کتاب صوتی ساخت سیستم‌های نهفته: از ایده تا محصول پایدار (فراتر از کدنویسی)

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره ساخت سیستم‌های نهفته: از ایده تا محصول پایدار (فراتر از کدنویسی)

موضوع کلی: مهندسی سیستم‌های نهفته

موضوع میانی: فرآیند جامع توسعه و ساخت سیستم‌های نهفته

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه: سیستم نهفته چیست و چرا اهمیت دارد؟
• 2. مروری بر دنیای سیستم‌های نهفته: از لوازم خانگی تا هوافضا
• 3. قیود و چالش‌های کلیدی: توان، هزینه، اندازه و زمان‌بندی واقعی
• 4. چرخه حیات توسعه یک محصول نهفته
• 5. نقش مهندس سیستم‌های نهفته: فراتر از یک برنامه‌نویس
• 6. آشنایی با ابزارهای ضروری: سخت‌افزاری و نرم‌افزاری
• 7. بازآموزی الکترونیک پایه برای مهندسین نرم‌افزار
• 8. مبانی منطق دیجیتال: دروازه‌ها، فلیپ‌فلاپ‌ها و رجیسترها
• 9. سیستم‌های عددی: باینری، هگزادسیمال و محاسبات بیتی
• 10. از ایده تا نیازمندی‌های محصول: چگونه شروع کنیم؟
• 11. تدوین مشخصات فنی (Specifications) دقیق و قابل اندازه‌گیری
• 12. انتخاب میکروکنترلر مناسب: معیارها و مقایسه‌ها
• 13. معماری پردازنده‌ها: ARM Cortex-M در مقابل دیگر معماری‌ها
• 14. انتخاب سنسورها، عملگرها و قطعات جانبی
• 15. معماری سطح بالای سیستم: ترسیم نمودارهای بلوکی
• 16. تقسیم‌بندی وظایف بین سخت‌افزار و نرم‌افزار
• 17. تحلیل و مدیریت بودجه توان (Power Budget)
• 18. برآورد هزینه قطعات (BOM) و هزینه تولید
• 19. استراتژی‌های نمونه‌سازی اولیه (Prototyping)
• 20. آشنایی با برگه‌های اطلاعاتی (Datasheet) و نحوه خواندن آن‌ها
• 21. اصول طراحی شماتیک: خوانایی و استانداردها
• 22. طراحی مدار تغذیه: رگولاتورهای LDO و سوئیچینگ (SMPS)
• 23. مدارهای نوسان‌ساز (Oscillator) و کلاک سیستم
• 24. طراحی مدار ریست (Reset) و Brown-out Detection
• 25. پین‌های ورودی/خروجی عمومی (GPIO): پیکربندی و استفاده
• 26. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC): نمونه‌برداری از دنیای واقعی
• 27. مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) و مدولاسیون عرض پالس (PWM)
• 28. اصول طراحی برد مدار چاپی (PCB): لایه‌ها و چیدمان قطعات
• 29. مسیریابی (Routing) و نکات مربوط به یکپارچگی سیگنال
• 30. زمین کردن (Grounding) و کاهش نویز در PCB
• 31. ملاحظات طراحی برای تولید (Design for Manufacturing - DFM)
• 32. مونتاژ و راه‌اندازی اولین prototoype سخت‌افزاری
• 33. ابزارهای اشکال‌زدایی سخت‌افزار: مولتی‌متر و اسیلوسکوپ
• 34. راه‌اندازی محیط توسعه یکپارچه (IDE) و زنجیره ابزار (Toolchain)
• 35. فرآیند ساخت (Build Process): کامپایلر، اسمبلر و لینکر
• 36. درک نقشه حافظه (Memory Map): Flash، RAM و SFRها
• 37. برنامه‌نویسی C برای سیستم‌های نهفته: تفاوت‌ها و نکات کلیدی
• 38. کلمات کلیدی volatile و const و کاربرد آن‌ها
• 39. عملیات بیتی (Bit Manipulation): ماسک‌گذاری، شیفت و تست بیت‌ها
• 40. اشاره‌گرها، آدرس‌دهی حافظه و اسکریپت لینکر (Linker Script)
• 41. مدیریت پشته (Stack) و هیپ (Heap)
• 42. وقفه‌ها (Interrupts) و روال‌های سرویس وقفه (ISR)
• 43. اولویت‌بندی وقفه‌ها و وقفه‌های تودرتو (Nested Interrupts)
• 44. تایمرها و شمارنده‌ها: تولید تأخیر و زمان‌بندی دقیق
• 45. تایمر نگهبان (Watchdog Timer) برای افزایش پایداری سیستم
• 46. دسترسی مستقیم به حافظه (DMA): کاهش بار پردازنده
• 47. مدهای کم‌مصرف و مدیریت توان در سطح سفت‌افزار
• 48. بوت‌لودر (Bootloader): مفهوم و پیاده‌سازی
• 49. برنامه‌نویسی مستقیم رجیسترها در مقابل استفاده از کتابخانه‌های HAL
• 50. معماری نرم‌افزار: حلقه اصلی (Superloop) و محدودیت‌های آن
• 51. ماشین‌های حالت (State Machines) برای مدیریت رفتار سیستم
• 52. برنامه‌نویسی رویداد-محور (Event-Driven Programming) با صف رویداد
• 53. اشاره‌گر به توابع (Function Pointers) و جداول ارسال (Dispatch Tables)
• 54. مقدمه‌ای بر سیستم‌عامل‌های بی‌درنگ (RTOS)
• 55. مفهوم وظیفه (Task)، زمان‌بند (Scheduler) و تعویض زمینه (Context Switching)
• 56. ارتباط بین وظایف: صف‌ها (Queues) و سمافورها (Semaphores)
• 57. مدیریت منابع مشترک: میوتکس‌ها (Mutexes) و قفل‌های چرخشی (Spinlocks)
• 58. مشکل وارونگی اولویت (Priority Inversion) و راه‌حل‌های آن
• 59. طراحی درایورهای سخت‌افزاری ماژولار و قابل حمل
• 60. لایه انتزاعی سخت‌افزار (HAL) و اهمیت آن
• 61. پروتکل ارتباطی سریال UART
• 62. پروتکل ارتباطی سریال SPI
• 63. پروتکل ارتباطی سریال I2C
• 64. پروتکل CAN Bus برای کاربردهای صنعتی و خودرویی
• 65. مقدمه‌ای بر شبکه و پشته TCP/IP در سیستم‌های نهفته
• 66. ارتباطات بی‌سیم: Wi-Fi و راه‌اندازی یک وب سرور ساده
• 67. ارتباطات بی‌سیم: Bluetooth Low Energy (BLE)
• 68. ساختارهای داده بهینه برای سیستم‌های با حافظه محدود
• 69. الگوریتم‌های پرکاربرد در سیستم‌های نهفته
• 70. استراتژی‌های اشکال‌زدایی (Debugging) مؤثر
• 71. اشکال‌زدایی با چاپ پیام (printf-style debugging) و معایب آن
• 72. استفاده از دیباگرهای سخت‌افزاری: JTAG و SWD
• 73. نقاط شکست (Breakpoints)، پایش متغیرها و حافظه
• 74. استفاده از تحلیل‌گر منطقی (Logic Analyzer) برای مشاهده پروتکل‌ها
• 75. تست واحد (Unit Testing) در محیط‌های نهفته
• 76. چارچوب‌های تست واحد برای زبان C مانند Cpputest یا Unity
• 77. ساخت Mock و Stub برای ایزوله کردن کد
• 78. تست یکپارچه‌سازی (Integration Testing) سخت‌افزار و نرم‌افزار
• 79. تست در حلقه سخت‌افزار (Hardware-in-the-loop - HIL)
• 80. تحلیل و بهینه‌سازی عملکرد (Profiling)
• 81. بهینه‌سازی مصرف حافظه RAM و Flash
• 82. تحلیل ایستای کد (Static Code Analysis) برای یافتن خطاها
• 83. استانداردهای کدنویسی مانند MISRA C
• 84. کنترل نسخه (Version Control) با Git برای پروژه‌های نهفته
• 85. مدیریت وابستگی‌ها و ساخت خودکار (CMake)
• 86. مستندسازی کد و معماری سیستم
• 87. امنیت در سیستم‌های نهفته: مدل‌سازی تهدیدات
• 88. بوت امن (Secure Boot) و رمزنگاری
• 89. به‌روزرسانی سفت‌افزار از راه دور (Over-the-Air - OTA)
• 90. طراحی برای پایداری: مدیریت خطا و حالات استثنایی
• 91. سیستم‌های فایل در حافظه‌های Flash
• 92. آشنایی با لینوکس نهفته (Embedded Linux): چه زمانی و چرا؟
• 93. فرآیند تست در خط تولید (Manufacturing Test)
• 94. کالیبراسیون سنسورها
• 95. گواهی‌نامه‌ها و استانداردها (CE, FCC)
• 96. مدیریت چرخه عمر محصول و نگهداری بلندمدت
• 97. کار تیمی و مرور کد (Code Review) در پروژه‌های نهفته
• 98. اخلاق مهندسی در سیستم‌های حیاتی
• 99. روندهای آینده: اینترنت اشیاء (IoT)، هوش مصنوعی در لبه (Edge AI)
• 100. جمع‌بندی دوره و نقشه راه برای یادگیری مستمر