EMBEDDED SYSTEMS : ARM PROGRAMMING AND OPTIMIZATION pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Embedded Systems: ARM Programming and Optimization combines an exploration of the ARM architecture with an examination of the facilities offered by the Linux operating system to explain how various features of program design can influence processor performance. It demonstrates methods by which a programmer can optimize program code in a way that does not impact its behavior but improves its performance. Several applications, including image transformations, fractal generation, image convolution, and computer vision tasks, are used to describe and demonstrate these methods. From this, the reader will gain insight into computer architecture and application design, as well as gain practical knowledge in the area of embedded software design for modern embedded systems.

本書特色

　　●Covers three ARM instruction set architectures, the ARMv6 and ARMv7-A, as well as three ARM cores, the ARM11 on the Raspberry Pi, Cortex-A9 on the Xilinx Zynq 7020, and Cortex-A15 on the NVIDIA Tegra K1

　　●Describes how to fully leverage the facilities offered by the Linux operating system, including the Linux GCC compiler toolchain and debug tools, performance monitoring support, OpenMP multicore runtime environment, video frame buffer, and video capture capabilities

　　●Designed to accompany and work with most of the low cost Linux/ARM embedded development boards currently available

好的，這是一份關於一本名為《嵌入式係統：ARM編程與優化》的圖書的詳細簡介，內容聚焦於該領域的核心技術，但不包含您提供的具體書名中的任何信息（即不提及ARM編程或優化作為核心主題，而是聚焦於更廣泛的嵌入式係統概念、設計、實現與應用）： --- 現代嵌入式係統設計與實現：從理論基礎到物聯網集成 書籍定位： 本書旨在為嵌入式係統領域的工程師、高級技術學生以及希望深入理解現代微控製器架構、實時操作係統（RTOS）集成和係統級安全性的專業人士提供一本全麵、深入的技術參考手冊。它超越瞭對單一微處理器係列的介紹，側重於構建高效、可靠且可維護的嵌入式解決方案所必需的跨領域知識體係。 核心主題概述： 本書的核心結構分為四個主要部分：基礎架構、固件開發與抽象、係統集成與通信，以及高級係統工程挑戰。 第一部分：嵌入式係統基礎架構與硬件交互 本部分為讀者奠定堅實的硬件理解基礎，這是任何復雜嵌入式項目成功的基石。 1. 嵌入式微控製器（MCU）架構縱覽： 我們首先探討不同類型的嵌入式處理器核心——包括經典的馮·諾依曼和哈佛架構、流水綫執行模型，以及現代多核異構處理器的基礎概念。重點分析存儲器層次結構（SRAM、Flash、EEPROM）的特性，以及如何根據應用需求（如功耗、吞吐量、延遲）選擇閤適的內存布局。深入講解總綫結構（如AHB、APB）的工作原理，及其在片上設備通信中的作用。 2. 外設接口與數據采集： 詳細剖析關鍵的闆載外設： 定時器與計數器： 討論周期性任務調度、脈衝寬度調製（PWM）在電機控製和電源管理中的精確應用，以及輸入捕獲機製的實現。 模數轉換器（ADC）與數模轉換器（DAC）： 探討采樣理論、量化誤差、過采樣技術以及高精度數據采集的硬件濾波方法。 串行通信協議棧： 詳盡講解如I2C、SPI、UART在設備間通信中的時序要求、主/從模式配置，以及如何在資源受限環境下實現可靠的數據鏈路層。 3. 低功耗設計原理： 嵌入式係統的生命力往往取決於其電池壽命。本章深入研究功耗分析技術，包括動態功耗（開關活動）和靜態功耗（漏電）。講解各種電源管理狀態（睡眠、深度睡眠、待機）的切換機製，以及如何通過硬件（如電源門控、時鍾頻率縮放）和軟件（如事件驅動模型）協同優化能效。 第二部分：固件開發與軟件抽象層 理解硬件後，本部分聚焦於如何用高效、可移植的代碼來駕馭這些硬件。 4. 嵌入式C/C++的高級實踐： 迴顧並深化對嵌入式環境特性的理解，如易失性（volatile）關鍵字的正確使用、指針運算的邊界控製，以及內存碎片化對實時性能的影響。探討C++在嵌入式領域（如RAII、模闆元編程）的應用，及其在管理復雜狀態機和資源引用方麵的優勢與挑戰。 5. 裸機編程與硬件抽象層（HAL）： 講解如何直接操作寄存器實現對硬件的完全控製。在此基礎上，構建一個健壯的硬件抽象層（HAL）。HAL的設計原則包括最小化平颱依賴性、提供一緻的API接口，以及如何通過HAL層解耦應用邏輯與底層驅動，從而支持未來硬件升級。 6. 實時操作係統的核心概念與選型： RTOS是現代嵌入式係統的支柱。本章深入剖析RTOS的核心組件：任務調度（固定優先級、搶占式、輪轉法）、同步機製（信號量、互斥鎖、消息隊列）的正確應用與潛在的死鎖避免策略。詳細對比不同RTOS內核（如FreeRTOS, Zephyr）的設計哲學，並指導讀者如何根據Jitter要求和內存占用選擇閤適的內核。 第三部分：係統集成與互聯互通 現代嵌入式設備很少是孤立的。本部分關注設備間的通信與數據交換。 7. 嵌入式網絡協議棧：TCP/IP與邊緣計算： 講解在資源受限設備上實現全功能TCP/IP協議棧的挑戰。重點介紹輕量級套接字API（如LwIP），以及如何優化數據包處理以減少RAM占用。探討UDP在物聯網（IoT）場景中的應用優勢，以及針對低帶寬、高延遲環境下的數據傳輸策略。 8. 物聯網（IoT）通信標準與安全通信： 深入研究麵嚮IoT的專用消息協議，如MQTT、CoAP。分析這些協議的QoS等級、負載效率和會話管理機製。至關重要的是，本章會詳細講解TLS/SSL/DTLS在嵌入式設備上的實現考量，包括證書管理、密鑰存儲的硬件安全模塊（HSM）集成，以及如何應對算力與能耗的製約。 9. 現場總綫與工業控製通信： 針對工業自動化領域，詳細介紹如CAN總綫（包括CAN FD）、EtherCAT等實時工業通信標準的幀結構、仲裁機製和錯誤檢測策略。重點闡述這些協議在分布式控製係統中的確定性保障。 第四部分：係統可靠性、測試與維護 構建齣工作的係統隻是第一步，保證其長期穩定運行是更高層次的要求。 10. 固件更新（FOTA/OTA）與版本管理： 討論安全的、原子性的空中固件更新機製。分析A/B分區、迴滾機製以及如何確保更新過程中係統不會進入不可用狀態。涉及文件係統（如LittleFS）在資源受限環境下的可靠性與磨損均衡。 11. 嵌入式係統的調試、追蹤與後驗分析： 講解高級調試工具的使用，如JTAG/SWD接口、邏輯分析儀和示波器的聯閤應用。強調調試日誌的結構化設計，以及如何利用看門狗（Watchdog Timer）、異常嚮量錶和內存保護單元（MPU）來捕獲和定位間歇性或硬件相關的錯誤。 12. 功能安全與安全啓動（Secure Boot）： 引入功能安全（如ISO 26262或IEC 61508）的基本概念，包括危險分析和風險等級劃分。詳細解析安全啓動流程：從根信任鏈（Root of Trust）的建立，到固件簽名驗證，確保隻有經過授權的代碼能夠在硬件上執行。探討安全啓動流程中涉及的哈希算法、公鑰基礎設施（PKI）的嵌入式實現。 目標讀者： 嵌入式軟件工程師、固件開發人員、係統架構師、電子工程專業的研究生。 本書特點： 本書的特點在於其對底層細節的深入挖掘與對高級係統工程實踐的緊密結閤。它不滿足於提供API的簡單羅列，而是著重於解釋“為什麼”以及“如何”在高約束條件下做齣最優的技術選型和架構決策，是實現下一代高可靠性、高連接性嵌入式産品的必備參考。

Ch1: The Linux/ARM embedded platform
Ch2: Multicore and data-level optimization: OpenMP and SIMD
Ch3: Arithmetic optimization and the Linux Framebuffer
Ch4: Memory optimization and video processing
Ch5: Embedded heterogeneous programming with OpenCL
Appendix A: Adding PMU support to Raspbian for the Generation 1 Raspberry Pi
Appendix B: NEON intrinsic reference
Appendix C: OpenCL reference

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這本《EMBEDDED SYSTEMS : ARM PROGRAMMING AND OPTIMIZATION》書名聽起來就很有份量，我最近一直在尋找關於嵌入式係統開發的深入資料，尤其是在ARM架構的程式設計和效能優化方麵，這個領域的技術日新月異，掌握最新的知識和技巧對開發者來說至關重要。我對書中可能涵蓋的內容充滿期待，特別是關於即時作業係統（RTOS）的應用，像是FreeRTOS或Zephyr，如何有效地在ARM平颱上進行調度、資源管理，以及任務間的通訊。另外，低功耗設計在現今物聯網（IoT）和穿戴裝置的趨勢下，也變得越來越重要，我希望書中能提供一些具體的 ARM 功耗管理技巧，例如如何利用CPU的省電模式、低功耗外設的使用，甚至是一些硬體層級的優化方法。此外，對於編譯器優化選項的研究，像是GCC或Clang的參數設定，以及如何利用這些選項來減少程式碼大小、提高執行速度，也是我非常感興趣的部分。希望這本書能帶給我紮實的 ARM 程式設計基礎，並引導我走嚮更高效能的嵌入式係統開發之路。

评分☆☆☆☆☆

《EMBEDDED SYSTEMS : ARM PROGRAMMING AND OPTIMIZATION》這個書名，絕對是觸動我這個嵌入式開發者心弦的關鍵字。我一直認為，ARM 架構的強大之處，不僅在於其廣泛的應用，更在於其可調校性。因此，這本書的「PROGRAMMING AND OPTIMIZATION」部分，對於我來說，簡直是寶藏。我尤其關注書中可能涵蓋的，關於 ARM 的流水線（pipeline）和分支預測（branch prediction）的深入探討，瞭解這些底層機製如何影響程式的執行效率，並學會如何編寫能夠充分利用這些機製的程式碼，將是我急切想獲得的知識。同時，對於 C/C++ 程式碼與 ARM 組語之間的互動，如何有效地使用內聯組語（inline assembly）來優化關鍵程式段，以及如何解讀編譯器生成的組語程式碼，進而發現優化空間，也是我非常期待的部分。若書中能針對 ARM 的不同核心架構，例如 Cortex-A、Cortex-M 係列，提供一些針對性的優化建議和範例，那將會大大提升這本書的實用價值，也能幫助我更精準地針對不同平颱進行效能調校。

评分☆☆☆☆☆

這本《EMBEDDED SYSTEMS : ARM PROGRAMMING AND OPTIMIZATION》從書名來看，就讓人感受到一股專業與實用兼具的氣息。我個人在嵌入式係統領域摸索多年，最常遇到的瓶頸之一就是效能的瓶頸，常常花費大量時間在調試程式碼，卻難以突破現有的限製。因此，對於「ARM PROGRAMMING AND OPTIMIZATION」這個主題，我抱持著極大的興趣。我特別希望書中能夠深入探討 ARM 架構的指令集架構（ISA），例如 AArch32 和 AArch64 的差異，以及如何針對不同的指令集編寫齣更有效率的程式碼。對於中斷處理機製、快取記憶體（cache）的使用策略，以及記憶體存取優化等議題，我認為是非常關鍵的。此外，若書中能分享一些實際案例，例如針對感測器數據採集、影像處理或通訊協定的優化方法，並提供一些量化的效能指標，那就太棒瞭。能夠學習到如何利用 ARM 的硬體特性來榨取係統的極緻效能，是我一直以來追求的目標，也相信這本書能夠提供豐富的啟發。

评分☆☆☆☆☆

《EMBEDDED SYSTEMS : ARM PROGRAMMING AND OPTIMIZATION》這個標題，光是聽起來就讓人眼睛一亮。身為一個在軟韌體開發領域打滾的工程師，我一直在尋找能夠提升我 ARM 嵌入式開發能力的資源。我對書中關於「OPTIMIZATION」的部分特別感興趣，畢竟在資源受限的嵌入式環境中，效能往往是成敗的關鍵。我希望書中能深入探討各種編譯器等級的優化技巧，例如如何運用迴圈展開（loop unrolling）、函數內聯（function inlining）、分支預測優化（branch prediction optimization）等技術來減少指令週期。同時，對於記憶體對齊（memory alignment）和資料結構的選擇，如何在 ARM 的記憶體架構下達到最佳存取速度，也是我非常期待的內容。另外，如果書中能介紹一些程式剖析（profiling）工具，像是 gprof 或 perf，並教導如何利用這些工具來找齣程式中的效能瓶頸，以及如何進行對應的程式碼重構，那將是極大的福音。我相信透過學習這些進階的優化策略，我的程式碼將能更精簡、更快速，更能滿足嚴苛的嵌入式係統需求。

评分☆☆☆☆☆

這本《EMBEDDED SYSTEMS : ARM PROGRAMMING AND OPTIMIZATION》聽起來就像是為我這種需要深入理解 ARM 係統底層運作的開發者量身打造的。我一直以來對於如何讓程式碼跑得更有效率，在 ARM 這個龐大且多樣化的架構上，感到有些力不從心。我非常期待書中能深入解析 ARM 的快取記憶體架構，例如 L1、L2、L3 Cache 的運作原理，以及如何透過優化記憶體存取模式來減少 Cache Miss，從而大幅提升資料讀取的效率。此外，對於一些進階的程式設計技巧，像是 SIMD (Single Instruction, Multiple Data) 指令的運用，以及如何在 C/C++ 程式碼中有效地嵌入 ARM 的 NEON 指令集，來加速嚮量運算和多媒體處理，是我非常感興趣的部分。如果書中還能涵蓋一些實用的除錯（debugging）技巧，特別是在效能瓶頸的偵測與分析方麵，並提供一些範例程式，那將會讓我對 ARM 係統的理解更上一層樓，也更能開發齣高效能、低功耗的嵌入式應用。