6502电气集中工程设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国铁道出版社

作者:王秉文主编

出品人:

页数:266

译者:

出版时间:1997-10

价格:38.00

装帧:平装

isbn号码:9787113026011

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现代电子技术与嵌入式系统开发实务 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代电子技术与嵌入式系统开发实践指南。我们聚焦于当前工业界和前沿科技领域最核心的技术栈，旨在培养读者从概念设计、硬件选型到软件编程、系统调试的全方位工程能力。全书结构严谨，内容详实，紧密结合实际应用案例，理论深度与工程实用性兼顾。 第一部分：微控制器原理与高级应用 本部分首先从底层硬件架构出发，详细剖析主流高性能微控制器（MCU）的核心原理，包括ARM Cortex-M系列处理器的流水线设计、中断管理机制以及内存保护单元（MPU）的应用。我们将深入探讨实时操作系统（RTOS）在嵌入式环境下的内核机制，如任务调度算法（优先级抢占、轮转调度）、同步与互斥机制（信号量、互斥锁、消息队列）的实现细节与性能优化。 随后，内容转向高级外设的驱动与高效使用。重点涵盖高速模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）的噪声抑制技术、同步串行通信协议（如SPI、I2C、CAN FD）在复杂网络拓扑中的应用、以及电机控制领域中常用的脉冲宽度调制（PWM）的高精度生成与闭环反馈控制策略（PID算法及其自整定）。针对物联网（IoT）应用，书中还详细介绍了低功耗设计（如深度睡眠模式的功耗预算与唤醒机制）与能源管理方法。 第二部分：嵌入式Linux系统构建与驱动开发 本部分是面向高性能嵌入式计算平台的核心内容。我们以主流的基于ARM的SoC（如i.MX系列或树莓派计算模块）为例，系统性地讲解嵌入式Linux的交叉编译环境搭建、Bootloader（U-Boot）的移植与定制流程。读者将学习如何理解和修改设备树（Device Tree）文件，这是现代Linux内核识别和初始化硬件的关键步骤。 驱动程序开发是本部分的重中之重。我们详细阐述Linux内核模块（LKM）的编程规范、字符设备驱动的框架实现、中断处理函数的编写技巧、以及DMA（直接内存访问）在高速数据传输中的高效利用。针对需要快速响应的应用，书中会提供虚拟文件系统（如debugfs）的应用示例，用于实时监控和调试内核状态。此外，网络协议栈（TCP/IP）在嵌入式设备上的优化配置，如流量控制和Socket编程的高级特性，也将被详尽介绍。 第三部分：传感器融合与数据处理技术 现代工程系统越来越依赖于多源异构数据的采集与融合。本部分深入探讨MEMS传感器（如三轴加速度计、陀螺仪、磁力计）的原理、误差模型（如零偏、比例因子漂移）及校准方法。重点讲解卡尔曼滤波（Kalman Filter）和互补滤波（Complementary Filter）在姿态估计（AHRS）中的数学原理和实际代码实现，确保系统对动态环境的精确感知。 数据处理方面，我们将引入数字信号处理（DSP）的基本概念，如傅里叶变换（FFT）在时域到频域转换中的应用，用于振动分析或音频信号处理。对于大数据流，书中介绍了边缘计算的概念，包括如何在资源受限的嵌入式设备上高效地部署轻量级的机器学习模型（如TensorFlow Lite），实现本地智能决策。 第四部分：工业通信、测试与系统集成 在工业自动化和控制领域，稳定可靠的通信至关重要。本部分详尽分析了工业现场总线协议，包括EtherCAT（以太网控制自动化技术）的数据帧结构、时间同步机制和分布式时钟原理，并提供基于FPGA或特定MCU的实现思路。同时，对Modbus TCP/RTU协议栈的底层封装和应用层数据解析进行了深入探讨。 系统集成与质量保障是保障项目成功的关键环节。书中提供了一套完整的嵌入式系统测试方法论，包括单元测试框架（如Ceptest）、硬件在环（HIL）仿真测试平台的搭建流程。我们详细说明了EMI/EMC设计规范在PCB布局中的体现，以及电源完整性（PI）分析的重要性，帮助工程师设计出符合行业标准的可靠产品。 第五部分：前沿技术展望与项目实践 最后一部分将目光投向未来，探讨嵌入式系统在人工智能、边缘计算和安全领域的发展趋势。重点介绍硬件安全模块（HSM）在密钥管理和安全启动中的作用，以及基于零信任架构的IoT设备认证流程。书中还包含一个大型综合项目案例，模拟一个完整的智能监测系统的开发周期，从需求分析、硬件选型、软件架构设计、到最终的固件部署和远程运维，为读者提供一个可供参考的工程范例。 本书适合具有一定电子电路和C/C++语言基础的大学高年级学生、研究生，以及希望系统化提升嵌入式系统设计与开发能力的初中级工程师和技术人员。通过学习本书，读者将能够掌握构建复杂、高性能、高可靠性嵌入式系统的核心技术和工程方法论。

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从整体上看，这本书更像是一份为特定领域“量身定制”的专家笔记汇编，而非面向大众读者的科普读物。它的语言风格极其正式和内敛，几乎没有使用任何口语化的表达，处处透露着严谨。对于非电气工程背景的读者来说，前几章可能会有些吃力，尤其是对早期的总线仲裁和中断处理机制的讲解，要求读者对时序逻辑有较好的理解。然而，一旦跨过这个门槛，后面关于报警和故障隔离的处理流程简直是教科书级别的示范。我特别关注了书中关于“人机界面（HMI）”与底层控制逻辑的解耦设计部分。作者非常坚持“HMI只负责显示，不参与核心判断”的原则，并详细说明了如何通过独立的校验链路来确保操作员看到的不是“错误的真实”，而是“安全的报告”。这种对责任分离的坚持，在如今许多软件堆叠的系统中显得尤为珍贵，它确保了系统的鲁棒性，即使上层显示系统崩溃，底层控制依然能够安全地保持在最后一次确认的安全状态，这种对系统边界的清晰界定，是本书留给我最深刻的印象之一。

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说实话，一开始被书名吸引，是抱着学习最新一代轨道电路或ATP技术的心态去翻阅的，但很快就发现这是一本更偏向于“老派”而扎实的系统设计手册。它聚焦于上世纪末到本世纪初广泛使用的6502架构在电气集中控制中的应用，这在当今大量采用ARM或FPGA的背景下，显得有些“复古”。然而，正是这种聚焦，让它展现出了无与伦比的深度。作者对指令集的优化运用简直是一门艺术，如何用最少的周期完成复杂的安全判断，并确保在极低的功耗下长时间稳定运行，这些细节的描述极其到位。书中对输入/输出端口的电气隔离设计、看门狗定时器的实现细节，以及如何用汇编语言来确保关键路径的实时性，都提供了非常详尽的步骤指导。这对于那些需要维护或升级老旧系统，或者希望从底层理解嵌入式安全设计的同行来说，简直是宝藏。它教会我，技术更迭固然重要，但底层的逻辑和对硬件特性的精妙驾驭能力，才是工程师的看家本领，这本书把这个道理阐述得淋漓尽致。

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这本《6502电气集中工程设计》的书籍，对于一个刚踏入铁路信号与控制领域的工程师来说，简直是一场及时的甘霖。书中对6502微处理器的应用场景进行了深入剖析，尤其是结合了电气集中联锁系统的实际需求，讲解了如何利用其有限的资源进行高效的逻辑运算和状态管理。我特别欣赏作者在描述具体设计案例时的严谨态度，比如在处理信号机与道岔控制逻辑的交叉验证时，他不仅给出了算法流程图，还详细解释了硬件选型和软件实现上的权衡。例如，关于冗余设计的部分，书中用了大量的篇幅来论证双CPU备份系统的切换机制和故障诊断策略，这在许多通用的微机原理教材中是难以找到的深度。它不是一本停留在理论层面的教科书，而是充满了工程实践的智慧结晶，让人能够清晰地看到书本知识如何在复杂的铁路安全系统中落地生根，每一个细节的处理都体现了对“安全第一”这一核心原则的深刻理解和尊重。读完后，我对如何设计一套可靠且可维护的基于特定嵌入式系统的控制单元有了全新的认识，感觉自己的工程思维得到了极大的提升。

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阅读体验方面，这本书的结构设计初衷似乎是面向正在进行毕业设计或初级项目选型的学生，但其内容的专业度又远超一般教材。它的章节过渡略显跳跃，从基本的总线时序图直接跳到了大规模控制台的层级结构描述，中间缺乏一个平滑的过渡章节来专门梳理概念。不过，正因为这种“直击核心”的叙事风格，反而让真正有经验的读者能快速定位自己感兴趣的部分。我尤其喜欢其中关于“错误注入测试”章节的描述，作者提出了一套系统性的方法，来模拟各种瞬时干扰（如电源波动、串扰噪声）对逻辑运算的影响，并展示了如何通过软件预处理和硬件滤波来有效规避这些“幽灵错误”。这种实战层面的风险管理思路，在很多侧重于“如何做”的书里是看不到的，它更多地是在探讨“如何确保它不会错”。尽管排版略显陈旧，但其内容的密度和前瞻性，足以弥补形式上的不足，绝对是值得反复研读的案头工具书。

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这本书最让我感到惊喜的是其对“设计哲学”的探讨，而非仅仅是技术规范的罗列。作者用相当大的篇幅讨论了在设计电气集中系统时，如何平衡“冗余度”与“系统复杂性”之间的矛盾。他引用了几个历史案例，分析了由于过度追求高冗余而导致的维护噩梦，以及在简单系统因单点故障而引发的灾难性后果，从而引导读者找到一个“恰到好处”的平衡点。这种基于工程历史教训的总结，使得书中的每一个设计建议都具有深厚的现实意义。比如，书中提出的状态机设计原则——“状态转移必须是单向且可审计的”，这一原则在处理道岔反位检测和空闲确认时被反复强调，并辅以图表展示了不同设计下日志记录的清晰度差异。这不仅仅是技术指导，更是一种对职业操守的熏陶，它让我意识到，好的工程设计不仅要功能正确，更要易于追溯和诊断，这对于需要长期运行和升级的铁路系统至关重要。

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