本書第1版于2017年由清華大學出版社出版。在此后的5年多時間里，本書得到了高校師生及業(yè)界工程技術人員的廣泛關注。在此期間，作者陸續(xù)收到了來自多個教學團隊和很多讀者的問題咨詢和建議反饋，其中涉及課程的內容組織、知識闡述、教學方法、課程資源、習題分析等諸多方面。在這些反饋中，普遍對本書所呈現(xiàn)的多維融合嵌入式系統(tǒng)知識體系給予了高度評價，認為本書從宏觀到微觀、從模型到具象、從硬件到軟件的多維融合知識體系組織方式有效破解了嵌入式系統(tǒng)知識體系中的樹木、森林在有限篇幅內難以兼顧的內容組織難題，深入淺出、內容豐富且實用易學。因此，本書得到了越來越多的人認可，被國內30多所高校（包括雙一流高校）以及中國航空研究院研究生院等作為主要教學資源。同時，作者負責組織建設并主講的嵌入式系統(tǒng)課程已被評為西北工業(yè)大學課程思政示范課程、一流本科課程（線下一流課程）、高水平在線開放課程及在線示范課程，并獲得西北工業(yè)大學優(yōu)秀教學成果獎一等獎和二等獎。教材和課程獲得的廣泛好評使得作者15個月潛心著述所付出的艱辛實現(xiàn)了價值的彰顯和升華，對于作者是一種極大的寬慰、鼓舞和鞭策。
信息技術日新月異，嵌入式系統(tǒng)技術快速演化，5年對于嵌入式系統(tǒng)類的專業(yè)圖書已是較為漫長的時間了。為此，在清華大學出版社的建議下，作者于2021年下半年開始對第1版內容進行修訂，經(jīng)過大半年的技術資料查閱以及增刪改等修訂工作，最終完成了本書的第2版。本書第2版內容的組織依然以多維融合的知識體系為主要框架，具體分為嵌入式系統(tǒng)概述、數(shù)字電路與嵌入式硬件、嵌入式軟件與嵌入式開發(fā)方法四大部分，共11章，知識框架如圖1所示。其中，第1章為概述，第2～6章為數(shù)字電路與嵌入式硬件，第7～10章為嵌入式軟件，第11章為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法。
圖1本書的知識架構
具體內容安排及修訂情況簡要說明如下。
第1章從科技歷史與文化著手，從現(xiàn)代信息科學、計算科學、通信技術及網(wǎng)絡技術等的交叉融合和發(fā)展導入，以泛在計算、信息物理融合計算為背景分析了嵌入式（計算機）系統(tǒng)的經(jīng)典、高階概念及其內涵，重點討論了計算裝置的可嵌入式發(fā)展過程以及嵌入式系統(tǒng)、組成、特點、趨勢，對嵌入式系統(tǒng)與信息物理系統(tǒng)（CPS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的聯(lián)系及區(qū)別進行了辨析。同時，對習題進行了重新設計。
第2章總結、論述了與本書后續(xù)內容密切相關的硬件電路知識；進而闡述了嵌入式硬件的架構模型與子系統(tǒng)組成、典型嵌入式系統(tǒng)的硬件形式以及基本的硬件設計方法。第2版重點對集電極開路、上/下拉電阻、漏極開路與推挽電路、習題等內容進行了修訂。需要說明的是，本章所涉及的電路、硬件等知識是從本書后續(xù)內容的需要中反向歸納得出的，是必要但非充分的。
第3章從嵌入式處理器的組成模型和典型邏輯架構出發(fā)，總結、闡述了不同類型嵌入式處理器的體系、組成、特點及差異，在此基礎上分析了幾種典型嵌入式處理器體系的機制和特性。第2版增加了RISC�睼指令集及處理器，總結、更新了ARM、SoC、AI（眾核）計算等處理器的最新發(fā)展及特性，并對習題進行了重新設計。
第4章歸納、討論了嵌入式存儲器子系統(tǒng)的體系與模型，重點分析了不同類型存儲器的架構、原理、特性以及微觀的電路機制，并對存儲器的測試與驗證方法進行了簡要介紹。第2版重點對混合存儲器、新存儲技術以及習題進行了重新設計。
第5章圍繞最小系統(tǒng)硬件設計，闡述了電源、復位、時鐘等外圍電路的基本工作原理與設計機制，并對相關知識進行了延伸討論。第2版增加了最小系統(tǒng)的內容，更新了時鐘電路、低功耗設計等內容，重新設計了習題。
第6章面向完整的嵌入式系統(tǒng)硬件設計需要，論述了通用和典型I/O與總線的原理、特性及應用機制。第2版對SPI接口、VP線、藍牙、WiFi等內容進行了修訂和更新，對習題進行了重新設計。
第7章在分析嵌入式系統(tǒng)啟動與運行過程的基礎上，總結了嵌入式軟件系統(tǒng)的典型架構，重點對系統(tǒng)軟件中基礎軟件組件的機制與特性進行了分析和討論。第2版對嵌入式系統(tǒng)啟動過程與模式、Boot Loader、BSP等內容、示例進行了修訂，并增加了對容器、微服務與云原生的討論，重新設計了習題。
第8章系統(tǒng)地討論了嵌入式操作系統(tǒng)的相關內容。本章首先歸納了嵌入式操作系統(tǒng)的架構模型，進而分析了不同嵌入式操作系統(tǒng)所呈現(xiàn)的共性服務機制和特性，最后給出了幾個典型嵌入式操作系統(tǒng)的實例分析。第2版對微內核、EOS模型、優(yōu)先級翻轉問題的解決方法、實時性與實時系統(tǒng)、內核服務等內容進行了全面修訂，典型嵌入式操作系統(tǒng)部分刪掉了Windows Embedded系列操作系統(tǒng)的分析，增加了SylixOS、鴻蒙等典型國產(chǎn)操作系統(tǒng)的分析，重新設計了習題。
第9章結合典型軟件實現(xiàn)分析和討論了嵌入式圖形庫、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、協(xié)議棧等嵌入式軟件組件的原理與機制。第2版與第1版內容基本一致，主要修改了第1版中的錯誤，補充了習題。
第10章綜合闡述了嵌入式應用軟件的設計方法，包括嵌入式應用軟件典型結構、中斷與數(shù)據(jù)共享問題、嵌入式軟件設計機制以及軟件工程方法等。第2版對模塊化任務設計、中斷服務程序設計等內容進行了修訂，增加了對Dev(Sec)Ops方法的討論，重新設計了習題。
第11章根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)特點，總結了嵌入式軟件與系統(tǒng)開發(fā)過程中的調試、測試及仿真驗證等技術的基本原理、工作機制和實施方法。第2版與第1版內容基本一致，更新了部分示例和內容。
本書寫作采用了整體體系貫穿與局部深度剖析相結合、共性機理歸納與設計案例分析相呼應的思路，系統(tǒng)、生動又深入淺出地呈現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)技術所涉及的體系架構、技術原理與設計方法等，第2版在強調新穎性、技術性、思想性的同時又進一步提升了實用性和易讀性。
除了對專業(yè)內容的修訂之外，第2版中還引用了《柏拉圖與技術呆子》等以數(shù)字技術為主要背景的科技哲學著作中的內容，進而形成了包括科技事例、科技文化和科技哲學等在內的課程思政元素，期望能為讀者提供超出技術本身的更高層次的知識營養(yǎng)。
在本書的寫作過程中，作者得到了同行、親友的關心、鼓勵與熱心幫助，他們是我不斷前行的動力，作者在此一并表示感謝。特別感謝中國計算機學會嵌入式系統(tǒng)專業(yè)委員會主任、西安電子科技大學副校長王泉教授，西北工業(yè)大學副校長張艷寧教授，西北工業(yè)大學軟件學院院長鄭江濱教授，西北工業(yè)大學計算機學院院長尚學群教授等。感謝在書稿校對中付出智慧和辛勤努力的趙啟迪、馮靖凱、李強、茆漢兵、杜長怡、龔祖、王天洋、李丘剛、裴伯昊、侯博元等多位研究生。
感謝我的家人！母親在電話里時時叮囑我： 邁入中年，要在工作中注意休息和身體。戎馬躬耕一生的父親已離我遠去，但他潛心求學、迎難而上、踏實肯干的精神已深深融入我的生命，也在我們家庭中長久延續(xù)。
感謝我的夫人李瑜女士給予的支持和照顧，感謝嘉航、嘉芮兩位少年給我?guī)�來的教育挑�?zhàn)和樂趣。讓我們在大愛中共同成長、一起進步！

張凱龍西北工業(yè)大學軟件學院教授中國計算機學會嵌入式系統(tǒng)專業(yè)委員會秘書長2023年5月于西安