前言

嵌入式產品設計對實踐的要求非常高，只學習理論而不實際動手，所學的知識就無法內化為自己真正的、能運用自如的技能。嵌入式產品設計要求設計人員必須熟練掌握模擬電子技術、數字電子技術、單片機技術、計算機接口技術、計算機軟件技術、操作系統原理、電力電子技術、自動控制技術方面的知識，并且要有非常豐富的實踐經驗。要學會復雜嵌入式產品的設計，需要一步一步經歷從簡單到復雜，不斷犯錯誤、不斷修正錯誤的過程。只有走過彎路、犯過錯誤，才能意識到問題，才能真正掌握這方面的知識。嵌入式產品的更新非常快，技術幾年一變，只有不斷地研究分析最新產品，不斷地學習，才能設計出符合要求的、在市場上有競爭力的產品。

本書的特點在于：特別注重讀者的實際能力，通過對多個已經量產的產品的分析和設計，使工程技術人員熟悉開發穩定的、能大批量生產的產品的整個流程。為了設計先進、穩定、可靠的產品，設計產品之前就需要了解市場的同類產品是如何實現的，按照價格約束確定要設計的產品，包括如何選擇元件、如何批量采購、如何布板、如何與貼片代加工廠配合，等等。元件的選擇除了要了解價格，還要選擇市場上的主流產品，而不要選擇不容易買到的產品。如果元件太貴，則要研究能否用替代的方案降低成本。成本核算始終要貫穿于設計的全過程。除了產品穩定外，只有把成本控制在合理的范圍內，所設計的產品才算是成功的。

考慮到產品的大批量生產背景，本書以消費電子產品的開發為主線，涵蓋了嵌入式產品設計的主要內容，從簡單到復雜，介紹嵌入式產品分析、設計和生產的全過程；從需求分析到線路圖紙的設計，到PCB的設計，再到元件清單制作、貼片加工、軟件設計、操作系統移植，直至系統在實際環境下的正確性驗證，以及針對產品的知識產權保護等，對企業研發新產品具有很好的參考價值。

當前嵌入式產品開發人員的實際情況是：一部分具有硬件背景，還有一部分具有軟件開發背景。對于前者，他們缺乏軟件項目開發的知識，對操作系統、軟件工程、面向對象、C++、網絡通信、服務器、數據庫等不太了解，因此在工作中不大會用到這些東西，許多還停留在C語言甚至匯編語言階段；對于后者，他們不太了解計算機硬件，不會設計原理圖，不會畫電路板。因此，目前對軟、硬件都比較熟練的開發人員較為稀缺。許多單位購買現有的評估板，然后在現成的平臺上開發，最后在開發板的基礎上重新布線，方案設計無法做到最優，產品自然缺乏競爭力，使嵌入式系統“量身定制”的目標大打折扣。本書的目的就在于力圖改變這種局面，使開發人員同時掌握軟件和硬件開發技術，開發出受市場歡迎的、高質量的電子產品。

本書的內容如下：

第1章 講解與CPU接口密切相關的外圍數字和模擬輸入/輸出電路的設計，是設計嵌入式產品的必備知識。

第2章 帶領讀者設計一個簡單的足部按摩器產品。本章首先分析現有樣品，在功能分析的基礎上帶領讀者進行開發，包括從硬件和軟件的開發到器件的選擇、焊接加工等大批量生產的整個流程。

第3章 在掌握了簡單產品開發的基礎上，深入一步介紹乒乓自動發球機的開發。與第2章相比，這個產品用到了主機和遙控器，因此一個產品包含兩部分的設計，總體難度有所提高。

第4章 在學習了單片機的產品開發后，要進入ARM的產品開發，但兩者差別較大。從單片機到ARM并非立即就能切入，因此本章對ARM的相關知識進行了介紹，重點是開發環境和啟動代碼。

第5章 在具備ARM的基礎知識以后，本章介紹了一些外設接口。這些外設是開發產品時最常用的，必須熟練掌握。

第6章 在對國外拖地機器人產品樣品進行硬件和功能分析的基礎上，講解用ARM Cortex的STM32開發沒有操作系統的拖地機器人產品。本章主要介紹拖地機器人的基礎硬件和軟件設計，并在最后給出了拖地機的專利撰寫樣例。通過對本章的學習，讀者能夠熟悉目前基于ARM控制器產品開發的大致流程。

第7章 討論Linux下的文件系統。本章為基于Linux操作系統的產品開發做好準備。

第8章 介紹嵌入式Web開發的相關知識，對Web、CGI、數據庫、Socket通信及HTTP編程進行介紹，并給出如何融合這些技術進行實際遠程控制的方案。

第9章 在前兩章的基礎上，介紹基于嵌入式Linux系統的家庭智能網關的開發，同時還提供了此產品的專利申請案例。

本書的出版得到上海第二工業大學校級重點學科（培育）建設項目“計算機應用技術XXKPY1301”的資助。感謝劉中原、石林祥、陳林為本書的出版提供的幫助，徐小方對本書寫作提供的支持。這里要特別感謝我的母親，她聽到我要把這么多年來開發的產品系統性地寫為書稿，認為此乃利益人民大眾之事，非常支持。

本書作者的聯系郵箱為superwang2002@hotmail.com，讀者也可訪問http://www.armv.cn進行技術討論。