嵌入式系统图书出版的回顾与展望

马广云

嵌入式系统是计算机系统的一个分支，它与各种工程学科相融合，广泛应用于航空航天、国防、工业控制、交通管理、物联网、信息家电、无线通信、汽车电子等领域。如物联网就是嵌入式系统与互联网发展的衍生物。只有嵌入式系统的支撑，才能实现万物互联。在这个所见皆可互联的时代，嵌入式系统的应用愈发广泛，地位愈发重要。嵌入式系统的发展历史虽然只有40多年，但却带动嵌入式系统类图书出版形成覆盖面较广、涉及各学科领域且不同学科交融的繁荣景象，对国内嵌入式系统的开发应用起到了积极的推动作用。

在智能化和物联网化的大背景下，嵌入式技术的发展日新月异，相关图书出版具有广阔的发展空间。本文作者结合多年来从事嵌入式系统图书策划出版及管理的工作经历， 对国内嵌入式系统图书出版做一些回顾与展望，以期为意在嵌入式系统领域开展选题策划的编辑提供一些借鉴。

一、什么是嵌入式系统

嵌入式系统学术上的定义广义而言：以应用为中心，以计算机技术为基础，其软、硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的一种专用计算机系统。狭义而言： 指嵌入到对象中的计算机系统。 即埋藏在设备中专用的、使用者看不见的微处理器和微控制器系统。

嵌入式系统无处不在：所有智能化的电子系统内都含有嵌入式系统；嵌入式系统无处可见：均以嵌入方式存在于电子系统内；嵌入式系统无所不能：作为一种智能部件，以各种方式进行系统控制及信息处理。任何一个嵌入式系统都由2大部分组成，即硬件系统和软件系统。硬件系统包括嵌入式微处理器和微控制器、外围硬件设备，是整个系统的物理基础；软件系统包括嵌入式操作系统、应用程序，控制系统的运行。

二、嵌入式系统的诞生开启了国内科技图书出版的一个新领域

国内嵌入式系统图书出版的发展与现代电子计算机技术的发展密不可分。1946年，世界上第一台计算机诞生，人类进入信息化时代。1971年， 世界上第一台微处理器诞生，开创了微型计算机的新时代，计算机进入一个飞速发展的现代计算机技术时代。微型计算机的诞生，标志着计算机开始走出专用机房，不再是以海量数值计算为唯一技术发展方向，并以其小型、价廉、使用维护方便而普及到大量的学校、科研院所。相应地，国内市场陆续出现微型计算机类图书。这类图书主要是满足计算机应用的普及与推广要求的结构、原理、语言类教材与满足于计算机使用的工具书，如操作系统、程序设计等，基本上都是以通用计算机系统为核心的计算机类图书。

随着微型计算机技术的发展，出现了嵌入式计算机系统，并迅速走向独立发展之路。现代计算机开始形成技术发展方向各异、从业人员不同的两大分支，即嵌入式计算机系统与通用计算机系统。嵌入式计算机系统，简称“嵌入式系统”，它的出现开启了计算机技术与对象学科（如自动控制、电子技术、仪器仪表、机电一体化等）的交叉融合。我国在20世纪80年代初，出现以TP-801为中心的计算机嵌入式应用，掀起了计算机应用、普及的高潮。与之相应的，广大读者特别是各对象领域应用开发技术人员对相关图书的需求日渐增大， 从而开启国内嵌入式系统图书的出版，并逐渐走向繁荣。

三、嵌入式系统图书出版的“单片机”时代

嵌入式系统是单芯片形态的微型计算机，早期国内业界称其为“单片机”（SCM，Single Chip Mcrocomputer）。单片机图书的作者与读者基本上都是对象领域的非计算机专业人员。

1985年前后，国内传统电子技术领域开始了大规模单片机应用开发热潮。1987年， 国内第一本由张友德等编著的《51单片机原理与应用》于复旦大学出版社出版，拉开了国内单片机图书出版的序幕。1990年， 何立民编著的《MCS-51系列单片机应用系统设计》 于北航出版社出版，这是一本国内单片机应用发展史上起里程碑作用的图书。其贡献在于，将单片机图书从之前偏重于手册改编的结构原理介绍，提升到系统设计的高度，为单片机应用在国内的推广普及起到很大的推动作用。随着国内单片机应用的逐渐普及，单片机应用技术丛书、外围器件手册系列、应用技术论文选编系列等图书陆续出版，为国内单片机应用开发人员及时提供了一系列参考资料。

随着单片机应用在国内的普及，各理工科高校纷纷开设单片机课程，从本科到高职高专，一批单片机教材相继出版。1997年，马忠梅编著的《单片机C语言应用程序设计》于北航出版社出版。这也是一本国内单片机开发应用发展史上影响比较大的图书。该书在国内首次倡导单片机开发以C语言为主、汇编为辅，对推动国内单片机开发从汇编向C语言过渡功不可没。随着各半导体厂商产品纷纷进入国内市场， 介绍Motorola、Philips、Atmel、Epson、Microchip、TI、ADI等公司单片机和DSP开发应用的图书， 陆续出版。大约1995年—2005年这一阶段,国内单片机图书进入系列和品种最多、“百花齐放”的繁荣时代。这一时期，单片机图书出版基本上是北航出版社占主导地位。

“单片机”类图书属于“嵌入式系统”类。“单片机”是历史原因形成的一个名词，单片机自20世纪70年代末诞生至今，经历了单片微型计算机SCM（Single Chip Microcomputer）、微控制器MCU(Micro Controller Unit）及片上系统SoC(System on Chip)三大阶段，“单片机”更科学的术语应当为“微控制器”。但因国内数十年来8位、16位单片机图书出版已形成一定规模，有相对稳定的读者和作者群，学科领域更贴近电子技术领域，而且市场十分成熟，已广为人们所熟悉，无论是出版社，还是读者、作者，均不太习惯改为“微控制器”，也不太习惯称其为“嵌入式系统”，所以“单片机”在许多图书中沿用至今。

四、单片机图书出版进入“嵌入式系统”时代

（一）嵌入式系统的蓬勃发展带动单片机图书出版迈向新台阶

进入21世纪，随着网络、通信、多媒体技术的发展，嵌入式系统在经历了20多年的发展历程后，又进入一个新的历史发展阶段，即从普遍的低端应用进入到一个高低端并行发展，并且不断提升低端应用技术水平的时代。其标志是32位MCU的发展。 后PC时代的到来以及32位嵌入式系统的高端应用，吸引了大量的计算机专业人员进入嵌入式系统领域，引发了嵌入式系统热潮，形成了计算机工程特色的嵌入式系统应用模式，使原来沉寂20多年，被“单片机”替代的“嵌入式系统”又热闹起来，单片机发展进入“嵌入式系统”时代。

而在嵌入式系统高端应用中，进行了多年技术准备的ARM公司适时推出了32位ARM系列微处理器， 以其强大的性能和成功的知识产权平台扇出运行方式，迅速占据32位高端应用的主流地位， 形成ARM公司领军，Samsung、NXP、ST、TI、Freescale、Atmel等众多半导体厂商参与，计算机专业、电子技术专业以及对象专业人士共同推动的局面， 基于ARM系列处理器的应用技术在众多领域取得突破性进展。

2002年， 马忠梅等编著的国内第一本介绍ARM的图书《ARM嵌入式处理器结构与应用基础》于北航出版社出版。 随着各半导体厂商推出的基于ARM内核MCU系列在国内市场的快速推广应用， 北航出版社在国内率先推出一系列基于ARM的嵌入式系统图书， 涉及嵌入式系统开发应用的各个方面。 国内嵌入式系统应用技术的飞速发展，吸引了诸如电子工业出版社、清华大学出版社、机械工业出版社、人民邮电出版社、水利水电出版社等诸多出版社，纷纷进入嵌入式系统图书出版领域，各出版社推出的相关出版物如雨后春笋般不断涌现，原来的单片机图书出版进入繁荣的“嵌入式系统”时代。

国内市场上诸多基于ARM图书， 大约2002—2010期间， 主要基于ARM经典产品ARM7/ARM9， 以Samsung和NXP等公司的MCU为主；2010年之后， 主要基于功能更强的ARM Cortex系列，以ST、NXP和TI等公司的MCU为主，其中ST公司的MCU占主导地位。 对于基于其他架构处理器（如MIPS、PowerPC、ColdFire、PIC32、RISC-V等）的嵌入式系统，国内也有相关图书出版，但受市场需求所限，品种数有限，基于ARM的嵌入式系统图书还是占居主导地位。有些架构(如MIPS、PowerPC)受ARM技术挤压，已逐渐消亡。近些年， 开源的RISC-V架构相关图书逐渐增多， 前景看好。

（二）嵌入式操作系统相关图书应运而生

对于8/16位嵌入式系统的应用开发，硬件设计占主导地位；而对于32位嵌入式系统，其性能更强大的硬件和软件资源需要嵌入式操作系统，主要是实时嵌入式操作系统RTOS来管理和控制，而且伴随网络、通信和多媒体等技术的快速发展，嵌入式操作系统发挥的作用越来越大，这带动了嵌入式操作系统相关图书市场的兴旺。嵌入式操作系统主要有嵌入式Linux、μC/OS-II/III、μCLinux、VxWorks、WinCE、eCos、Free RTOS、RT-Thread、SylixOS等。 近20多年来，国内嵌入式系统应用开发使用较广泛的嵌入式操作系统主要有μC/OS-II和III、μCLinux、嵌入式Linux等，受到诸多芯片厂商和第三方支持，对应的应用开发队伍规模较大，所以相关图书出版的品种数很多。VxWorks、WinCE、e-Cos等也有图书出版，但国内应用开发者相对较少，故市面上的图书数量有限。而Free RTOS、RT-Thread、SylixOS是嵌入式实时操作系统的后起之秀，近些年来颇受国内嵌入式系统应用开发者的关注和喜爱。特别是Free RTOS，开源且受到国内外诸多芯片厂商支持， 全球占有量较大。Free RTOS、RT-Thread、SylixOS近些年来在国内陆续有图书出版，前景可期。

（三）高校嵌入式系统教学的改革带动相关教材纷纷面世

国内外嵌入式技术的蓬勃发展，促进了国内高校嵌入式系统教学的改革。许多高校的电子信息工程、机电一体化、自动化、仪器仪表及计算机等相关专业，将嵌入式系统教学从原来的以8位单片机为核心， 转向以更先进的32位MCU为核心， 为本科生或研究生纷纷开设基于32位MCU的嵌入式系统课程。社会上也开设了许多嵌入式系统应用开发培训班，有些学校还设置了嵌入式系统专业。因此，为了满足高校嵌入式系统教学的需要，国内嵌入式系统相关教材应运而生。周立功编著的《ARM嵌入式系统基础教程》和田泽编著的《嵌入式开发与应用教程》于2005年国内率先推出，均有实验教材、教学实验开发平台等相配套，被许多高校选用。 嵌入式系统应用的市场需求还引发部分高职高专院校也开设了32位嵌入式系统课程， 相关高职高专教材面世，其应用性和实践性要求更强。

早期国内出版的众多32位嵌入式系统教材， 硬件以Samsung和NXP公司基于ARM7和ARM9核的MCU居多，操作系统则以μC/OS II、μCLinux和嵌入式Linux为主。近些年来， 教材的硬件逐渐倾向于ST公司基于Cortex核MCU。基于其他32位微处理器的嵌入式系统教材也有出版，但品种数相对较少。

（四）SoPC设计相关图书成为嵌入式系统图书出版的一个走向

进入21世纪后，高速发展的软/硬IP核、大规模集成电路、CPLD/FPGA和EDA技术， 导致嵌入式系统应用模式发生巨大变化， 使得FPGA嵌入IP软核或硬核的SoPC(System on a Programable Chip，可编程片上系统)设计方法，逐渐成为嵌入式系统设计的重要方式之一。与之相应，这类图书在国内书场应运而生，受到越来越多读者的关注。

（五）物联网的发展带动嵌入式系统相关图书成为科技图书出版热点之一

物联网是近十几年出现的最火热的技术趋势之一，国内各地物联网项目如雨后春笋般涌现出来，带有物联网元素的智能家居、智能穿戴、智慧交通等越来越多地渗透到我们的生活中。 而物联网的基础是无处不在的嵌入式系统， 它是依靠嵌入式系统将互联网延伸到各个物理对象。嵌入式系统是物联网的重要技术组成，在物联网中占有举足轻重的地位。与嵌入式系统有关的无线MCU，无线网络技术，Bluetooth、ZigBee、Wi-Fi、NFC等近距离无线通信技术，成为嵌入式领域最热门的技术之一，也成为嵌入式系统图书的出版热点之一，相关图书顺应市场需求，纷纷与读者见面。

（三）嵌入式系统图书的版权引进为国内嵌入式系统的开发应用起到积极推动作用

近20年来，各出版社将国外优秀的嵌入式系统图书不断引入国内，包括体系结构、辞典、操作系统、软硬件系统设计、SoC设计等， 涉及嵌入式系统各个方面， 如Jean J.Labrosse著、邵贝贝译的《嵌入式实时操作系统μC/OS-II》,Andrew N.Sloss等著、沈建华译的 《ARM嵌入式系统开发——软件设计与优化》，Tammy Noergaard著、马志欣等译的《嵌入式系统：硬件、软件及软硬件协同》等，都在国内业界产生较大影响。

（七）各种大学生电子竞赛、IT公司大学计划的开展推动了嵌入式系统图书的出版

教育部于1994年开始主办 “全国大学生电子设计竞赛”；进入21世纪后，各大IT公司为了强化市场推广，竞相举办各种电子设计竞赛、嵌入式处理器设计竞赛、智能汽车设计竞赛等。在这些大赛中，嵌入式系统的软硬件设计开发占有举足轻重的地位。为满足参赛者的需求，每年都有一些针对相关嵌入式系统软硬件开发设计的图书出版。同时，各大IT公司还在中国大陆纷纷开展大学计划，相应教材也随之出版。这些设计竞赛和大学计划的开展，对嵌入式系统图书出版的推进效果彰显。一批批参与过大学计划和设计竞赛的高校师生，都是非常宝贵的嵌入式系统图书的读者和作者资源，对嵌入式系统图书出版的影响积极而深远。

五、国内嵌入式系统图书出版现状

对国内嵌入式图书的出版现状分析如下：

（1）互联网及各种新媒体技术的发展，使器件手册类、选编类图书淘汰出局。互联网及各种新媒体技术的发展对嵌入式系统图书出版市场造成较大冲击。随着各半导体厂商网站等新媒体平台上中文技术资料支持的日益完善，以及其他网上各类技术平台资料的日趋丰富，以厂商器件手册、应用手册翻译整合为主要内容的图书市场已经萎缩；摘自各期刊的应用技术论文选编类图书已经没有市场；偏重于器件原理介绍的图书遭受读者冷落。

（2）8/16位单片机图书从品种上走出 “百花齐放”时代。 随着ARM核MCU在国内获得迅速的推广应用，8/16位单片机图书出版的势头逐渐减弱。这与8/16位单片机的发展空间受ARM技术的挤压有关。近些年来，国内市场上出版的8/16位单片机应用开发图书主要基于ST公司STM8系列和宏晶公司STC系列的51单片机，以及Microchip的PIC、AVR单片机。

（3）ARM相关图书仍占有中高端嵌入式系统应用图书市场较大份额。 在国内嵌入式系统的中高端应用领域，基于ARM核MCU的应用开发方兴未艾。 随着ARM核MCU产品的更新换代，ARM相关图书特别是针对应用开发设计的图书出版始终处于兴旺阶段， 并从基于ARM7和ARM9核MCU为主转向基于ARM Cortex系列MCU为主，涉及的半导体厂商主要以ST、NXP、TI为主，且ST公司占据市场优势。

（4）基于RISC-V架构的嵌入式系统图书日渐增多。近些年， 国内外产业界在积极寻找ARM之外的第二选择。2010年诞生的开源的RISC-V架构引起产学界广泛关注，期望其能打破ARM对CPU架构的垄断。RISC-V架构的最大优势是开源，已有许多半导体厂商纷纷推出基于RISCV架构的MCU。2018年， 胡振波所著 《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器》《RISC-V架构与嵌入式开发快速入门》于人民邮电出版社出版，拉开了国内基于RISC-V架构嵌入式系统设计图书出版的序幕， 随后电子工业出版社、清华大学出版社、中国电力出版社、北京航空航天大学出版社等陆续有相关图书跟进出版。目前国内这类图书出版数量尚不多，但前景很看好。

（5）32位嵌入式系统教材出版趋于稳定。高校高端32位嵌入式系统教材出版品种数的快速增长势头已过。在之前教材出版的快速增长期，为满足各高校纷纷开设嵌入式系统课程对教材的急切需要，教材出版有些“急就章”，教学内容的取舍当时尚不成熟。经过一段时期教学、科研的积累沉淀后，近些年多数教材在逐渐修订完善。这些32位嵌入式系统教材，目前仍以基于ARM居多。

（6）物联网的迅猛发展带动嵌入式操作系统图书向物联网操作系统拓展。随着物联网的迅猛发展，与嵌入式系统相关的无线MCU、无线网络、近距离无线通信等技术的图书出版亦是方兴未艾。除此之外，面向物联网的嵌入式操作系统图书需求持续升温。 嵌入式操作系统早期以RTOS为主。进入物联网时代，为应对物联网大系统以及人工智能日趋复杂的应用， 嵌入式操作系统由RTOS进一步扩展到物联网操作系统。近些年，随着智能工业和物联网对操作系统的强劲需求，一些定位于嵌入式系统、服务于物联网的操作系统得以茁壮成长， 如Free RTOS、Mbed OS、LiteOS，AliOS Things、RT-Thread、SylixOS等。 相应的，国内物联网操作系统相关图书受到读者青睐， 并日渐增多。

（7）嵌入式人工智能的火热带动相关图书受到关注。嵌入式人工智能即在嵌入式设备上实现人工智能(AI，Artificial Intelligence），是当前最热门的人工智能商业化技术之一。其应用领域广泛，包括智能驾驶、机器人等。传统的嵌入式系统应用中，硬件是MCU微控制器。但传统MCU已无法承担起智能进化的机器学习、深度计算所要求的快速强大的计算能力。因此替代MCU的各类AI芯片如雨后春笋般出现。 基于AI芯片的嵌入式系统应用开发愈发繁荣，其图书市场受到极大关注， 目前国内已有相关图书跟进出版。

（8）基于国产嵌入式系统的图书越来越受关注。多年来在MCU中高端应用领域，芯片几乎都依靠外国半导体厂商提供，操作系统也多以国外的为主。而近几年日益严峻的中美贸易战、科技战，导致国内某些中高端应用出现“缺芯少魂”现象。因此加快芯片和操作系统的国产化替换被提到前所未有的高度，我国在操作系统与MCU领域出现空前的国产化热潮。为相应的图书出版提供了较大的发展空间。

近些年来华为麒麟芯片不断追赶世界先进水平，龙芯可以和北斗一起飞上太空，中低端产品也在大量使用国产芯片。但在稳定性和可靠性要求更高的航空航天、军事防御、轨道交通、通信等中高端应用领域，国产芯片与国际上还存在巨大差距。 以往中高端应用的国产MCU多采用ARM授权的体系架构， 目前则趋向于使用开源的RISC-V架构。国内一些公司如华为海思、阿里平头哥、兆易创新、南京沁恒等，都推出了基于RISC-V架构的MCU，受到国内应用开发者的极大关注， 相应的介绍RISC-V体系结构及其软硬件应用开发的图书逐渐增多。面向中低端应用的国产单片机品种很多，宏晶公司研发的STC系列51单片机在国内有较大的应用市场，相关应用开发类图书亦较多。

国产嵌入式操作系统目前主要有：RT-Thread、SylixOS、LiteOS、AliOS Things、DJYOS和Harmony OS等，这些操作系统定位于嵌入式系统， 服务于物联网。 华为的Harmony OS横空出世，被寄予厚望，既可用于智能手机，也可广泛应用在物联网、智能系统中。华为的LiteOS和阿里的AliOS Things都是面向物联网领域颇具影响力的嵌入式操作系统；RT-Thread和SylixOS的开发者社区都越来越踊跃，支持的芯片厂商也较多。 这些国产嵌入式操作系统的前景可期，目前国内都已有相关图书及时跟进出版。

六、国内嵌入式系统图书出版未来走向探讨

嵌入式系统具有广阔的应用前景，未来嵌入式系统图书出版亦会具有广阔的发展空间。

（1）物联网的蓬勃发展为相关嵌入式系统图书出版带来新的发展机遇。 物联网是未来科技发展的必然趋势，天罗地网般覆盖的物联网对嵌入式系统会有更强劲的需求。进入物联网时代，嵌入式系统作为一个独立领域的地位在逐渐弱化，但其应用会愈发广泛，在物联网中的地位会愈发重要，作为物联网底层感觉与控制的嵌入式系统，要融入物联网中，服务于物联网的应用，服务于物联网大系统的云计算、边缘计算、机器学习、深度计算等。这也为嵌入式系统图书出版提供了更大的发展空间。

（2）基于ARM的相关图书会持续升温。预计其他处理器核暂时无法撼动ARM处理器行业的霸主地位。 近十几年来ARM公司陆续推出的性能更强大的Cortex系列涵盖了从微控制器低端应用领域，到日益增长的网络、无线通信、消费娱乐、汽车电子等高端几乎所有应用领域，而且AEM一直都是各大半导体厂商的最佳合作伙伴， 用基于Cortex系列的MPU进行产品设计更有竞争优势。因此，预计未来基于Cortex系列相关图书会是嵌入式系统图书出版的持续热点之一。

（3）基于RISC-V架构相关图书前景可期。RISC-V市场已风起云涌， 嵌入式系统RISC-V时代的脚步越来越近。RISC-V对芯片产业将产生深远的影响， 有可能成为主流架构之一，而与ARM并驾齐驱。基于RISC-V的芯片不断涌现，开发者社区越来越活跃，RISC-V的生态环境越来越丰富，这都为RISC-V相关图书的出版带来很大的发展契机。

（4）SOPC设计相关图书会有更多市场需求。基于“FPGA+IP软/硬核”的SOPC是一种灵活、高效的SOC解决方案，作为一种特殊的嵌入式系统，是未来半导体产业发展方向之一，被称为是“半导体产业的未来”。因此，这类图书的前景可期。

（5）嵌入式软件类图书的需求会不断上升。近年来嵌入式硬件技术日臻完善。 在一个嵌入式设备或产品中，硬件设计所占份额越来越少， 而起关键作用的是软件设计，所以用户介入硬件设计会越来越少，软件设计会越来越多。EDA技术打破了软硬件之间的设计界限， 使硬件系统软件化。软件定义硬件将驱动嵌入式软件开发方法发生变革。因此，嵌入式系统图书的重心会向软件类图书偏移。

（6）与嵌入式人工智能相关的图书会有较大的发展契机。人工智能是未来发展的大趋势，以嵌入式技术实现人工智能为产学界极大关注，具有巨大的应用潜力，前景广阔。因此嵌入式人工智能的研究和应用开发相关的图书也会有越来越大的读者群。

（7）基于国产嵌入式系统的图书出版会有较大的发展空间。国产装备自主可控的需求旺盛，加快芯片和操作系统的国产化替换迫在眉睫。 随着国家加大投入与政策扶植，国产芯片与操作系统机遇凸显，其发展方兴未艾，特别是国产操作系统的发展步入快车道。因此，国内应用开发者对国产嵌入式系统相关图书的需求会日渐增大。

（8）跟踪各半导体厂商新产品技术发展的图书还会保持一定市场份额。随着嵌入式技术的不断发展，各半导体厂商还会陆续推出新产品。密切跟踪嵌入式领域新产品应用的发展，仍会是嵌入式类图书出版的一个走向。

现代社会越来越智能化，而智能化的背后则是在我们周围几乎无处不在嵌入式系统。随着嵌入式系统、物联网、人工智能等技术的快速发展，嵌入式系统图书出版一定会有更加广阔的发展前景。有意在嵌入式系统领域开展选题策划的编辑，只有紧跟嵌入式技术的发展态势，才能敏锐抓住出版先机，策划出社会效益和经济效益双赢的优质图书。