前言PREFACE

随着科技的发展与完善，电子产品与我们的生活越来越息息相关，人们的衣、食、住、行等各个方面都越来越离不开电子产品。电子产品涉及的范围很广，电子类的设计者所需要掌握的知识也越来越广，单一技术已不能满足实际需求。

尤其是近年来互联网、物联网、人工智能等相关技术的快速发展，使人们的生活发生了翻天覆地的变化，智能穿戴等智能硬件层出不穷。因此本书顺应时代发展潮流，将电子设计与互联网、物联网、人工智能等相关技术相结合，让学习者对电子设计相关知识有一个全面的认知。

本书共分为三大部分，分别为模拟部分、数字部分与现代电子技术部分，共12章，覆盖知识面广。但限于篇幅，本书只对相关内容的关键问题进行详细介绍，例如，开关电源中电感的选择、循迹小车中PID算法的控制思想、机器学习的回归与分类问题等。本书强调知识的实用性，在书中介绍的每个知识点都会结合实例来进行验证，并且书中还包含多个综合性实验，例如，循迹小车、数字电源、远程监控系统、无人驾驶小车等实验。

本书第1~4章对模拟电子部分进行了详细的介绍。第1章对电子设计中常用的元器件、设计与实物制作等方法进行了介绍，让读者对电子设计有初步的了解。第2章详细介绍了如何使用三极管和运算放大器构成小信号与功率放大电路，并对运算放大器的分类与选择进行详细的探讨。第3章介绍了使用模拟电路生成常用波形，并完成彼此之间的信号转换。第4章介绍了常用的电源变换电路，包括整流电路、恒压源电路、恒流源电路等。

本书第5~8章对数字电路、典型的单片机与嵌入式系统进行了详细介绍。在第5章中使用Arduino让读者入门单片机系统，引导读者通过Arduino快速搭建单片机系统。第6章以STM32开发为例，让读者对单片机的寄存器等底层工作原理有更进一步的了解。第7章介绍了CMSIS-RTOS实时操作系统相关知识，让读者了解操作系统中线程、信号量、锁等相关知识，带领读者写出更加稳健的应用程序。在第8章以树莓派为平台介绍Linux操作系统相关知识，让读者对嵌入式Linux系统有初步的了解，同时介绍使用Python高级语言对树莓派外设进行驱动开发。

本书第9~12章着重介绍了电子系统如何与互联网、物联网、人工智能等相关技术相结合。第9章介绍了STM32与树莓派两种方式实现互联网中相关协议，包括TCP、UDP、HTTP等。其中STM32为低成本、低性能的单片机系统的典型代表；树莓派为高成本、高性能的嵌入式系统的典型代表。第10章介绍了通过云服务构建物联网系统，在云端实现物联网系统中数据的转发，实现真正的万物互联。第11章对机器学习思想与实现过程进行了详细的介绍，并在树莓派中实现相关机器学习算法。第12章介绍了深度学习算法的搭建与实现，特别针对深度学习模型训练的加速优化进行了详细介绍。

本书既可作为工科院校及相关院校的电子类、自动控制类、机电类、电气类、计算机类等相关专业开展电子制作和科技创新的参考书，也可作为电子系统设计与开发工作人员的参考书。

本书第1~4章由王征撰写，第5~12章由刘辉撰写，全书的统稿与整理由刘辉完成。蔡长青、周文良、王源、欧阳南、闫占辉、贾振国、吕超对本书提出了很多宝贵意见与建议，在此表示衷心感谢！由于编者水平有限，书中难免有疏漏、欠妥和错误之处，恳请各界读者多加指正，以便今后不断改进。

编　者

2021年10月于长春