物联网测控集成电路 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：物联网测控集成电路

定价：188.00元

作者：赵负图

出版社：化学工业出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787122158161

字数：

页码：

版次：1

装帧：

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书介绍了遥测遥控核心应用集成电路，包括发射、接收、收发集成电路，模拟控制器和信号处理器控制集成电路，各种信号采集电路、开关集成电路、信号参数变换控制电路、驱动控制电路等。书中详细介绍了这些集成电路的特点、功能块图、引脚图、技术参数、应用电路等。
本书适合从事电子电路设计，尤其是遥测遥控设计的工程技术人员参考，也适合高等院校相关专业师生进行科研和毕业设计时参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《嵌入式系统设计与应用：从硬件到软件的深度探索》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的嵌入式系统设计与应用视角，涵盖从底层硬件原理到上层软件开发的全过程。本书并非仅仅罗列技术名词，而是力求通过理论讲解、实例分析和实践指导，帮助读者构建起对嵌入式系统完整而深刻的理解。它适合于正在电子工程、计算机科学、自动化等专业领域学习的学生，也适合于希望在嵌入式开发领域深耕或转型，追求更扎实理论基础和更强动手能力的工程师。 第一部分：嵌入式系统的基石——硬件篇 在信息技术飞速发展的浪潮中，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能家电到工业控制，从汽车电子到医疗设备，无处不在。然而，许多人往往只看到了嵌入式系统带来的便利，却忽略了其背后精妙的硬件设计与实现。本书的硬件篇，将带领读者走进嵌入式系统的“心脏”，深入剖析其核心组成部分。 第一章：微控制器（MCU）架构与原理 我们首先将聚焦于嵌入式系统最核心的“大脑”——微控制器。本书将详细介绍不同架构的微控制器，如ARM Cortex-M系列，从其指令集、流水线、中断机制、时钟系统、电源管理等底层原理进行深入剖析。读者将了解CPU如何执行指令，寄存器在数据处理中的作用，以及中断如何让微控制器响应外部事件。我们将探讨DMA（直接内存访问）控制器的工作原理，它如何有效地将数据在外设和内存之间传输，从而减轻CPU的负担，提高系统效率。内存管理单元（MMU）和内存保护单元（MPU）的介绍，将帮助读者理解数据如何在内存中组织和访问，以及如何确保程序的安全性和稳定性。此外，我们还将分析时钟树的构建，它如何为微控制器提供精确的工作频率，以及低功耗设计技术，例如不同睡眠模式的工作原理及其应用场景。 第二章：存储器技术与接口 数据的存储与访问是嵌入式系统正常运行的关键。本章将详述各种嵌入式系统中常用的存储器技术，包括SRAM、DRAM、Flash（NOR Flash与NAND Flash）等。读者将深入理解不同存储器类型的特性、读写机制、性能差异以及适用场景。例如，SRAM的快速读写特性使其适合用作高速缓存，而Flash的非易失性使其成为存储程序代码和配置数据的理想选择。我们将详细讲解这些存储器与微控制器之间的接口标准，如SPI、I2C、Parallel Interface等，并分析其电气特性、时序要求和通信协议。学习这些接口，读者将能够理解如何将外部存储器高效、可靠地集成到系统中。 第三章：输入/输出（I/O）接口与外设 嵌入式系统需要与外部世界进行交互，这就离不开各种I/O接口和外设。本章将系统性地介绍嵌入式系统常用的I/O接口，如GPIO（通用输入/输出）、UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）、CAN（控制器局域网）等。我们将深入讲解这些接口的工作原理、通信协议、配置方法以及在实际应用中的注意事项。例如，UART如何实现设备间的串行通信，SPI如何实现高速的半双工通信，I2C如何实现多主多从的通信，CAN总线在汽车和工业领域的广泛应用。此外，本章还将介绍常用的外设，如ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器），它们如何将模拟信号转换为数字信号，以及数字信号转换为模拟信号，从而实现对物理世界的感知和控制。定时器/计数器（Timers/Counters）的介绍，将帮助读者理解如何精确地控制时间、产生PWM信号等。 第四章：传感器与执行器接口设计 嵌入式系统往往需要感知和响应环境变化，传感器和执行器是实现这一功能的关键。本章将重点讲解如何将各种类型的传感器（如温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、加速度传感器、陀螺仪等）和执行器（如电机驱动、继电器、LED驱动等）与微控制器进行接口设计。我们将分析不同传感器的工作原理、输出信号特性（模拟或数字），以及相应的接口电路设计。对于执行器，我们将探讨其驱动方式、功率需求，以及如何通过PWM、H桥等技术进行精确控制。读者将学习到如何根据传感器和执行器的具体需求，选择合适的接口芯片、设计匹配的电路，并编写相应的驱动程序。 第五章：电源管理与低功耗设计 在许多嵌入式应用中，如电池供电设备，电源管理和低功耗设计至关重要。本章将深入探讨嵌入式系统的电源管理策略。我们将介绍线性稳压器（LDO）和开关稳压器（Switching Regulators）的工作原理、效率和纹波特性，以及如何根据系统需求选择合适的电源方案。低功耗设计技术将是本章的重点，我们将分析微控制器和外设的功耗构成，并介绍各种降低功耗的方法，包括：优化软件算法、选择低功耗模式（如休眠、待机）、智能地开启和关闭外设、使用低功耗元器件等。读者将学习如何量化和优化系统的整体功耗，以延长电池寿命或满足特定环境下的功耗限制。 第二部分：嵌入式系统的灵魂——软件篇 强大的硬件平台需要精巧的软件来驱动和控制。本书的软件篇，将带领读者从零开始，掌握嵌入式软件开发的方方面面。 第六章：嵌入式C语言编程进阶 C语言是嵌入式开发领域最为核心的编程语言。本章将超越基础C语言的语法，重点关注在嵌入式环境下编写高效、可靠、可维护的C代码。我们将深入讲解指针的精妙运用，位操作在硬件寄存器访问中的重要性，以及宏和预处理器指令在嵌入式开发中的强大能力。书中还将强调内存管理（栈、堆、全局变量、静态变量的生命周期和作用域），以及如何避免常见的内存泄漏和缓冲区溢出问题。此外，我们将探讨嵌入式C语言的优化技巧，包括函数调用、循环展开、数据类型选择等，以最大限度地利用有限的硬件资源。 第七章：裸机编程与中断服务程序（ISR） 在许多资源受限或对实时性要求极高的应用中，裸机编程是必不可少的技术。本章将引导读者直接操作硬件寄存器，编写不依赖任何操作系统或库的裸机程序。我们将以一个具体的微控制器为例，详细演示如何配置时钟、初始化GPIO、编写简单的闪烁LED程序。中断是嵌入式系统中实现异步事件处理的关键。我们将深入讲解中断向量表、中断优先级、中断使能/禁用、以及中断服务程序（ISR）的编写规范和注意事项。读者将学会如何设计高效的ISR，避免在ISR中执行耗时操作，以及如何利用中断实现对外部事件的实时响应。 第八章：实时操作系统（RTOS）原理与应用 随着嵌入式系统复杂度的不断提升，使用实时操作系统（RTOS）成为主流。本章将详细介绍RTOS的核心概念，包括任务（Task）、任务调度（Task Scheduling，如优先级抢占式调度、时间片轮转调度）、任务间通信（IPC，如信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组）、任务同步与互斥、以及中断与RTOS的协同工作。我们将以一个业界常用的RTOS为例（例如FreeRTOS、RT-Thread等），介绍其API接口和实际应用。读者将学习如何将复杂的嵌入式系统分解为多个独立的任务，如何利用RTOS提供的机制来实现任务之间的协同工作，从而提高系统的可读性、可维护性和实时性。 第九章：设备驱动程序开发 设备驱动程序是连接硬件和操作系统的桥梁，其开发难度和重要性不言而喻。本章将深入讲解设备驱动程序的开发流程和关键技术。我们将从硬件接口分析入手，理解设备的工作原理和通信协议，然后设计相应的驱动程序接口。书中将详细介绍如何使用API函数与硬件交互，如何处理数据传输、错误检测和状态报告。我们将探讨针对不同类型外设（如UART、SPI、I2C、ADC、DAC、定时器等）的驱动程序设计模式和优化方法。此外，还将介绍Linux设备驱动模型（如字符设备、块设备、网络设备驱动）的框架和开发方法，为读者理解更复杂的驱动开发打下基础。 第十章：嵌入式系统调试与测试 在嵌入式系统开发过程中，高效的调试和完善的测试是保证产品质量的关键环节。本章将系统性地介绍嵌入式系统的调试技术和常用工具。我们将详细讲解使用JTAG/SWD调试器进行在线调试的技巧，包括设置断点、单步执行、观察变量、内存查看、寄存器查看等。此外，还将介绍printf调试、逻辑分析仪、示波器等辅助调试手段。对于测试，我们将探讨单元测试、集成测试和系统测试的方法。读者将学习如何编写测试用例，如何利用仿真器和实际硬件进行测试，以及如何进行性能测试和功耗测试，从而全面地验证系统的功能和可靠性。 第三部分：嵌入式系统实践与拓展 理论与实践相结合，才能真正掌握嵌入式系统设计。本书的实践与拓展部分，将带领读者将所学知识应用于实际项目中，并展望嵌入式技术未来的发展趋势。 第十一章：嵌入式通信协议栈与网络应用 现代嵌入式系统越来越趋向于互联互通。本章将深入讲解嵌入式系统中常用的通信协议栈，包括TCP/IP协议栈、MQTT协议、CoAP协议等。我们将分析这些协议的工作原理，以及如何在嵌入式设备上实现这些协议。读者将学习如何为嵌入式设备构建网络连接，实现设备间的数据传输和远程控制。我们将通过实例演示，如何利用MQTT协议实现设备与云平台之间的通信，如何构建一个简单的物联网应用。 第十二章：嵌入式系统项目实战 理论学习需要通过实践来巩固和深化。本章将提供几个具有代表性的嵌入式系统项目案例，涵盖不同应用领域。例如，一个基于STM32微控制器的智能家居控制系统，一个用于数据采集和远程监控的工业测控模块，或者一个集成了传感器和无线通信功能的智能穿戴设备。每个项目都将详细介绍其设计思路、硬件选型、软件架构、关键模块实现以及调试方法。读者可以通过跟随项目实战，将前几章学到的知识融会贯通，提升解决实际问题的能力。 第十三章：嵌入式系统安全与可靠性设计 随着嵌入式系统在关键领域的应用越来越广泛，系统的安全性和可靠性变得尤为重要。本章将探讨嵌入式系统的安全威胁，如数据泄露、恶意攻击、非法访问等，并介绍相应的防护措施，包括加密技术、安全认证、访问控制等。同时，我们还将讨论嵌入式系统的可靠性设计，包括容错机制、冗余设计、错误处理和故障恢复等，以确保系统在各种恶劣环境下也能稳定运行。 第十四章：嵌入式技术前沿与发展趋势 为了帮助读者更好地把握嵌入式技术的发展脉搏，本章将介绍嵌入式技术的前沿领域和未来发展趋势。我们将探讨人工智能（AI）在嵌入式系统中的应用，如边缘计算、机器学习推理；探讨5G通信技术对嵌入式系统的影响，以及低功耗广域网（LPWAN）技术在物联网领域的应用。此外，还将介绍RISC-V等开放指令集架构的兴起，以及嵌入式系统在新能源、智慧医疗、自动驾驶等领域的创新应用。 总结 《嵌入式系统设计与应用：从硬件到软件的深度探索》并非一本简单的技术手册，而是一本旨在培养读者系统性思维和解决复杂问题能力的指南。通过对硬件原理的深入剖析，对软件开发的细致讲解，以及对实际项目的深入实践，本书将赋能读者成为一名优秀的嵌入式系统工程师，能够独立设计、开发和部署高质量的嵌入式解决方案。无论您是刚刚踏入嵌入式领域的新手，还是希望在现有基础上不断提升的专业人士，都能从中获益匪浅。