正版 嵌入式高速串行總綫技術——基於FPGA實現與應用 張峰 9787121302794 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張峰 著

圖書標籤:

• 嵌入式係統
• FPGA
• 高速串行總綫
• 通信協議
• 數字電路
• 硬件設計
• 電子工程
• 張峰
• 9787121302794
• 技術圖書

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121302794

商品編碼：29682690097

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齣版時間：2016-11-01

基本信息

書名：嵌入式高速串行總綫技術——基於FPGA實現與應用

定價：68.00元

作者：張峰

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-11-01

ISBN：9787121302794

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版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

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編輯推薦

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內容提要

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總綫，早始於計算機領域，是指匯集在一起的多種功能的綫路；後經深化並延伸，則是指計算機各模塊及計算機之間的一種通信係統，涉及硬件（器件、綫纜、電平）和軟件（通信協議），其應用被引入嵌入式領域後，用於嵌入式係統的芯片級、闆級、設備級的互連。本書主要涉及嵌入式係統中的高速串行總綫技術，傳輸速率在Gbps量級。本書首先按時間的先後順序梳理齣計算機和嵌入式係統中常用的總綫技術；然後介紹並基於FPGA實現瞭目前嵌入式係統中常用的高速串行總綫技術，如Serdes、JESD204、SRIO、PCIE、Aurora、SATA總綫，側重於終端技術實現；後論述嵌入式係統中的常用總綫架構，涉及CPCIE、VPX、FC、Infiniband總綫架構技術，側重於整機設計。

目錄

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目 錄
篇 計算機和嵌入式係統中常用總綫的發展曆程及趨勢
章 總綫的發展曆程及後續趨勢3
1.1 總綫的齣現及定義3
1.2 PC總綫的發展5
1.2.1 ISA總綫6
1.2.2 PCI/PCI-X總綫7
1.2.3 PCIE總綫9
1.2.4 ATA/SATA——麵嚮存儲的高速總綫10
1.3 嵌入式係統總綫的發展12
1.3.1 嵌入式係統的齣現12
1.3.2 PC104總綫——ISA總綫的嵌入式係統應用13
1.3.3 Compact PCI總綫——PCI總綫的嵌入式應用15
1.3.4 Compact PCIE架構及其在嵌入式的應用18
1.3.5 SRIO總綫——嵌入式係統的多處理器間互連19
1.3.6 JESD204總綫——麵嚮ADC、DAC的串行通信總綫結構21
1.3.7 FC標準——通道技術與網絡技術的結閤22
1.3.8 VPX架構——嵌入式串行總綫的集大成者23
1.4 總綫領域三次革命成因與效能分析25
1.5 高速串行總綫技術的優點及共同點分析28
1.6 高速串行總綫的後續發展方嚮29
1.6.1 速率繼續提升30
1.6.2 采用多階電平傳輸30
1.6.3 激光通信可行性及其小型化考慮31
1.6.4 延伸閱讀——激光通信代替微波通信32
1.7 參考文獻34
第2篇 嵌入式係統中常用的高速串行總綫及其FPGA實現
第2章 基於SERDES的高速數據傳輸技術39
2.1 SERDES技術簡介39
2.2 SERDES物理層——LVDS電平概述40
2.3 基於FPGA的SERDES傳輸技術概述42
2.3.1 FPGA對LVDS電平的支持42
2.3.2 FPGA內部的並/串轉換原語結構OSERDESE2/ISERDESE243
2.3.3 基於SERDES原語的傳輸速率分析44
2.4 基於FPGA實現SERDES原語的高速數據傳輸45
2.4.1 SERDES發送端設計——設置OSERDESE2相關參數45
2.4.2 SERDES接收端設計——配置ISERDESE2的相關參數54
2.4.3 實現SERDES通信功能59
2.5 延伸閱讀——FPGA時序優化以及自適應延時調整的SERDES傳輸技術61
2.5.1 時鍾位置優化——減少由時鍾位置造成的延時61
2.5.2 時序優化——OFFSET約束63
2.5.3 時序優化——MAXSKEW約束64
2.5.4 基於Idelay的延時調整技術64
2.5.5 基於Idelay的自適應動態延時調整技術66
2.6 小結67
2.7 延伸閱讀——後起之秀：Xilinx公司及其FPGA67
2.8 參考文獻69
第3章 基於JESD204協議的ADC、DAC數據傳輸71
3.1 JESD204協議概述71
3.2 JESD204協議分析74
3.2.1 JESD204物理層分析74
3.2.2 幀填充76
3.2.3 8B/10B編/解碼77
3.2.4 加/解擾碼（Scrambling/De-Scrambling）79
3.2.5 JESD204協議接收狀態機分析80
3.3 基於GTX實現JESD204協議82
3.3.1 可行性分析——物理層規範兼容83
3.3.2 物理層GTX結構分析83
3.3.3 基於GTX的JESD204協議功能模塊構建88
3.3.4 JESD204協議若乾技術點分析99
3.4 小結104
3.5 參考文獻104
第4章 基於SRIO總綫的高速通信結構105
4.1 SRIO總綫——麵嚮嵌入式係統互連105
4.1.1 嵌入式總綫與PC總綫應用分道揚鑣105
4.1.2 SRIO技術針對嵌入式係統互連107
4.1.3 SRIO VS PCIE VS Ether VS Others108
4.2 SRIO協議分析110
4.2.1 SRIO協議層次結構110
4.2.2 SRIO物理層規範111
4.2.3 數據包及操作類型113
4.2.4 鏈路同步115
4.2.5 鏈路編碼115
4.2.6 配置空間117
4.3 基於SRIO總綫的點對點通信功能實現117
4.3.1 創建SRIO工程118
4.3.2 SRIO工程結構分析126
4.3.3 SRIO點對點通信的關鍵技術分析及實現128
4.3.4 SRIO IP核點對點通信功能測試130
4.4 基於SRIO總綫的交換結構通信功能實現131
4.4.1 基於SRIO總綫的交換結構概述131
4.4.2 SRIO交換芯片80HCPS1616簡介131
4.4.3 SRIO交換芯片80HCPS1616配置133
4.4.4 80HCPS1616的I2C配置接口137
4.4.5 Maintenance幀配置SRIO交換芯片139
4.4.6 SRIO交換結構的通信性能測試142
4.5 小結144
4.6 延伸閱讀——串行總綫技術再提速，從信息不確定性說起145
4.7 參考文獻146
第5章 基於PCIE總綫的高速數據傳輸技術149
5.1 PCIE總綫概述149
5.2 PCIE協議分析151
5.2.1 PCIE 拓撲結構151
5.2.2 PCIE分層結構151
5.2.3 PCIE鏈路編碼與擾碼153
5.2.4 PCIE 地址空間與事務類型153
5.2.5 延伸閱讀——PCIE總綫鏈路同步154
5.3 基於PCIE協議的點對點通信功能實現157
5.3.1 FPGA內嵌PCIE硬核簡介157
5.3.2 建立PCIE點對點通信工程158
5.3.3 PCIE IP核源代碼分析171
5.3.4 PCIE節點接收流程分析173
5.3.5 PCIE節點發送流程分析174
5.3.6 基於PCIE協議的點對點通信功能測試175
5.4 小結176
5.5 延伸閱讀——再論馬太效應：從PCIE代替AGP總綫說起177
5.6 參考文獻178
第6章 基於Aurora協議的高速傳輸技術181
6.1 Aurora總綫概述181
6.2 Aurora總綫協議分析181
6.2.1 Aurora總綫通信模型181
6.2.2 Aurora物理層電氣特性182
6.2.3 Aurora數據幀結構184
6.2.4 Aurora鏈路同步185
6.3 基於Aurora總綫的通信功能實現188
6.3.1 建立Aurora總綫測試工程188
6.3.2 Aurora總綫協議文件及接口分析192
6.3.3 Aurora總綫幀模式與流模式194
6.3.4 Aurora總綫通信性能分析及測試196
6.4 小結198
6.5 延伸閱讀——Xilinx公司及其Aurora總綫198
6.6 參考文獻199
第7章 基於SATA總綫的高速數據存儲技術201
7.1 多種高速數據存儲方式涉及的總綫形式202
7.1.1 基於ATA總綫標準的數據存儲方式202
7.1.2 基於SCSI總綫標準的高速數據存儲方式203
7.1.3 基於SAS/SATA總綫標準的高速數據存儲方式205
7.1.4 延伸閱讀——基於Nand Flash陣列的高速數據存儲方式208
7.1.5 延伸閱讀——基於eMMC及陣列的高速數據存儲方式209
7.1.6 多種存儲實現方式的比較與分析210
7.2 SATA協議分析211
7.2.1 SATA的分層結構211
7.2.2 SATA啓動過程212
7.2.3 SATA數據幀與編碼213
7.3 SATA協議IP核的FPGA實現216
7.3.1 Virtex-5 FPGA GTX簡介216
7.3.2 SATA協議物理層實現218
7.3.3 SATA協議的OOB通信226
7.3.4 SATA協議的鏈路層及傳輸層關鍵技術分析228
7.3.5 SATA協議的應用層實現分析231
7.3.6 SATA 協議IP核測試231
7.4 小結232
7.5 延伸閱讀——基於DNA的生物學存儲技術234
7.6 參考文獻236
第3篇 整機設計的嵌入式係統高速數據總綫
第8章 CPCIE總綫架構239
8.1 CPCIE總綫簡介239
8.2 CPCIE係統中功能模塊分類241
8.3 CPCIE係統連接關係與信號定義242
8.3.1 連接器類型242
8.3.2 係統闆245
8.3.3 外設闆248
8.3.4 交換闆249
8.4 CPCIE係統整機設計要素251
8.4.1 功能模塊標識251
8.4.2 供電要求252
8.4.3 時鍾設計253
8.5 小結253
8.6 參考文獻254
第9章 VPX總綫架構255
9.1 VPX總綫的起源255
9.2 VPX協議族分析257
9.3 VPX協議的典型應用259
9.4 連接關係與信號定義260
9.5 整機設計要素265
9.5.1 模塊防插錯設計265
9.5.2 電源設計266
9.5.3 功能模塊與背闆信號映射關係267
9.6 VPX架構與CPCIE架構的異同270
9.7 小結270
9.8 參考文獻270
0章 FC總綫技術的實現與應用273
10.1 FC技術簡介273
10.1.1 FC技術的齣現——從大數據、雲及SAN存儲說起273
10.1.2 FC技術的優點275
10.1.3 FC技術的發展路標276
10.1.4 FC在機載航電係統中的應用277
10.2 FC協議分析277
10.2.1 拓撲結構277
10.2.2 分層結構278
10.2.3 協議組成279
10.2.4 數據流程281
10.2.5 數據幀結構與編碼281
10.2.6 分類服務283
10.2.7 接口形式286
10.3 FC協議通信實現分析286
10.3.1 Xilinx公司IP核實現方案286
10.3.2 FC專用ASIC芯片實現方案288
10.4 小結289
10.5 參考文獻289
1章 Infiniband總綫技術的實現與應用291
11.1 Infiniband總綫概述291
11.2 Infiniband協議分析293
11.2.1 分層結構293
11.2.2 消息傳輸方式294
11.2.3 鏈路編碼與數據幀結構295
11.3 Infiniband協議實現及應用296
11.4 小結297
11.5 參考文獻298
附錄A 簡寫索引299
附錄B 插圖目錄303
附錄C 錶格目錄309
附錄D 本書創作過程中的隨筆313
緻謝320

作者介紹

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張峰，男，博士，高級工程師，從事通信領域10多年，對高速總綫係統有深刻的理解，並且有豐富的科研和項目實踐經驗。

文摘

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序言

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《嵌入式係統設計：從原理到實踐》 內容簡介： 本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的嵌入式係統設計學習體驗，內容涵蓋瞭從基礎概念到高級應用的各個方麵。全書以理論與實踐相結閤的模式展開，通過大量實例和代碼演示，幫助讀者掌握嵌入式係統開發的關鍵技術和方法，為構建高效、可靠的嵌入式産品奠定堅實基礎。 第一部分：嵌入式係統基礎 本部分將帶領讀者走進嵌入式係統的世界，理解其核心概念、架構特點以及在現代科技中的廣泛應用。 第一章 嵌入式係統概述： 1.1 什麼是嵌入式係統？ 定義與特點：深入解析嵌入式係統的“嵌入”特性，強調其為特定應用而設計，通常具備資源受限、實時性要求高等特點。 與通用計算機的區彆：對比嵌入式係統與PC、服務器等通用計算平颱的差異，重點突齣其針對性、功耗、成本等方麵的考量。 典型應用領域：列舉嵌入式係統在工業控製、消費電子、醫療設備、汽車電子、通信設備、物聯網等領域的廣泛應用，通過生動的案例展示其重要性。 1.2 嵌入式係統的硬件組成： 微處理器/微控製器（MCU/MPU）：介紹不同類型的處理器，如ARM Cortex-M係列、ARM Cortex-A係列等，講解其核心結構、指令集、工作原理，以及在嵌入式係統中的選型考量。 存儲器：詳細講解RAM（SRAM, DRAM）、ROM（Flash, EEPROM）的種類、工作原理、讀寫時序、容量選擇等，以及它們在嵌入式係統中扮演的角色。 外圍設備：概述各類常用外圍設備，如定時器、中斷控製器、DMA控製器、ADC/DAC、I/O端口、通信接口（UART, SPI, I2C, USB, Ethernet）等，並初步介紹其功能。 電源管理單元（PMU）：講解低功耗設計的重要性，介紹PMU的功能，如穩壓、充電、電量監測等。 1.3 嵌入式係統的軟件組成： 嵌入式操作係統（RTOS）：介紹實時操作係統的概念、特性（任務調度、中斷處理、同步與互斥、內存管理等），講解主流RTOS（如FreeRTOS, RT-Thread, Zephyr）的架構與特點。 驅動程序：闡述驅動程序的作用，如何實現硬件與操作係統的接口，講解驅動程序的設計原則與開發流程。 中間件：介紹中間件的概念，如通信協議棧、文件係統、圖形庫等，以及它們如何提高軟件開發的效率和可移植性。 應用程序：講解應用程序的開發，包括算法實現、邏輯控製、用戶接口等。 1.4 嵌入式係統開發流程： 需求分析與係統規劃：強調需求分析的重要性，如何根據應用需求確定係統架構、硬件選型和軟件功能。 硬件設計與開發：介紹原理圖設計、PCB布局布綫、硬件調試的基本流程。 軟件設計與開發：講解軟件架構設計、模塊劃分、編碼實現、單元測試等。 係統集成與調試：描述硬件與軟件的集成過程，以及聯閤調試中可能遇到的問題和解決策略。 測試與驗證：介紹不同層級的測試方法，包括單元測試、集成測試、係統測試，以及性能、可靠性、安全性等方麵的驗證。 部署與維護：講解嵌入式産品如何部署到實際環境中，以及後續的維護和更新策略。 第二章 微控製器（MCU）架構與編程： 2.1 MCU核心結構與工作原理： CPU核心：深入解析RISC（精簡指令集計算）和CISC（復雜指令集計算）的區彆，以ARM Cortex-M係列為例，講解其流水綫、寄存器、中斷嚮量錶等。 存儲器映射：解釋CPU如何訪問各種存儲器和外設，理解地址空間的概念。 時鍾與復位：講解係統時鍾的産生與分配，以及復位信號的作用和不同類型的復位。 2.2 MCU常用外設詳解： GPIO（通用輸入輸齣）：講解GPIO的配置（輸入/輸齣模式、上拉/下拉電阻、推挽/開漏輸齣），以及如何控製LED、讀取按鍵狀態等。 定時器/計數器：介紹定時器的工作模式（定時、計數、PWM生成），以及如何利用定時器實現延時、周期性事件觸發等。 中斷係統：講解中斷的産生、中斷嚮量錶、中斷服務程序（ISR）的編寫，以及中斷優先級和嵌套中斷的概念，強調實時性。 ADC（模數轉換器）：介紹ADC的原理、采樣率、分辨率，以及如何讀取模擬傳感器的數據。 DAC（數模轉換器）：介紹DAC的原理，以及如何輸齣模擬信號。 2.3 嵌入式C語言編程實踐： C語言基礎迴顧與嵌入式應用：重點復習指針、結構體、位操作等在嵌入式開發中至關重要的C語言特性。 寄存器操作：講解如何直接通過讀寫MCU的寄存器來控製硬件，理解寄存器手冊的閱讀方法。 硬件抽象層（HAL）與標準庫：介紹HAL的概念，以及如何利用MCU廠商提供的標準庫或HAL庫簡化硬件訪問，提高代碼的可移植性。 典型驅動程序編寫：以LED、按鍵、UART為例，演示如何編寫基本的驅動程序。 功耗優化技巧：在C語言層麵介紹如何通過關閉不使用的外設、優化代碼邏輯等方式降低功耗。 第二部分：嵌入式操作係統（RTOS） 本部分將深入探討嵌入式操作係統的核心概念和實際應用，幫助讀者理解如何在資源受限的環境下實現復雜的功能。 第三章 實時操作係統（RTOS）原理： 3.1 RTOS核心概念： 任務（Task）/綫程（Thread）：講解任務的定義、狀態（就緒、運行、阻塞、掛起），以及任務創建、刪除、切換的機製。 調度器（Scheduler）：介紹不同調度算法（如固定優先級、循環輪轉、最短作業優先），以及調度器如何決定哪個任務獲得CPU執行權。 中斷與任務：闡述中斷如何觸發任務喚醒，以及中斷服務程序與任務之間的交互。 同步與互斥：講解多任務環境下共享資源可能齣現的衝突，介紹信號量、互斥鎖、事件標誌等同步原語的作用與使用場景。 IPC（進程間通信）/任務間通信：介紹隊列、管道、消息郵箱等通信機製，以及如何實現任務之間的數據傳遞和協同工作。 內存管理：講解RTOS如何管理係統內存，包括靜態內存分配、動態內存分配、內存池等。 3.2 常用RTOS介紹： FreeRTOS：介紹FreeRTOS的特點（輕量級、易用性、跨平颱），講解其核心API（任務創建、延時、信號量、隊列等）和內部機製。 RT-Thread：介紹RT-Thread的模塊化設計、組件豐富性，以及其在國內的廣泛應用。 Zephyr OS：介紹Zephyr OS的開放性、安全性，以及其在物聯網領域的優勢。 3.3 RTOS應用開發實踐： 任務的創建與管理：通過實際代碼演示如何創建多個任務，並設置它們的優先級和周期。 使用信號量和互斥鎖保護共享資源：通過一個生産者-消費者模型，展示如何使用信號量和互斥鎖防止數據競爭。 通過隊列實現任務間數據通信：演示如何使用隊列在不同任務之間傳遞消息。 中斷與RTOS任務的結閤：講解如何在中斷服務程序中喚醒一個處於阻塞狀態的任務。 RTOS的功耗管理：介紹RTOS提供的低功耗模式，以及如何在應用層麵實現更精細的功耗控製。 第四章 嵌入式Linux係統入門： 4.1 嵌入式Linux概述： Linux內核在嵌入式係統中的優勢：強調Linux的開放性、強大的功能、豐富的驅動支持、成熟的社區生態。 嵌入式Linux與桌麵Linux的區彆：講解嵌入式Linux的裁剪、實時性優化、硬件適配等方麵的特點。 4.2 嵌入式Linux開發環境搭建： 交叉編譯工具鏈（Cross-compilation toolchain）：講解交叉編譯的概念，如何為目標嵌入式平颱搭建交叉編譯環境。 Bootloader（如U-Boot）：介紹Bootloader的作用，如何加載Linux內核和根文件係統。 根文件係統（Root File System）：講解根文件係統的構成，包括bin, sbin, etc, lib, usr等目錄的作用，以及如何製作根文件係統（如Buildroot, Yocto）。 4.3 Linux驅動程序開發基礎： Linux設備模型：介紹Linux內核的設備模型，如總綫、設備、驅動的抽象。 字符設備驅動：以一個簡單的字符設備驅動為例，講解驅動程序的注冊、注銷，以及read/write/ioctl等核心操作。 塊設備驅動（簡介）：簡要介紹塊設備驅動的特點，如訪問數據的塊。 網絡設備驅動（簡介）：簡要介紹網絡設備驅動在TCP/IP協議棧中的位置。 4.4 用戶空間應用程序開發： Linux係統調用：講解用戶空間程序如何通過係統調用與內核交互。 POSIX API：介紹POSIX標準提供的常用API，如文件操作、進程管理、綫程操作。 Shell腳本編程：講解Shell腳本在自動化任務、係統管理中的應用。 使用GCC進行編譯鏈接：在嵌入式Linux環境下編譯和運行用戶空間應用程序。 第三部分：嵌入式係統通信與網絡 本部分將專注於嵌入式係統中常見的通信接口和網絡協議，使讀者能夠構建能夠與其他設備或係統互聯互通的嵌入式産品。 第五章 嵌入式通信接口技術： 5.1 同步/異步串行通信： UART（通用異步收發傳輸器）：講解UART的工作原理、波特率、數據位、停止位、校驗位等參數，以及如何通過UART實現設備間的串行通信，如PC與MCU的調試通信。 SPI（串行外設接口）：介紹SPI的半雙工、全雙工通信方式，主從設備、時鍾極性（CPOL）、時鍾相位（CPHA）等概念，以及SPI在連接外圍傳感器、存儲器等場景下的應用。 I2C（集成電路互聯總綫）：講解I2C的總綫仲裁、主/從地址、讀寫時序，以及I2C在連接多個低速設備（如EEPROM、RTC、傳感器）時的便捷性。 5.2 USB（通用串行總綫）通信： USB協議概述：介紹USB的拓撲結構（主/從）、設備類（CDC、HID、Mass Storage等）、傳輸類型（控製、中斷、批量、同步）。 USB設備端（Device）開發：講解如何為嵌入式設備實現USB設備功能，如模擬U盤、串口設備等。 USB主機端（Host）開發（簡介）：簡要介紹嵌入式設備作為USB主機讀取其他設備的功能。 5.3 CAN（控製器局域網）總綫： CAN協議原理：講解CAN的總綫結構、幀格式（仲裁場、數據場）、非破壞性仲裁機製，以及其在汽車電子、工業自動化中的高可靠性應用。 CAN通信節點開發：介紹如何配置CAN控製器、發送和接收CAN報文。 5.4 其他通信接口： Ethernet（以太網）：介紹以太網在嵌入式係統中的應用，包括MAC層和IP層協議的基礎。 SD/MMC接口：講解SD/MMC卡與嵌入式設備的數據交互，用於存儲擴展。 第六章 嵌入式網絡與協議棧： 6.1 TCP/IP協議族基礎： TCP/IP模型：介紹TCP/IP四層模型（應用層、傳輸層、網絡層、鏈路層）及其主要協議（HTTP, FTP, SMTP, TCP, UDP, IP, ARP）。 IP地址與子網掩碼：講解IP地址的分類、子網劃分的概念。 TCP與UDP的區彆：對比TCP的麵嚮連接、可靠傳輸和UDP的無連接、不可靠傳輸，選擇適閤的傳輸協議。 6.2 LwIP（Lightweight IP）協議棧： LwIP簡介：介紹LwIP作為一款輕量級TCP/IP協議棧，適用於資源受限的嵌入式係統。 LwIP移植與配置：講解如何將LwIP移植到目標硬件平颱，以及相關的網絡接口配置。 LwIP API使用：介紹LwIP提供的Socket API，以便於應用程序開發。 6.3 Socket編程實踐： TCP Socket編程：編寫服務器端和客戶端程序，實現可靠的數據通信。 UDP Socket編程：編寫UDP通信程序，實現高效的數據傳輸。 6.4 MQTT協議與物聯網通信： MQTT協議概述：介紹MQTT作為一種輕量級的發布/訂閱消息協議，適用於物聯網場景。 MQTT Broker與Client：講解MQTT架構中的關鍵角色。 在嵌入式設備上實現MQTT客戶端：演示如何連接MQTT服務器，發布和訂閱消息。 6.5 HTTP協議與Web服務器： HTTP協議基礎：理解HTTP請求/響應模型、常用方法（GET, POST）和狀態碼。 在嵌入式設備上搭建HTTP服務器：允許外部設備通過Web瀏覽器訪問和控製嵌入式設備。 第四部分：嵌入式係統高級主題與應用 本部分將探討嵌入式係統設計中的一些高級主題，以及如何將所學知識應用於實際項目中。 第七章 嵌入式係統中的功耗管理： 7.1 功耗分析與測量： 功耗指標：講解電流、電壓、功率的概念。 功耗測量工具：介紹使用萬用錶、示波器、專用功耗分析儀進行功耗測量。 識彆功耗瓶頸：分析係統中哪些硬件和軟件部分是功耗大戶。 7.2 硬件功耗優化： 選擇低功耗芯片：講解如何根據應用需求選擇功耗低的MCU、傳感器等。 電源管理單元（PMU）的應用：深入介紹PMU的各種功能，如動態電壓和頻率調整（DVFS）、多級時鍾門控。 外設的電源控製：講解如何通過軟件關閉不使用的外設。 7.3 軟件功耗優化： 休眠模式（Sleep Mode）：介紹MCU的各種低功耗模式，如淺睡眠、深睡眠、待機模式。 喚醒機製：講解如何通過定時器、外部中斷等喚醒MCU。 任務調度與功耗：分析任務的運行頻率、阻塞時間對功耗的影響。 算法優化：通過高效的算法減少CPU的運行時間。 第八章 嵌入式係統的安全性： 8.1 嵌入式係統安全威脅： 物理攻擊：如側信道攻擊、故障注入攻擊。 網絡攻擊：如DDoS攻擊、數據泄露、固件篡改。 軟件漏洞：如緩衝區溢齣、內存越界訪問。 8.2 安全設計原則： 最小權限原則：隻授予必要的權限。 縱深防禦：多層安全防護。 安全編碼實踐：避免常見的安全漏洞。 8.3 加密與認證技術： 對稱加密與非對稱加密：介紹AES、RSA等算法。 數字簽名：確保數據的完整性和真實性。 安全啓動（Secure Boot）：確保隻有經過簽名的固件纔能被加載。 8.4 固件更新的安全： 安全固件升級機製（OTA）：如何安全地遠程更新設備固件。 固件簽名驗證：在更新前驗證固件的閤法性。 第九章 嵌入式係統調試與測試： 9.1 調試工具與技術： JTAG/SWD調試接口：講解如何使用硬件調試器進行代碼調試、斷點設置、變量查看。 串口調試助手：利用UART進行printf輸齣和信息打印。 邏輯分析儀與示波器：用於分析信號時序、協議細節。 內存分析工具：檢查內存使用情況，發現內存泄漏。 9.2 單元測試與集成測試： 編寫單元測試用例：針對獨立的函數或模塊進行測試。 模擬/仿真環境：在沒有硬件的情況下測試軟件。 集成測試：測試不同模塊集成後的協同工作。 9.3 係統測試與性能分析： 功能測試：驗證係統是否滿足需求。 性能測試：測試係統的響應時間、吞吐量、資源利用率。 可靠性測試：長時間運行測試，發現潛在的穩定性問題。 第十章 嵌入式係統項目實戰： 10.1 項目需求分析與係統設計： 選擇一個典型的嵌入式項目，如智能傢居傳感器節點、遠程數據采集設備、簡單的機器人控製器等。 進行詳細的需求分析，明確功能、性能、功耗、成本等要求。 設計係統架構，包括硬件選型、軟件模塊劃分。 10.2 硬件選型與電路設計： 根據項目需求選擇閤適的MCU、傳感器、通信模塊等。 進行原理圖設計和PCB布局布綫。 10.3 軟件開發與實現： 基於RTOS或嵌入式Linux進行軟件開發。 實現各個功能模塊，包括傳感器數據采集、通信傳輸、用戶交互等。 進行單元測試和集成測試。 10.4 係統集成與調試： 將硬件和軟件集成在一起進行調試。 解決硬件與軟件之間的兼容性問題。 進行係統級測試和性能優化。 10.5 項目總結與展望： 總結項目開發過程中的經驗教訓。 對項目進行改進和擴展的展望。 本書適閤於嵌入式係統工程師、電子工程專業學生、計算機科學與技術專業學生，以及任何對嵌入式係統開發感興趣的從業人員。通過本書的學習，讀者將能夠獨立完成嵌入式係統的設計、開發、調試和優化工作，為從事相關領域的研究和工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計確實讓人眼前一亮，封麵那種深邃的藍色調搭配銀色的字體，一下子就捕捉住瞭我的目光。翻開書本，紙張的質感也挺舒服，不是那種廉價的亮麵紙，而是帶著點啞光，閱讀起來眼睛不纍。我本來還擔心這種技術類書籍會內容枯燥，但作者的排版布局似乎很用心，圖文穿插得恰到好處，不會讓密密麻麻的代碼塊占據整個頁麵。特彆是那些關鍵概念的解釋，都有專門的圖示輔助，即便是初次接觸這個領域的讀者，也能快速抓住重點。我特彆欣賞它在章節過渡時的邏輯銜接，讀起來非常順暢，不像有些技術書，讀到一半就感覺思路被打斷瞭。整個閱讀體驗就像是在跟一位經驗豐富的工程師麵對麵交流，他的思路清晰，層層遞進，讓你不知不覺就被帶入瞭那個復雜的係統設計世界。雖然我還沒深入到後麵的實踐部分，但僅從前幾章的理論鋪陳來看，這本書的專業性和嚴謹性是毋庸置疑的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格簡直是教科書級彆的典範，它沒有采用那種過於生硬的學術語言，而是用一種近乎“講故事”的方式，將那些看似高深莫測的底層原理娓娓道來。我尤其喜歡作者在介紹某個協議特性時，會先從它誕生的曆史背景和要解決的實際問題入手，這樣一來，讀者就不隻是單純地記憶知識點，而是能理解“為什麼會是這樣”。這種“知其所以然”的教學方法，極大地激發瞭我探索更深層次知識的欲望。而且，作者對細節的把握令人稱道，比如對時序圖的繪製，精確到瞭毫秒級彆，每一個信號沿的變化都標示得清清楚楚，對於需要進行底層調試的人來說，這簡直是救命稻草。翻閱過程中，我經常會發現一些小小的“經驗之談”被巧妙地夾在正文的角落裏，這些往往是作者多年實踐中總結齣來的“坑點”提醒，比純理論指導更有價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用價值遠超我的預期，它不僅僅是一本理論書籍，更像是一本實戰手冊。書中那些關於硬件設計考量和軟件調試技巧的討論，明顯是浸潤瞭大量真實項目經驗的。例如，在討論信號完整性（SI）設計時，作者不僅提到瞭反射和串擾的概念，還具體分析瞭PCB走綫長度匹配在不同速率下的容忍度差異，甚至給齣瞭具體的阻抗控製建議。這對我目前正在進行的項目非常有指導意義。很多教材隻停留在“是什麼”的層麵，而這本書深入到瞭“怎麼做”和“為什麼這樣做”。我特彆關注瞭其中關於錯誤檢測與糾正（ECC）機製的實現章節，作者用僞代碼和清晰的流程圖展示瞭編碼和解碼邏輯，這對於理解數據傳輸的可靠性保障機製至關重要，讀完後我對我們在現有係統中的冗餘設計有瞭全新的認識和優化方嚮。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始接觸這類主題是抱著很大壓力的，感覺自己像個門外漢，麵對著一堆縮寫和參數指標就犯怵。但是，這本書在建立基礎知識體係方麵做得非常紮實和友好。它沒有一上來就拋齣復雜的FPGA架構，而是先花大篇幅構建瞭一個清晰的“總綫概念地圖”，讓你先知道這條“高速公路”的各個路口分彆叫什麼、是乾什麼用的。等我對整體框架有瞭概念後，再逐步深入到具體的物理層、鏈路層協議細節，這種循序漸進的方式極大地降低瞭學習麯綫的陡峭程度。我感覺自己像是跟著一個耐心的嚮導在爬一座技術高峰，每登上一段，嚮導都會停下來，指著四周的風景（已掌握的知識點）讓你確認方嚮，然後纔引嚮下一個更具挑戰性的平颱。對於想從零開始係統學習串行總綫技術的工程師來說，這本導覽圖太重要瞭。

評分☆☆☆☆☆

從編輯排版的角度來看，這本書的索引和目錄結構設計體現瞭極高的專業素養。我常常在查閱特定參數或術語時，發現目錄的層級劃分非常精細，讓你能迅速定位到需要的知識點，而不是像某些技術書那樣，一個章節名包羅萬象，找起來費勁。更值得稱贊的是，書中引用或對比的行業標準和規範，標注得異常準確，這在快速迭代的技術領域尤為重要，保證瞭書本內容的“保鮮期”。每當涉及到復雜的硬件資源分配或時鍾域交叉問題時，作者都會附帶一個錶格或流程圖來梳理關係，這對於我們這些需要在多個技術領域之間切換思維的開發者來說，提供瞭極大的便利。總而言之，這本書的整體製作水準，從內容深度到呈現形式，都達到瞭行業內頂尖的水平，是技術書架上絕對不會濛塵的那一類佳作。