Александр

В университете это состоит из нескольких курсов по разным предметам. Если желаете получит знания то лучше прочитать не одну книгу. Open source software как правило обладает минимальной автоматизацией расчетов и требует конкретных знаний. Элементная база как правило подбирается по доступности(если на заводе что-то есть на складах то приоритет на эти компоненты) и по требуемым габаритам, по доступной элементной базе подбирается схемотехника, а по схемотехнике делается разводка.
Одной книгой не обойдетесь.

В роутерах как правило уже есть DC-DC преобразователь с широким диапазоном входного напряжения - обычно 5...25 вольт. Так что проще разобрать и посмотреть что стоит, глянуть даташит.

Купить SDK на какой либо микроконтроллер (STM32 к примеру) и сделать на нем простые проекты вроде: СКУД(доступ по карточкам RFID), удаленный мониторинг и управление(входы,выходы) по Ethernet, Работу с дисплеями, также изучить работу с датчиками по прерываниям.
Сейчас AVR постепенно заменяется на ARM, но лучше знать и то и другое - так-как полно устройств собрано на AVR и скорее всего вам придется дорабатывать их прошивки.

Лучше "Случайный сбой". Но лучше распознавать такие ошибки - как правило для этого вводят дублирующие системы, которые не могут ошибаться одновременно.

Я думаю что направленный ВЧ сигнал на частоте 14...20 ГГц промодулированный частотой на которой работает микроконтроллер(важно!) будет сбивать работу(тактового генератора мк) даже во время автономного режима - от торможения выполнения программного обеспечения(дрона) до сбоя в программе и падения.