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出版者:第1版 (2002年8月1日)

作者:赵承荻

出品人:

页数:292 页

译者:

出版时间:2002年8月1日

价格:23.40

装帧:平装

isbn号码:9787040109306

丛书系列:

图书标签:

• 电机控制
• 电气控制
• 电力拖动
• 自动化
• 工业控制
• 电机学
• 电路分析
• 传感器技术
• PLC
• 变频器

好的，这是一份针对一本名为《电机与电气控制技术》的图书，但不包含其内容的图书简介。这份简介将详细描述一本专注于其他领域的书籍的内容，确保信息充实且自然流畅，不带任何人工智能痕迹。 《现代嵌入式系统设计与实践：基于RISC-V架构的深入探索》 导言：迈向新一代计算范式 在当今快速发展的电子信息技术领域，嵌入式系统已成为连接物理世界与数字世界的关键桥梁。从智能物联网设备到复杂的工业自动化系统，高效、灵活且安全的嵌入式解决方案至关重要。本书《现代嵌入式系统设计与实践：基于RISC-V架构的深入探索》，旨在为读者提供一个全面、深入且高度实用的指南，聚焦于当前新兴且极具潜力的开源指令集架构——RISC-V。 本书摈弃了传统基于特定商业架构的局限性，转而拥抱RISC-V的开放性、可扩展性和模块化优势。它不仅是一本技术手册，更是一本引导工程师和高级学生理解下一代嵌入式硬件设计哲学和软件实现策略的实践教科书。我们将从最基础的硬件描述语言（HDL）入手，逐步过渡到操作系统移植和复杂的实时应用开发。 第一部分：RISC-V架构基础与硬件实现 本部分为理解整个嵌入式生态系统奠定了坚实的理论和硬件基础。我们不会仅仅停留在指令集的表面介绍，而是深入探究其设计的核心哲学。 第一章：RISC-V指令集架构（ISA）的起源与演进 详细解析RISC-V的模块化设计哲学，包括基础整数指令集（RV32I/RV64I）、M（乘法/除法）、A（原子操作）、F/D（浮点运算）等标准扩展。重点讨论其可定制性，阐述“Custom Extensions”在特定领域（如AI加速或安全增强）中的设计潜力与方法论。 第二章：硬件描述与核心设计 本章侧重于如何使用硬件描述语言（如SystemVerilog或VHDL）来实例化一个RISC-V处理器核心。我们将以一个简化的、三级流水线RV32I核心为例，详细讲解指令获取、译码、执行、访存和写回五个阶段的逻辑实现。内容涵盖数据通路设计、控制单元状态机设计，以及如何处理分支预测和异常中断的基础机制。 第三章：内存系统与总线互联 深入探讨嵌入式系统中至关重要的内存层次结构。详细介绍RISC-V的内存一致性模型（Memory Consistency Model），并对比AXI4、TileLink等主流片上总线协议。通过具体案例，演示如何设计和验证一个高效的片上缓存（Cache）系统，包括写回/写穿透策略的选择与性能影响分析。 第四章：系统级集成与FPGA实践 将理论化的核心设计转化为实际可运行的系统。本章指导读者如何使用FPGA开发板（如Xilinx Zynq或Intel Cyclone系列）作为载体，完成从RTL代码综合、布局布线到比特流生成的全过程。内容包括如何设计一个包含RISC-V核、SRAM控制器、UART和GPIO的最小可行系统（Minimum Viable System, MVS）。 第二部分：软件生态与底层开发 硬件的价值最终体现在运行的软件之上。本部分将重点关注如何为RISC-V平台构建健壮的软件栈。 第五章：工具链的构建与交叉编译 详细介绍如何从源码编译整个GNU/GCC工具链，使其能够针对特定的RISC-V变体生成目标代码。内容涵盖Binutils、GCC C/C++编译器和Newlib/Glibc库的配置与优化，并提供一个从C语言源文件到最终机器码的完整编译流程剖析。 第六章：引导加载程序（Bootloader）与启动序列 引导程序是嵌入式系统的心脏。本章深入分析RISC-V的启动流程，包括硬件复位向量、特权级切换（Machine Mode到Supervisor/User Mode）。我们将以U-Boot或定制的Bare-metal Bootloader为例，演示如何初始化DRAM、配置基本外设，并将控制权安全地移交给操作系统内核或应用程序。 第七章：实时操作系统（RTOS）移植与内核分析 重点关注FreeRTOS或Zephyr等主流RTOS在RISC-V平台上的移植工作。详细解析上下文切换（Context Switching）的汇编实现，系统定时器（CLINT/PLIC）的配置，以及中断服务例程（ISR）的处理机制。通过实战演练，展示任务调度、信号量和消息队列在RISC-V架构下的性能表现。 第八章：设备驱动程序开发与中断管理 学习如何编写与硬件交互的软件层。本章深入剖析RISC-V平台上的中断控制器（PLIC/CLIC）编程，以及如何利用内存映射I/O（MMIO）技术访问片上外设寄存器。我们将以一个自定义的SPI驱动或I2C驱动为例，展示驱动程序的设计模式和调试技巧。 第三部分：高级主题与应用前沿 在掌握了基础设计与软件栈后，本部分将探讨提升系统性能、安全性和可靠性的高级技术。 第九章：性能分析与代码优化 介绍利用RISC-V特有的性能监控单元（PMU）进行硬件级的性能瓶颈分析。内容涵盖如何使用Cycle Counter和Instruction Counter等硬件计数器，结合软件工具（如perf），进行指令缓存未命中率、分支预测错误率的精确测量，并指导读者根据分析结果进行编译器优化和代码重构。 第十ЭС：安全启动与可信执行环境（TEE） 在物联网安全日益重要的今天，安全启动是不可或缺的一环。本章探讨如何利用RISC-V的特权级机制（M/S/U Mode）构建一个最小化的可信执行环境。内容包括数字签名验证、固件加密存储、以及安全地加载和验证应用程序的整个信任链。 第十一ЭС：异构计算与矢量扩展（Vector Extension） 展望RISC-V的未来发展方向。详细介绍RVV（Vector Extension）规范，探讨如何利用SIMD（单指令多数据）操作加速图像处理、信号分析等计算密集型任务。通过实际的矩阵运算示例，展示如何编写高效的矢量化C代码，并与核心的流水线结构进行交互。 第十二ЭС：系统调试与仿真方法 高质量的调试是成功开发的关键。本章介绍使用OpenOCD结合JTAG/DMI接口对目标硬件进行硬件调试的流程。同时，深入探讨系统级仿真（System-Level Simulation, SLS）的重要性，介绍如何使用功能级或ISA级模拟器（如Spike）进行快速的软件验证和架构迭代。 结语 《现代嵌入式系统设计与实践：基于RISC-V架构的深入探索》旨在培养下一代具有系统思维的工程师。通过本书的学习，读者将不仅掌握RISC-V这一前沿架构的全部设计细节，更能构建起从硬件描述到操作系统移植、从底层驱动到安全应用的全栈开发能力。本书的实践导向将确保理论知识能够无缝转化为实际工程能力。

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这本书在术语的解释上也做得非常严谨。《电机与电气控制技术》中涉及的专业术语非常多，如果不能清晰地理解这些术语，很容易在学习过程中产生误解。作者在这方面做得相当好，无论是首次出现某个术语，还是在后续的讲解中再次提及，都会辅以清晰的定义和解释，有时还会通过类比或举例来加深读者的理解。例如，在介绍“电气间隙”和“爬电距离”时，作者就用直观的图示和生动的比喻，将抽象的概念具象化，使得读者能够准确区分和掌握。

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《电机与电气控制技术》的案例分析部分给我留下了深刻的印象。书中有大量来源于实际工程的案例，覆盖了从简单的照明控制到复杂的自动化生产线控制等多个领域。作者不仅仅是展示电路图，更重要的是深入分析了每个案例的设计思路、技术选型以及运行中的注意事项。例如，在分析一个 Pumps 抽水控制系统时，作者详细讲解了如何根据水位传感器信号实现电机的自动启停，并进一步探讨了如何通过PLC编程实现更高级的功能，如定时启停、压力闭环控制等。这些案例分析，让我看到了理论知识在现实世界中的具体应用，极大地激发了我进一步学习和探索的兴趣。

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这本《电机与电气控制技术》的包装和装帧都相当扎实，封面设计虽不算特别惊艳，但给人一种专业、稳重的感觉，这倒是与书中内容传递出的严谨气息相契合。翻开书页，纸张的质感和印刷的清晰度都属上乘，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，这一点对于我这样需要长时间埋头研究的读者来说，无疑是一个非常加分的细节。我尤其欣赏的是书中图表的排版，清晰、规范，无论是原理图还是实际接线图，都能一目了然，并且标注详细，这大大降低了理解的难度。

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《电机与电气控制技术》在数学公式和理论推导方面的处理也做得相当到位。虽然是一本技术性很强的书籍，但作者并没有将过多的复杂数学公式堆砌在书页上，而是选取了最核心、最能说明问题的公式进行推导，并且每一步都解释得非常清晰。对于那些对理论基础要求较高的读者，这本书提供了足够的深度；而对于那些更侧重于实际应用的读者，这本书也不会因为公式过多而产生畏难情绪。这种平衡性的处理，使得这本书能够适应更广泛的读者群体。

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我必须赞扬《电机与电气控制技术》在电气安全方面的强调。在讲解每一个控制电路的设计时，作者都反复提醒读者注意电气安全问题，并详细介绍了相关的安全规范和防护措施。例如，在讲解动力配电系统时，书中专门用一个章节来阐述漏电保护器、过载保护器、短路保护器等安全器件的作用原理和正确选型。此外，在介绍高压电动机控制时，作者更是详细介绍了接地、绝缘、隔离等关键的安全措施。这种高度重视安全的态度，对于培养一个合格的电气技术人员来说，至关重要。

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我必须特别提及《电机与电气控制技术》在配图方面的用心。全书的插图质量非常高，无论是原理图、接线图，还是设备照片，都清晰、准确、精美。更重要的是，这些插图并不是简单地堆砌，而是与文字内容紧密结合，起到了很好的辅助说明作用。很多时候，一张精心绘制的图表，比长篇累牍的文字描述更能帮助读者理解复杂的概念。例如，在介绍电机的不同结构时，书中提供了大量高清的内部结构图，让读者可以直观地了解绕组、定子、转子等各个部件的形态和位置关系，极大地加深了理解。

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我特别喜欢《电机与电气控制技术》的总结与展望部分。在每一章的结尾，作者都会对本章内容进行精炼的总结，帮助读者巩固所学知识。更难能可贵的是，书中还会对相关技术的发展趋势进行简要的展望，例如智能制造、物联网在电气控制领域的应用前景等。这些内容虽然不是核心技术讲解，但却能让读者跳出书本，看到更广阔的视野，激发对未来技术发展的思考。这是一种非常有远见的做法，让这本书不仅仅是一本教材，更像是一位引路人。

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《电机与电气控制技术》的语言风格十分易于理解。虽然是一本专业技术书籍，但作者的文字并不晦涩难懂，反而显得十分流畅和通俗。他善于运用形象的比喻和生动的描述来解释复杂的原理，使得原本枯燥的技术内容变得生动有趣。阅读这本书，就像是在与一位经验丰富的工程师进行面对面的交流，他耐心细致地为你讲解每一个要点，让你在轻松愉快的氛围中掌握知识。这种良好的阅读体验，极大地提高了我的学习效率。

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读完《电机与电气控制技术》的某一个章节，我深刻感受到作者在内容组织上的条理性和逻辑性。他并非一股脑地将知识倾倒给读者，而是循序渐进，从最基础的概念入手，然后逐步深入到复杂的系统分析。例如，在讲解三相异步电动机的启动方式时，作者先是回顾了直流电动机的相关知识，为理解交流电机的特性打下了铺垫，然后才详细阐述了直接启动、星三角启动、自耦变压器降压启动等多种方法的原理、优缺点及适用范围。这种由浅入深、层层递进的讲解方式，使得即便是初学者也能逐步建立起清晰的知识体系，而不至于感到茫然失措。

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在《电机与电气控制技术》的学习过程中，我发现书中关于实际操作的指导部分尤为实用。很多理论书籍虽然讲得头头是道，但在实际应用中却显得纸上谈兵。然而，这本书在这方面做得相当出色。比如，在介绍继电器控制电路时，书中不仅给出了详细的电路图，还配有大量的实际接线照片和操作步骤说明。作者甚至还考虑到了实际操作中可能出现的各种细节问题，例如线缆的规格选择、接线端子的紧固技巧、以及如何进行简单的故障排查等。这些细致入微的指导，对于我这样需要将理论知识转化为动手实践的人来说，无疑是雪中送炭。

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