嵌入式系统设计与实践(OReilly精品图书系列)((美)怀特(White,E.))

书: https://pan.baidu.com/s/1untyKaWXt7RJt7udfaVI6A?pwd=44y8
笔记如下:

  1. 嵌入式系统概述:定义嵌入式系统特点(实时性、低功耗、专用性),对比通用计算系统的差异。
  2. 硬件基础:解析MCU架构(ARM Cortex-M/RISC-V)、外设(GPIO/UART/SPI/I2C)及传感器接口设计。
  3. 实时操作系统(RTOS):分析任务调度(优先级/轮转)、内存管理及中断处理在FreeRTOS/Zephyr中的实现。
  4. 交叉开发环境:配置GCC工具链、OpenOCD调试器与JTAG/SWD硬件调试流程。
  5. 低功耗设计:通过时钟门控、电源模式(Run/Sleep/Stop)及动态电压频率调整(DVFS)优化能效。
  6. 固件开发:编写启动代码(startup.s)、链接脚本(.ld)及裸机(Bare Metal)中断服务例程(ISR)。
  7. 实时性保障:测量中断延迟,使用硬件定时器(PWM/WDT)实现精确时序控制。
  8. 文件系统移植:在Flash存储器上集成FAT/LittleFS,实现数据日志存储与磨损均衡。
  9. 通信协议栈:移植LWIP实现以太网/TCP-IP,或自定义轻量级无线协议(LoRa/蓝牙LE)。
  10. 安全性设计:集成加密算法(AES/SHA)、安全启动(Secure Boot)及TrustZone隔离技术。
  11. FPGA协同设计:Verilog硬件加速与MCU软核(如RISC-V+FPGA)的混合架构开发。
  12. 工业标准兼容:遵循MISRA-C编码规范、ISO 26262功能安全要求开发车规级系统。
  13. OTA升级:设计可靠的分区切换(A/B分区)与回滚机制,确保固件无线更新安全。
  14. 机器学习边缘化:部署TinyML模型(TensorFlow Lite for Microcontrollers)实现本地AI推理。
  15. 测试与验证:使用HIL(硬件在环)测试框架和覆盖率分析(gcov)验证系统可靠性。
  16. 外壳与散热:通过热仿真(ANSYS)优化PCB布局,满足IP防护等级与EMC标准。
  17. 开源硬件生态:基于Raspberry Pi Pico/ESP32快速原型开发,对接Arduino社区库。
  18. 时间触发架构:对比事件驱动模型,实现确定性响应的同步状态机(如CAN总线调度)。
  19. 虚拟化技术:在多核MCU上运行Type-1型Hypervisor管理多个RTOS实例。
  20. 案例研究:剖析智能家居控制器/工业PLC的完整开发流程,从需求分析到量产优化。

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