具体描述
《可编程序控制器及其应用》以德国西门子公司的S7 200/300/400系列产品为主，系统地阐述了可编程控制器（PLC）的工作原理和结构、模块的使用及地址分配、存储区分配、指令系统、梯形图LAD和功能块图FBD及语句表STL的常用程序设计方法、开发编程软件STEP7、通讯及网络技术，介绍了HMI组态软件、编程练习和实验以及PLC在工业控制中的应用实例。
现代电子系统设计与实践 作者： [此处填写虚构作者姓名，例如：李明 教授，王芳 博士] 出版社： [此处填写虚构出版社名称，例如：精工科技出版社] ISBN： [此处填写虚构的ISBN号码] 版次： 第一版 字数： 约 150,000 字 --- 内容简介 本书深入探讨了当代电子系统设计的核心原理、先进技术与工程实践，旨在为电子工程、信息技术及相关专业的高年级本科生、研究生以及一线工程技术人员提供一本全面而深入的参考指南。全书结构清晰，理论与实践紧密结合，力求覆盖从基础元件选择到复杂系统集成与验证的全过程。 本书的焦点在于高性能、低功耗、高可靠性的现代电子系统，完全避开了工业自动化控制领域中常见的特定逻辑控制器（如PLC）的编程与应用主题。我们的关注点集中在基于通用处理器（如微控制器MCU、嵌入式处理器MPU、FPGA）的系统级设计方法学。 第一部分：基础理论与元件建模 本部分奠定了现代电子系统设计所需的数学和物理基础，并重点介绍了关键半导体元件的精密建模技术。 第一章：信号完整性与电源完整性基础 详细阐述了高速数字电路设计中的关键挑战。内容包括传输线理论（史密斯圆图、TDR/TDT分析）、阻抗匹配技术、串扰（Crosstalk）的分析与抑制、电磁兼容性（EMC/EMI）的基本原理及其在 PCB 布局中的应用。电源完整性部分深入讲解了去耦电容的优化配置、电源分配网络（PDN）的阻抗分析以及瞬态响应的仿真方法，确保系统在高速运行下的稳定性。 第二章：半导体器件的精确物理模型 本章聚焦于 MOSFET、BJT 等关键器件在集成电路中的工作特性。内容涉及 SPICE 模型参数的提取与验证、非线性效应（如沟道长度调制、亚阈值导电性）对电路性能的影响，以及先进工艺节点（如 FinFET）下的短沟道效应分析。我们详细讨论了功率半导体器件（如 GaN 和 SiC）在高频开关电源中的热管理与驱动技术，而非关注于逻辑继电器或定时器的实现。 第三章：高级采样与量化理论 探讨了模拟信号到数字信号转换（ADC/DAC）的核心技术。内容涵盖不同架构（SAR, Sigma-Delta, Pipeline）的优选标准、噪声整形技术、有效位数（ENOB）的计算与提升。重点分析了数据采集系统中的时钟抖动（Jitter）对系统精度的影响，并介绍了时钟同步与分配网络的设计技巧。 第二部分：嵌入式系统架构与软件协同设计 本部分是本书的核心，侧重于现代嵌入式系统的硬件平台构建、固件开发以及软硬件协同验证的方法论。 第四章：现代微处理器与异构计算平台 系统梳理了多核处理器、DSP 及其在实时系统中的应用。详细分析了缓存一致性协议（如 MESI）、内存访问仲裁机制和 DMA 控制器的优化配置。此外，本章深入探讨了 GPU（图形处理器）和专用加速器（如 NPU）在并行计算任务中的编程模型（如 OpenCL/CUDA 基础概念），以及如何将这些通用计算资源高效地集成到嵌入式系统中，以应对复杂的信号处理或数据分析任务。 第五章：实时操作系统（RTOS）内核与调度机制 区别于简单的顺序控制逻辑，本章聚焦于具备抢占式多任务、中断管理和资源同步机制的专业 RTOS。内容包括内核数据结构、上下文切换的成本分析、优先级反转问题的解决策略（如使用优先级继承协议）、以及如何利用硬件看门狗和内存保护单元（MPU）增强系统健壮性。我们详细对比了 FreeRTOS、Zephyr 等主流 RTOS 的内核特性。 第六章：固件开发与调试技术 本章侧重于底层驱动开发和高效调试手段。内容涵盖启动代码（Bootloader）的设计、内存映射的配置、以及对特定硬件接口（如 PCIe, USB 3.0, Ethernet MAC）的驱动程序编写标准。高级调试技术部分介绍了 JTAG/SWD 接口的高级功能、硬件逻辑分析仪的使用、以及非侵入式探针（Trace）在复杂系统故障定位中的应用。 第三部分：传感器接口与数据融合 本部分专注于如何高效、可靠地从物理世界采集数据，并将其转化为可用于高级处理的信息。 第七章：高精度传感器接口与前端调理 详细介绍了各类关键传感器（如高精度温度传感器、MEMS 加速度计、激光测距传感器）的电气特性和接口要求。重点讲解了信号调理电路的设计，包括低噪声放大器（LNA）、滤波器的设计（巴特沃斯、切比雪夫）以及如何使用精密 ADC 对微弱信号进行数字化。本章不涉及面向工厂车间的工业传感器总线协议。 第八章：数据融合与状态估计 本章探讨了多传感器数据融合的数学基础。详细介绍了卡尔曼滤波（Linear/Extended Kalman Filter, EKF）及其在状态估计中的应用，用于提高测量精度和系统鲁棒性。内容包括状态向量的定义、系统噪声和测量噪声的建模，以及滤波器在线实现的效率优化。 第四部分：系统验证、测试与可靠性工程 最后一部分关注电子系统从原型到量产的关键环节，强调了验证的系统性方法。 第九章：形式化验证与系统级仿真 介绍了使用 SystemC 或 VHDL/Verilog 对硬件抽象模型进行功能验证的方法。内容包括断言（Assertions）在设计中的应用、基于覆盖率（Coverage）的验证策略，以及如何利用高层抽象模型快速迭代系统架构。 第十-十章：产品级可靠性设计与热管理 涵盖了电子产品在恶劣环境下的可靠性设计规范（如 MIL-STD, AEC-Q100 标准的概述）。重点分析了热设计功耗（TDP）的计算、热流密度分析、以及通过散热器、热管和主动冷却系统对关键芯片进行热设计的工程方法，确保系统在长期运行中的稳定性。 --- 本书特色： 1. 面向通用计算： 专注于微处理器、FPGA 和专用加速器的设计范式，与特定领域的、基于离散逻辑或继电器的控制系统设计方法论完全分离。 2. 深入底层硬件： 强调对信号完整性、器件物理模型和底层软件（驱动、RTOS 内核）的精深理解。 3. 工程实用性强： 包含大量实际设计案例和仿真分析工具的应用指导，理论结合当前主流的 EDA 工具链。 本书是致力于构建下一代高性能嵌入式计算平台、物联网前端采集设备或消费电子核心模块的工程师和研究人员的理想读物。
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