英飞凌物联网工程专业系列教材——《物联网+嵌入式系统开发与实践》

现如今，物联网、人工智能技术越来越多地融入人们的日常生活中，对嵌入式系统开发技术提出了更高的要求，这不仅体现在对硬件性能的需求，也体现在软件、算法、云服务等方面的新需求。

因此，《物联网+嵌入式系统开发与实践》选择了面向物联网应用的低功耗微处理器—Infineon PSoC™6双核微处理器作为嵌入式系统开发平台的核心处理器，选择被称为物联网操作系统的FreeRTOS作为嵌入式操作系统。同时，融入物联网接入相关技术和物联网安全产品解决方案，阐述嵌入式系统与物联网之间在应用、原理和实践等方面不可分割的联系。

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全书分为两个部分，其中第1～4章是理论和应用基础内容，第5～14章是应用案例。

• 第1章介绍嵌入式系统开发的发展近况和所涉及的行业、领域，以及如何根据项目需求进行微处理器的选型和嵌入式操作系统的选择。

• 第2章介绍ARM Cortex M系列微处理器的基本特性，以Infineon PSoC™6双核MCU为例，介绍微控制器的主要内部资源及其应用。

• 第3章介绍物联网操作系统FreeRTOS的内核特点、任务管理机制及任务之间的通信与同步机制，以及基于FreeRTOS进行嵌入式软件开发的特点。

• 第4章概要介绍物联网及应用领域，以及物联网和嵌入式系统的关系，并分别介绍使用PSoC™6 MCU 内部BLE和Wi-Fi/BT模组CYW4343W单芯片解决方案接入物联网的方法。

• 第5～14章针对嵌入式系统应用、物联网应用和物联网安全解决方案，详细介绍 10个项目开发案例的软硬件设计原理和实现。

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本书特点

遵照教指委最新计算机科学与技术、物联网、电工电子及相关专业的培养目标和培养方案，合理安排嵌入式开发技术和物联网应用的知识体系，结合嵌入式开发技术方向的先行课程和后续课程组织相关的知识点和内容。

教材融入嵌入式、物联网相关软硬件开发的过程和具有工程实践背景的项目案例，体现“教、学、做”一体化，以学生为主体、以能力训练为目标的理论和实践相结合。项目案例设计以嵌入式系统开发特点为主线，融入物联网应用，面向物联网、计算机科学与技术、电工电子、智能科学与技术等相关专业的实践训练；从硬件平台、嵌入式操作系统、物联网平台、程序开发设计等多种角度，体现嵌入式系统开发的关键要素和具体实现方法。本书共提供10个由浅入深的项目开发案例，结合实际项目开发及Infineon PSoC™6系列产品和Trust M ID2产品的特性展开讲解。这些应用案例也可以为读者提供有效的参考设计，涉及的技术要素包括以下几个：

• 嵌入式开发平台：以Infineon PSoC™6 MCU和Trust M ID2物联网安全芯片为载体。

• 嵌入式操作系统：选择面向物联网的FreeRTOS开源嵌入式操作系统。

• 开发环境：开源的ModusToolBox集成开发环境。

• 编程语言：C语言。

作者简介

由佟国香担任主编，特邀全球领先的半导体公司英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部物联网产品首席FAE陈顺祥先生参编。

本书目录

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基础篇

第1章 嵌入式系统概述

1.1 嵌入式系统要素

1.1.1 嵌入式微处理器

1.1.2 嵌入式操作系统

1.2 嵌入式系统开发特点

1.2.1 简单的嵌入式系统开发

1.2.2 基于实时操作系统的嵌入式系统开发

1.2.3 基于片上系统的嵌入式系统开发

1.2.4 嵌入式系统面临人工智能领域的挑战[2]

1.5 习题

第2章 PSoC™6双核微处理器

2.1 PSoC™6 双核微处理器概述

2.2 PSoC™6双CPU系统架构

2.2.1 通用双CPU概念

2.2.2 PSoC™6 MCU 双CPU 架构

2.2.3 PSoC™6 地址映射

2.2.4 PSoC™6 双CPU的寄存器

2.2.5 操作模式与特权级别

2.2.6 指令集概述

2.3PSoC™6双核微处理器的时钟系统

2.3.1 系统时钟概述

2.3.2 时钟树

2.4PSoC™6双核微处理器的异常/中断管理系统

2.4.1 PSoC™6 MCU的中断配置

2.4.2 PSoC™6 MCU的异常向量表

2.4.3 PSoC™6 MCU的异常

2.4.4PSoC™6 MCU的中断源

2.4.5 PSoC™6 MCU的中断处理过程

2.5 PSoC™6双核微处理器硬件设计

2.5.1 GPIO控制

2.5.2 音频子系统

2.5.3 模拟器件-Capsence设计

2.5.4 12位SAR模拟-数字转换器

2.5.5 使用串口输出调试信息

2.6 基于PSoC™6双核微处理器开展项目开发

2.6.1 支持的开发环境

2.6.2 设计注意事项

2.7 习题

第3章 RTOS基础

3.1 RTOS概述

3.1.1 FreeRTOS的特点

3.1.2任务

3.1.3任务调度

3.1.4 系统时钟节拍和时间管理

3.2 FreeRTOS的任务管理

3.2.1创建任务

3.2.2删除一个任务

3.2.3 main函数和任务的启动

3.2.4 空闲任务及其钩子函数

3.2.3任务的通信机制

3.3 FreeRTOS的内存管理

3.4 基于RTOS进行嵌入式软件开发要素

3.4.1中断的使用

3.5 习题

第4章物联网与嵌入式系统

4.1 物联网概述

4.2 使用PSoC™6 BLE接入物联网

4.1.1 BLE开发基础

4.1.2 BLE软件开发流程

4.1.3 BLE的低功耗设计

4.3 使用WiFi/BT模组接入物联网

4.4 习题

实践篇

第5章 基于PDM-PCM的音频数据采集与存储

5.1概述

5.2 基于PDM-PCM的音频数据采集与处理设计与实现

5.3 执行音频数据采集与存储

5.4 实现音频数据采集与播放

第6章 使用BLE将设备连接到WiFi-AP

6.1概述

6.2使用BLE将设备连接到WiFi-AP的设计与实现

6.3使用BLE将设备连接到WiFi-AP

第7章 基于MQTT的物联网安全连接、信息发布和订阅

7.1概述

7.2创建AWS IoT实例

7.3基于MQTT的信息发布与订阅的设计与实现

7.4执行信息发布与订阅功能

第8章 基于BLE和Capsense的多任务调光控制

8.1概述

8.2基于BLE和Capsense的多任务调光控制设计与实现

8.3执行调光控制

第9章 基于FreeRTOS的低功耗Capsense设计

9.1概述

9.2基于FreeRTOS的低功耗Capsense设计与实现

9.3执行触摸位置检测并打印

第10章 基于FreeRTOS的嵌入式机器学习

10.1概述

10.2使用ML Configurator进行PC端模型验证

10.3嵌入式机器学习的设计与实现

10.4基于PSoC™6 MCU的嵌入式机器学习模型验证

第11章 基于ID²协议连接阿里云平台

11.1概述

11.2使用OPTIGA™ Trust M2 ID2构建AliOS-Things环境

11.3 在阿里云平台创建物联网设备

11.4 如何将OPTIGA™ Trust M 与 PSoC™6 整合

第12章 基于Trust M2芯片的AES加密实验

12.1概述

12.2实现AES加密

第13章 基于Trust M2的RSA加密实验

13.1概述

13.2实现RSA加密

第14章 基于BLE和阿里云平台的智能门禁系统

14.1概述

14.2门禁系统的硬件设计及模块清单

14.3基于AliOS-Things的多任务门禁控制

14.3 智能门禁系统的无线通信控制及APP

14.4 基于BLE和阿里云平台的门禁系统实现

赠送开发板

为助力本书实践项目的实施，读者可以选用如下PSoC™6 RT-thread开发板，开展实训项目。从入门到精通，踏上物联网+嵌入式系统开发工程师的成功之路。

PSoC™62 withCAPSENSE™evaluation kit +自行设计拓展板

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