結合人工智慧與超低功耗嵌入式裝置，讓這個世界更聰明
本書介紹TinyML這項快速發展的技術，結合了機器學習與嵌入式系統，讓微控制器這類超低功耗裝置上得以實現AI。在開頭會先針對這個整合了諸多學科的領域進行了相當實用的介紹，讓您可快速理解要在Arduino Nano 33 BLE Sense與Raspberry Pi Pico上部署智能應用的關鍵點。
本書可以幫助你了解如何處理在製作微處理器原型時所碰到的各種問題，例如透過GPIO腳位來控制LED狀態、讀取按鈕狀態，以及透過電池來對微處理器供電。並且會帶著你實作與溫度、濕度與三V感測器(語音、視覺與振動)有關的專題，並從中理解在不同情境中實作端對端智能應用的必要技術。接著，告訴你如何為記憶體有限的微處理器來建置微型模型的最佳方案。最後會介紹兩項最新的技術：microTVM 與microNPU，讓你在TinyML領域中更上一層樓。
看完本書之後，可以幫助你建立各種最佳實作方案與機器學習框架的基本概念，知道如何輕鬆在各種微控制器上部署機器學習app，並且對於開發階段所要考量的關鍵因素有清楚的理解。
本書精彩內容包括：
．理解微控制器程式設計的重要基礎觀念
．操作真實感測器，包含麥克風、照相機與加速度計
．運用TensorFlow Lite for Microcontrollers框架在各種裝置上執行機器學習應用
．使用Edge Impulse開發可回應人類語音的app
．操作Arduino Nano 33 BLE Sense並搭配遷移學習技術來分類室內環境。
．使用Raspberry Pi Pico來製作手勢辨識app
．設計可用於記憶體受限之微控制器的CIFAR-10模型
．在虛擬的Arm Ethos-U55 microNPU上搭配microTVM來執行影像分類器
具体描述
好的，这是一份关于其他图书的详细简介，不包含《TinyML經典範例集 (電子書)》的内容。 --- 《嵌入式系統深度剖析：從硬體設計到高效能軟體實踐》 書籍簡介 在當今快速發展的物聯網（IoT）、即時系統與專業級硬體設計領域，深入理解嵌入式系統的架構、開發流程與效能優化策略，是工程師和技術愛好者建立核心競爭力的關鍵。本書《嵌入式系統深度剖析：從硬體設計到高效能軟體實踐》旨在提供一套全面且深入的指南，涵蓋從底層硬體介面到複雜作業系統移植的完整技術棧。 本書內容聚焦於現代主流的微控制器（MCU）架構，特別是 ARM Cortex-M 系列的深入應用，並探討如何在資源受限的環境中，設計出具備高可靠性、低功耗與即時響應能力的軟體解決方案。我們將帶領讀者超越基礎的“點亮LED”範例，進入到真實世界產品開發所需的關鍵技術層面。 第一部：嵌入式硬體基礎與週邊介面精研 本書的開篇將建立堅實的硬體基礎知識。我們首先細緻剖析了現代微處理器核心（如 Cortex-M3/M4/M7）的流水線、暫存器操作和中斷機制。這部分不僅僅是理論介紹，更結合了實際的硬體操作手冊（Reference Manual）解析，教導讀者如何精確地配置和使用核心功能。 接著，我們將重點探討嵌入式系統中最常用的通訊協定與週邊介面。這包括： 1. 進階計時器與脈衝寬度調變（PWM）： 不僅介紹如何設定基礎定時，還深入講解了多相輸出同步控制、死區時間插入（Dead-Time Insertion）以及如何利用定時器實現複雜的訊號生成，例如馬達控制所需的高精度三角波或梯形波。 2. 類比數位轉換器（ADC）與數位類比轉換器（DAC）： 深入探討採樣定理、量化誤差、過採樣技術以及如何配置 DMA（直接記憶體存取）以實現高效能、不干擾 CPU 的連續採樣流。我們將特別關注雜訊抑制和校準技術。 3. 序列通訊的極限： UART、SPI、I2C 的基礎配置固然重要，但本書更側重於探討在高速傳輸（如 SPI 的數十 MHz 頻率）下如何處理訊號完整性問題、多裝置仲裁、以及如何利用硬體 FIFO 來緩解 CPU 負載。此外，我們將引入 CAN 總線和乙太網 MAC 接口的底層初始化與數據幀結構解析。 第二部：底層軟體開發與韌體優化 在硬體知識的基礎上，本書進入核心的韌體開發階段。我們強調「裸機（Bare-Metal）」程式設計的重要性，這是理解作業系統行為的先決條件。 1. 啟動序列與連結腳本（Linker Scripts）： 詳盡解析 MCU 的啟動流程，包括上電重置向量、堆疊初始化，以及如何手動編寫或修改連結腳本以精確控制資料和程式碼在記憶體中的佈局（Flash、SRAM、BSS、Data Section）。這對於需要部署大型程式碼或實現 Bootloader 的場景至關重要。 2. 中斷服務常式（ISR）的高效編寫： ISR 的效率直接決定了系統的即時性。我們將討論如何最小化 ISR 的執行時間，包括暫存器保護、原子操作的實現，以及如何安全地在 ISR 和主迴圈之間傳遞數據（例如使用環形緩衝區或旗標）。 3. 記憶體管理與動態配置： 討論在嵌入式環境中，標準 C 函式庫中的 `malloc`/`free` 可能帶來的碎片化和不確定延遲問題。書中提供多種客製化的記憶體池（Memory Pool）和記憶體配置演算法，用以提升系統的穩定性和可預測性。 第三部：即時作業系統（RTOS）的深入應用與移植 對於需要複雜任務調度和資源管理的專案，RTOS 是不可或缺的工具。本書選用業界廣泛使用的 FreeRTOS 和 RT-Thread 進行實戰演練。 1. 任務層級設計與同步機制： 深入探討任務優先級的合理分配、任務間通訊（Message Queue, Event Group）以及資源保護（Mutex, Semaphore）。我們將展示如何使用「優先級繼承協定（Priority Inheritance Protocol）」來解決優先級反轉（Priority Inversion）問題，這是設計高可靠性系統的關鍵。 2. 系統調用與上下文切換剖析： 讀者將透過除錯器跟蹤，親眼見證任務上下文的儲存與恢復過程，理解排程器（Scheduler）是如何實現搶佔式與時間片輪轉的。 3. 驅動程式的標準化開發： 介紹如何基於 RTOS 框架，使用 HAL（硬體抽象層）和 LL（底層）庫，開發可移植的設備驅動程式。重點介紹如何封裝硬體細節，使用標準化的 API 接口，從而使得驅動程式能夠輕鬆地遷移到不同系列的 MCU 上。 第四部：效能分析、除錯與除錯工具鍊 軟體效能的提升和系統錯誤的定位，需要精確的量化工具。 1. 追蹤與分析工具： 詳細介紹如何使用 DWT（Data Watchpoint and Trace）單元，配合 SWV（Serial Wire Viewer）進行指令追蹤、數據存取監控和函數呼叫圖生成。這對於找出低效能熱點（Hotspots）和競爭條件（Race Conditions）極為有效。 2. 功耗優化策略： 涵蓋了從硬體層級（時鐘門控、頻率縮放）到軟體層級（睡眠模式、喚醒源管理）的系統化功耗管理方法。我們將提供實用的量測流程，確保系統在待機、運作和休眠狀態下的能耗符合設計規格。 3. 除錯韌體與 Bootloader 設計： 探討如何設計穩健的雙區塊（Dual Bank）韌體更新機制，以及如何在遠端設備上安全地燒錄和驗證新版本韌體，確保空中下載（OTA）過程的原子性與安全性。 目標讀者 本書適合具備 C 語言基礎，並希望從應用層深入到系統底層的嵌入式開發工程師、硬體設計工程師、專注於物聯網裝置與自動化控制的技術人員，以及希望全面掌握現代微控制器開發技術的大專院校學生。掌握書中所述的知識，將能獨立完成複雜、高要求的即時嵌入式產品的設計與實施。 ---
著者信息
作者簡介
Gian Marco Iodice
Gian Marco Iodice 是Arm公司機器學習小組的技術主管，並在2017年與同事開發出了Arm Compute Library。Arm Compute Library目前是Arm平台上功能最強大的機器學習函式庫，已被部署在涵蓋伺服器到智慧型手機等全球數以百萬計的裝置上了。Gian Marco擁有義大利比薩大學(University of Pisa)的電機工程碩士學位與高等學士學位，並在各種邊緣裝置上開發ML與電腦視覺演算法有多年經驗。他現在正致力於Arm Mali GPU的ML效能最佳化。他與友人在2020年共同創辦了TinyML UK meetup群組，鼓勵知識分享、教學與激勵新一代的ML開發者來探索各種微型節能裝置。
Gian Marco Iodice
Gian Marco Iodice 是Arm公司機器學習小組的技術主管，並在2017年與同事開發出了Arm Compute Library。Arm Compute Library目前是Arm平台上功能最強大的機器學習函式庫，已被部署在涵蓋伺服器到智慧型手機等全球數以百萬計的裝置上了。Gian Marco擁有義大利比薩大學(University of Pisa)的電機工程碩士學位與高等學士學位，並在各種邊緣裝置上開發ML與電腦視覺演算法有多年經驗。他現在正致力於Arm Mali GPU的ML效能最佳化。他與友人在2020年共同創辦了TinyML UK meetup群組，鼓勵知識分享、教學與激勵新一代的ML開發者來探索各種微型節能裝置。
图书目录
第1章 TinyML入門
第2章 用微控制器開發原型
第3章 建立氣象站
第4章 透過 Edge Impulse 聲控 LED
第5章 室內場景分類
第6章 製作 YouTube Playback的手勢互動介面
第7章 使用 Zephyr OS 執行 Tiny CIFAR-10 模型
第8章 與 microNPU 一同邁向 TinyML新世代
第2章 用微控制器開發原型
第3章 建立氣象站
第4章 透過 Edge Impulse 聲控 LED
第5章 室內場景分類
第6章 製作 YouTube Playback的手勢互動介面
第7章 使用 Zephyr OS 執行 Tiny CIFAR-10 模型
第8章 與 microNPU 一同邁向 TinyML新世代
图书试读
序
本書內容是TinyML，這項快速發展的技術結合了機器學習（machine learning, ML）與嵌入式系統，使得在微控制器這類超低功耗裝置上得以實現AI。
TinyML是充滿各種機會且令人心喜的全新領域。只要少量預算，我們就能賦予各種物體新生命，使它們能以更富智能的方式來與世界互動，並讓我們的生活方式變得更好。不過，如果你的技術背景是機器學習但對於微控制器這類嵌入式系統還不太熟悉的話，這個領域可能會難以入門。因此，本書的目標是為你掃除這些障礙，透過許多實務範例讓原本不具備嵌入式程式經驗的開發者也能輕鬆上手TinyML。每章都包含了獨立的專案，讓你可從中學習某種TinyML的最核心技術、介接感測器等電子元件，並把ML模型部署在記憶體有限的裝置上。
本書首先針對了這個整合了諸多學科的領域進行了相當實用的介紹，讓你可快速理解要在 Arduino Nano 33 BLE Sense 與 Raspberry Pi Pico 上部署智能應用的關鍵點。隨著本書內容，你會知道如何處理在製作微處理器原型時所碰到的各種問題，例如透過GPIO腳位來控制LED狀態、讀取按鈕狀態，以及透過電池來對微處理器供電。之後，你會實作與溫度、濕度與三V感測器（語音、視覺與振動）有關的專題，並從中理解在不同情境中實作端對端智能應用的必要技術。接著，你會學會如何為記憶體有限的微處理器來建置微型模型的最佳方案。最後，你還會認識兩款最新的技術：microTVM 與microNPU，讓你在TinyML領域中更上一層樓。
閱畢本書之後，你應該會對各種最佳實作方案與機器學習框架相當熟悉了，知道如何輕鬆在各種微控制器上部署機器學習app，並且對於開發階段所要考量的關鍵因素有清楚的理解。
本書內容是TinyML，這項快速發展的技術結合了機器學習（machine learning, ML）與嵌入式系統，使得在微控制器這類超低功耗裝置上得以實現AI。
TinyML是充滿各種機會且令人心喜的全新領域。只要少量預算，我們就能賦予各種物體新生命，使它們能以更富智能的方式來與世界互動，並讓我們的生活方式變得更好。不過，如果你的技術背景是機器學習但對於微控制器這類嵌入式系統還不太熟悉的話，這個領域可能會難以入門。因此，本書的目標是為你掃除這些障礙，透過許多實務範例讓原本不具備嵌入式程式經驗的開發者也能輕鬆上手TinyML。每章都包含了獨立的專案，讓你可從中學習某種TinyML的最核心技術、介接感測器等電子元件，並把ML模型部署在記憶體有限的裝置上。
本書首先針對了這個整合了諸多學科的領域進行了相當實用的介紹，讓你可快速理解要在 Arduino Nano 33 BLE Sense 與 Raspberry Pi Pico 上部署智能應用的關鍵點。隨著本書內容，你會知道如何處理在製作微處理器原型時所碰到的各種問題，例如透過GPIO腳位來控制LED狀態、讀取按鈕狀態，以及透過電池來對微處理器供電。之後，你會實作與溫度、濕度與三V感測器（語音、視覺與振動）有關的專題，並從中理解在不同情境中實作端對端智能應用的必要技術。接著，你會學會如何為記憶體有限的微處理器來建置微型模型的最佳方案。最後，你還會認識兩款最新的技術：microTVM 與microNPU，讓你在TinyML領域中更上一層樓。
閱畢本書之後，你應該會對各種最佳實作方案與機器學習框架相當熟悉了，知道如何輕鬆在各種微控制器上部署機器學習app，並且對於開發階段所要考量的關鍵因素有清楚的理解。
用户评价
评分
初翻此书，我立刻被其行文风格所吸引，作者的笔触非常细腻且富有逻辑性，没有那种晦涩难懂的学术腔调，而是用一种非常贴近实践者视角的语言，将复杂的算法概念娓娓道来。这对于我这种需要将理论快速应用于实际项目开发的人来说，无疑是巨大的福音。虽然我还没有深入到代码实现的部分，但光看前几章对基础框架搭建的描述，就感受到了作者深厚的行业积累和对初学者友好的教学理念。特别是对一些关键术语的解释，都配上了清晰的比喻，有效地降低了入门的门槛。我希望能看到更多关于资源受限设备上模型优化和部署的实战经验分享，毕竟在实际的边缘计算场景中，效率和大小往往是决定成败的关键因素。这本书的整体气质偏向于“实战指导手册”，而非纯粹的理论教材，这种定位非常符合当前市场对快速原型开发的需求。希望后续章节能带来更多惊喜，让我能迅速上手，解决实际工作中的痛点。
评分阅读技术书籍时，我非常看重作者是否提供了可以实际操作的、且版本相对较新的代码示例。从这本书前言中透露出的信息来看，作者似乎非常强调代码的可复现性和前沿性，这一点让我非常欣慰。我希望书中不仅仅是提供代码片段，而是能集成一个完整的、可供读者一步步搭建起来的小型项目。例如，如果能有一个完整的环境配置指南，包括依赖库的版本说明和编译脚本，那对于节省读者的调试时间将是无价的。我还注意到，这本书似乎涉及了多种传感器数据的处理流程，这暗示了其应用场景的多元性。我期待看到作者如何优雅地处理不同数据源的异构性问题，以及如何构建一个模块化、易于扩展的软件架构，而不是堆砌零散的知识点。这种注重系统构建而非孤立技巧传授的做法，是区分优秀技术书籍与普通参考手册的关键所在。
评分这本电子书的装帧设计真是令人眼前一亮，封面选用了非常清新的淡蓝色调，配上简洁有力的标题字体，给人一种专业又易于亲近的感觉。我尤其欣赏它在版式上的用心，内页的留白处理得恰到好处，使得长时间阅读也不会感到视觉疲劳。虽然我还没完全沉浸到具体内容的学习中，但仅凭这份对阅读体验的重视，就让我对接下来的学习充满了期待。作者在结构布局上也花了不少心思，目录清晰地勾勒出了一套完整的学习路径，从基础概念的铺陈到进阶应用的展示，层次分明，让人能够有条不紊地规划自己的学习进度。这种对细节的打磨，无疑为一本技术类书籍增添了极高的价值感，让人愿意花时间去深入研读。我期待书中能够有更多高质量的图表和代码块示例，帮助我更直观地理解那些抽象的机器学习原理，并能顺利地将理论转化为实践能力。这份精美的包装，首先就为后续内容的吸收奠定了良好的心理基础。
评分坦白说，市面上关于嵌入式机器学习的书籍汗牛充栋，但真正能将理论深度与工程实践完美结合的却凤毛麟角。我之所以选择尝试这本电子书，很大程度上是冲着其“经典范例集”的名头去的。这个“范例”二字，对我来说意味着可以直接套用和借鉴的高质量模板。我期望看到的不仅仅是原理的阐述，而是那些经过验证的、能直接解决特定问题的“配方”。例如，针对图像识别、语音唤醒或异常检测等常见应用场景，书中是否提供了完整的端到端解决方案案例？而且，这些案例是否足够“小巧”和“高效”，以适配资源受限的终端设备？如果书中能对每个范例背后的性能瓶颈和优化决策进行深入的剖析，解释“为什么选择这个算法而不是那个”，那就太棒了。这本书如果能真正成为一本“即插即用”的工程宝典，那它的价值将无可替代。
评分从目录结构来看，这本书的覆盖面相当广阔，似乎涵盖了从传感器数据采集到模型训练、再到最终在微控制器上运行的完整生命周期。我注意到其中对特定硬件平台的兼容性讨论似乎占据了相当大的篇幅，这在很多同类书籍中是比较少见的侧重点。通常，很多教材往往只停留在理论讲解或特定平台演示，缺乏对跨平台部署挑战的深度剖析。如果书中能够提供针对不同主流微控制器架构的优化技巧和差异化处理方案，那无疑会大大提升这本书的实用价值。我个人对其中关于模型压缩和量化技术的章节尤为期待，因为在实际嵌入式项目中，如何在保持足够精度的前提下将模型体积压缩到极致，是一个永恒的难题。这种对工程实践中具体约束条件的关注，预示着这本书绝非空谈理论，而是真正为工程师服务的工具书。
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