嵌入式系統開發需要軟硬體整合的專業知識，本文旨在填補這方面的知識缺口。本文內容涵蓋系統架構設計、硬體和軟體的整合、輸入輸出和定時器的使用、中斷處理、活動流程管理、周邊裝置通訊、系統組裝、故障排除以及效能最佳化等核心議題。此外，本文也探討了連線裝置的管理、數學運算、節能策略以及馬達和運動控制等進階主題，提供讀者全方位的嵌入式系統開發實務指引。
物件讀者
我寫這本文是為了那些我曾經合作過的人，例如Sarah和Josh。Sarah是一位初級軟體工程師，她加入了我的嵌入式系統團隊。她很聰明也很感興趣，但她不知道如何處理硬體。Josh是一位經驗豐富的電機工程師，他需要寫軟體。他可以完成一些程式碼，但他在設計系統、除錯記憶體問題和重用程式碼方面遇到了困難。
通常，我們只學習軟體或硬體，但我們不學習如何讓它們一起工作。我的目標是根據你已經有的知識，填補你之間的空缺。
作者簡介
我在嵌入式系統領域工作了很多年，參與過許多專案，包括DNA掃描器、飛機和賽車的慣性測量單元、幼兒玩具、槍聲定位系統和各種醫療、科學和消費裝置。我專注於訊號處理、硬體整合、複雜系統設計和效能最佳化。透過FAA和FDA認證過程，我瞭解了生產高品質設計的重要性和它們如何導致高品質實作。
我曾經在管理職位工作了幾年，但我更喜歡手工工程和交付優秀產品的激情。我很高興能夠說，離開管理職位並沒有減少我的機會提供長官和指導。
在本文第一版出版後，我創辦了Embedded.fm播客，與其他人討論嵌入式系統。透過數百集節目，我學到了其他工程師如何解決問題、新的技術發展和其他職業道路。
本文組織
我喜歡閱讀非小說類別書籍，雖然我讀的小說比非小說類別書籍多，但我仍然喜歡任何好的書籍。我寫這本文的目的是讓它可以從頭到尾如故事般閱讀。內容是技術性的，但呈現方式是非正式的。你不需要邊寫程式邊閱讀它來理解材料（雖然嘗試範例和將建議應用於你的程式碼會給你更深入的理解）。
這本文不是一本技術手冊，你可以跳到中間只讀你想讀的部分。但是，這樣你會錯過很多資訊，而且你也會錯過笑話，這是我最感到遺憾的。你可以跳到中間，但我希望你從頭到尾閱讀這本文。當你陷入困境需要快速實作一個功能時，你可以拿起這本文，翻到正確的章節，並且像巫師一樣快速實作一個命令表或固定點實作變異數。
或者，你可以跳到你感興趣的章節，閱讀解決你當週危機的方案。我理解，有時你只需要解決問題。如果是這樣，我希望你會發現章節足夠有趣，以至於你會回來閱讀它，當你完成了當週的任務後。
章節順序如下：
嵌入式系統開發
1. 嵌入式系統簡介
嵌入式系統是一種特殊的電腦系統，旨在執行特定的任務。與傳統軟體開發不同，嵌入式系統的開發需要考慮硬體和軟體的緊密結合。這章將介紹嵌入式系統的基本概念和開發過程。
2. 建立系統架構
無論您是要了解現有的系統還是從頭建立一個新系統，都有一些工具可以幫助您。這章將介紹如何建立系統架構，包括硬體和軟體的選擇和設計。
3. 硬體和軟體整合
硬體和軟體的整合是嵌入式系統開發中的一個重要步驟。這章將介紹如何進行板級啟動和硬體軟體整合，包括一些技巧和工具來使這個過程更加順暢。
4. 輸入、輸出和定時器
嵌入式系統中的輸入輸出和定時器是非常重要的組成部分。這章將介紹如何使用輸入輸出和定時器，包括一個基本的範例：讓 LED 閃爍。
5. 中斷
中斷是嵌入式系統中的一個重要概念，但也可能是最令人困惑的。這章將介紹中斷的基本概念和使用方法，包括如何處理中斷和避免常見的錯誤。
6. 活動流程管理
這章將介紹如何設定系統的主迴圈，包括如何使用中斷和狀態機來管理活動流程。
7. 周邊裝置通訊
嵌入式系統中常用的通訊方法包括 UART、SPI、I2C、USB 等。這章將介紹這些通訊方法的基本概念和使用方法，包括如何選擇合適的通訊方法和如何最佳化通訊效率。
8. 系統組裝
這章將介紹如何組裝一個完整的嵌入式系統，包括如何選擇和使用常見的周邊裝置，如 LCD、ADC、Flash 記憶體和數字感應器。
9. 故障排除
故障排除是嵌入式系統開發中的一個重要步驟。這章將介紹如何排除常見的錯誤，包括如何使用除錯工具和技巧來解決問題。
10. 連線裝置
這章將介紹如何建立連線裝置，包括如何管理韌體更新、安全性和健康監測。
11. 最佳化
最佳化是嵌入式系統開發中的一個重要步驟。這章將介紹如何最佳化系統的效能，包括如何減少 RAM、程式碼空間和處理器週期的消耗。
12. 數學運算
嵌入式系統中常需要進行數學運算。這章將介紹如何進行數學運算，包括如何使用浮點數和整數進行運算。
13. 節能
這章將介紹如何減少嵌入式系統的功耗，包括如何減少處理器週期和系統架構的建議。
14. 馬達和運動控制
這章將介紹如何控制馬達和運動，包括基本的馬達控制原理和運動控制演算法。
內容解密：
以上內容簡要介紹了嵌入式系統開發的各個方面，包括系統架構、硬體軟體整合、輸入輸出和定時器、中斷、活動流程管理、周邊裝置通訊、系統組裝、故障排除、連線裝置、最佳化、數學運算、節能和馬達運動控制等。每個章節都提供了詳細的解釋和範例，幫助讀者瞭解嵌入式系統開發的各個階段和技術。
深入剖析嵌入式系統開發的完整生命週期後，本文涵蓋了從底層硬體軟體整合到高階系統架構設計的各個導向，尤其著重於實務操作和常見問題的解決方案。從初級軟體工程師到資深硬體工程師，本文都提供了彌合知識鴻溝的橋樑，並以淺顯易懂的語言和豐富的例項，引導讀者逐步掌握嵌入式系統開發的核心技能。觀察產業對於物聯網和邊緣計算日益增長的需求，精通嵌入式系統開發將成為未來工程師不可或缺的核心競爭力。玄貓認為，本文不僅是一本實用的技術，更是開啟嵌入式系統世界的鑰匙，值得所有對此領域感興趣的工程師深入研讀。
