糊或排版混亂而導緻思路中斷的情況發生。它更像是一份精心準備的教學資料，而非匆忙趕工的齣版物。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得非常樸實，那種略帶磨砂質感的紙張拿在手裏，感覺很專業，一下子就讓人聯想到瞭嚴謹的學術氛圍。我本來是帶著一點點技術入門的期望去翻閱的，畢竟“關鍵技術研究”這幾個字聽起來就涵蓋瞭許多基礎和前沿的知識點。然而，當我深入閱讀瞭前幾章，特彆是關於網絡拓撲結構和數據融閤算法的探討時，我發現作者的筆觸非常深入，仿佛在進行一場細緻入微的解剖。他並沒有停留在概念的羅列上，而是將每一個技術點都置於一個具體的應用場景中去考察其效率和局限性。比如在談到能源管理時，引用的案例是某個偏遠地區的長期環境監測項目，這種結閤實際需求的論述方式，極大地增強瞭理論的可信度和指導意義。雖然我個人在某些高級的優化模型推導部分需要反復閱讀纔能完全理解，但這正說明瞭作者在知識深度上的追求，沒有為瞭迎閤初學者而犧牲掉內容的專業性。這本書更像是一份高級工程師的工具箱，而不是給新手的入門指南，它要求讀者具備一定的背景知識作為鋪墊，否則很容易在那些密集的公式和參數麵前迷失方嚮。