前言 随着无线通信、物联网、智能设备等新技术的飞速发展，面向信息化、网络化、智能化的各类高性能芯片不断涌现，开发者需要根据不同的设计方案，选择合适的开发技术以实现系统功能，而能够量身定做的嵌入式系统技术正是应对新技术挑战的绝佳选择。硬件软件化和软件硬件化是未来智能化设备开发的重要实现方法，基于ARM处理器在智能化、定制化和网络化设备的普及以及 Linux 操作系统的日益完善，为智能设备的硬件软件化和软件硬件化提供了非常好的实现路径。本书结合作者在浙江工业大学通信工程专业教授嵌入式系统课程的多年经验，将嵌入式系统技术应用于无线通信、物联网等领域的科研和体会呈现给广大读者，以帮助新工科人才应对信息化、网络化、智能化领域的新技术挑战。 本书起源于2008 年作者承担的无线网络摄像机科研项目，作者系统地研究了无线多媒体终端设备和相应的嵌入式软件，发现嵌入式技术具有巨大潜力，因为它将硬件软件化和软件硬件化的设计理念真正融入到了智能设备的制作中。之后作者着手制作了PNARM9嵌入式系统教学实验箱，配合自编实验讲义，在浙江工业大学通信工程专业的本科教学中加以实施。嵌入式系统教学是实践性很强的一门课程，学生除了学习一整套完整的理论体系和一系列的操作函数外，还必须针对某种应用进行实验，没有实验环节的嵌入式系统教学很难让学生融会贯通。为此，作者从基本知识、基础技能、综合应用等方面配以相应的实验案例，加强学生感性认识，培养学生的综合设计和应用能力。 2016年，作者主编的《嵌入式系统原理、应用与实践教程》由清华大学出版社出版，并在浙江工业大学通信工程专业的“嵌入式系统”课程以及研究生的“专业实践”课程使用了7年，受到了广泛好评。然而，随着国内外无线通信、物联网、人工智能等新技术的突飞猛进，嵌入式系统的应用越来越广泛，对嵌入式系统教材的内容也提出了更高的要求。同时，教材编写组深度结合当前物联网应用的热点，更新了配套实验设备，设计了更多综合开发应用实例和成果，供读者学习实践。为此，教材编写组配合浙江工业大学通信工程国家一流专业建设点及“嵌入式系统”线上线下混合式一流课程建设需求，对教材进行全面改版升级，将教材更名为《嵌入式系统原理及实践》，并被列入浙江省普通本科高校“十四五”重点教材建设项目。 全面改版升级后的教材，主要解决的问题包括： 1. 修改使用过程中发现的错误，如示例代码书写问题，部分图例错误问题。 2. 部分章节内容更新调整。根据当前嵌入式技术的最新发展，更新了部分章节内容，主要有嵌入式系统的发展、嵌入式系统的应用、常用嵌入式操作系统等。 3. 补充新内容，主要包括ARM处理器的工作模式、寄存器组织、异常处理相关内容、ARM伪指令、ARM和C语言混合编程、make相关使用等。 4. 根据教材的编写需求重新编写了部分章节。由于配套的实验箱进行了升级，原有的章节在实验箱部分介绍也不够详尽，故进行重新编写； 增加了物联网应用相关原理的介绍内容。 5. 修订原有教材中的实验项目，本次修订对于所有的实验项目都重新梳理和编排，并增加了物联网应用相关的综合实践项目。按嵌入式系统基础实验、Linux操作系统基础实验、 Linux环境下驱动实验、嵌入式系统应用实验进行分类，共编写四大类25个实验，大大丰富了教材的实验实践环节内容。 6. 该教材配套有实验设备、课程网络资源、课程教学视频和实验内容电子材料等，课程组在超星学银在线教学平台建设了在线开放课程，录制了“嵌入式系统”课程的所有理论和实践内容教学视频，此外还包括课程大纲、课程教案、在线交流等课程辅助教学资源。 目前，在线教学平台累计访问量达693124人次，累计10余所高校学生通过网站进行学习，为全面提升学生嵌入式系统综合开发应用能力提供有价值的参考学习资料。 本书以目前流行的基于ARM架构的嵌入式微处理器及Linux操作系统为核心，结合作者多年的教学与科研工作经验，以循序渐进的方式介绍了嵌入式系统原理、嵌入式处理器软硬件开发，嵌入式系统开发环境的搭建、嵌入式系统开发和调试工具、嵌入式系统驱动程序开发以及相关的实验案例，最后结合工程实际应用，介绍嵌入式系统在物联网等方面的综合应用设计开发。学习了本书内容就可以掌握嵌入式系统完整的知识体系和应用实践。 本书在编排上理论和实践内容各占50%，在理论知识介绍的基础上充分体现实践的重要性。实践内容分为四部分，按嵌入式系统基础实验、Linux操作系统基础实验、 Linux环境下驱动实验、嵌入式系统应用实验进行分类，便于将嵌入式系统技术实践融入无线通信、人工智能、物联网等新技术应用。 本书配套的线上线下教学资源融入了课程组多年动态新增资源，配套资源建设完善。本书的部分硬件实验开发了远程在线实境实验，学生可在任何有网络的地点完成实验，实验案例真实详细，能使学生循序渐进地掌握嵌入式开发的过程。此外，配合教学实验箱，教师还可带领学生进行嵌入式系统相关项目的开发，大大提升了实际的教学效果及学生实际掌握嵌入式原理及开发的能力。 随着信息与通信技术的迅猛发展，嵌入式系统技术在网络通信、电子消费、移动互联、工业控制等领域得到了广泛应用，同时它也是智能设备设计领域最为热门的技术之一。学习和应用嵌入式技术已经成为通信、电子、计算机和自动化领域工程师感兴趣的话题。衷心地希望本书能对高等院校相关专业的教师和学生，各类机构中从事嵌入式系统设计和开发的研究人员、技术工程师以及期望通过学习提升自我的爱好者们提供帮助。通过对嵌入式系统理论与实践的巧妙结合，不断适应当下信息与通信技术的发展要求，做到与时俱进。 本书由孟利民、宋秀兰、彭宏、卢为党、徐志江、应颂翔共同创作完成，是集体努力的成果。孟利民提供了多年来嵌入式教学实验讲义及相关科研资料，编写了第3、6、9、11、13章； 宋秀兰编写了第1、2、4、5、7章，彭宏、卢为党、徐志江、应颂翔共同编写了第8、10、12章。感谢清华大学出版社赵凯、李晔编辑的大力支持，使本书得以与读者见面； 感谢研究生许恩泽、柯旭清、包秀钦为本书的实验部分进行了大量调试和测试； 感谢浙江工业大学教务处为本书的出版提供帮助，本书获得“浙江工业大学重点教材建设项目”支持； 感谢浙江省高等教育学会教材建设分会给予本书“浙江省普通本科高校‘十四五’重点教材建设项目”资助； 感谢侄女儿孟晶妮对本书给予润色和校对； 感谢所有对本书提供了帮助但未署名的老师和学生。 初心如磐，行臻致远； 执着努力，坚卓竞远。未来，我们会一如既往地投身专业教学，为现代信息与通信技术发展持续贡献自己的绵薄之力。 由于知识所限，书中不足之处在所难免，恳请各位专家和读者指正。 编者 2024年6月于杭州 教学大纲 教学课件

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