嵌入式系统设计： cyber-physical系统基础教程

“Embedded Systems Design-Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems”是一本专注于嵌入式系统设计的基础教程，由Nikil D. Dutt、Peter Marwedel和Grant Martin等人编辑，是Springer出版社“Embedded Systems”系列的一部分。本书由Peter Marwedel撰写，主要探讨了嵌入式系统的构建基础，特别是与网络物理系统（Cyber-Physical Systems, CPS）相关的概念。 嵌入式系统是集成在日常生活和工业设备中的计算机系统，它们负责控制、监视或优化物理过程。这些系统通常需要高效、低功耗和实时性。在本书中，作者深入介绍了嵌入式系统设计的基本原理，包括硬件和软件的交互、实时操作系统、微控制器、传感器和执行器的使用，以及如何在限制资源的环境中实现高效能。 网络物理系统是嵌入式系统的一个重要分支，它将计算和通信技术与物理环境紧密结合，例如自动驾驶汽车、智能电网和医疗设备。CPS的核心在于通过网络连接的传感器和执行器，实现对物理世界的实时监控和控制，同时通过数据处理和分析，提供智能化决策。 本书第二版可能涵盖了以下关键知识点： 1. **嵌入式系统的基本架构**：包括处理器、存储器、输入/输出接口等组件的介绍，以及它们如何协同工作来实现系统功能。 2. **实时操作系统（RTOS）**：讨论RTOS的设计原则，任务调度，中断管理，以及如何确保任务的及时性和确定性。 3. **微控制器**：讲解微控制器的特点，如低功耗、集成度高，以及如何进行微控制器编程。 4. **传感器和执行器**：介绍各种传感器（如温度、压力、运动）和执行器（如电机、电磁阀）的工作原理及其在嵌入式系统中的应用。 5. **通信协议**：如串行通信（UART, SPI, I2C）、以太网、无线通信（蓝牙、Wi-Fi）等在嵌入式系统中的作用和使用方法。 6. **嵌入式软件开发**：包括嵌入式编程语言（如C/C++）、固件开发、调试工具和方法。 7. **能源管理和优化**：讨论在资源受限的环境中如何最大化能量效率，包括电源管理策略和低功耗设计。 8. **网络安全**：鉴于CPS与网络的紧密联系，网络安全是必不可少的主题，包括加密、认证和防止攻击的措施。 9. **系统集成与测试**：介绍系统集成的过程，以及如何进行功能测试和性能验证。 10. **案例研究**：可能包含现实世界中的嵌入式系统和CPS应用实例，帮助读者理解理论知识的实际应用。 这本书对于想要深入了解嵌入式系统设计和网络物理系统的学生、工程师以及研究人员来说，是一份宝贵的参考资料。通过学习，读者不仅可以掌握嵌入式系统的基础知识，还能了解到这个领域的最新发展和挑战。