PLC原理及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:

作者:

出品人:

頁數:242

译者:

出版時間:2010-2

價格:29.00元

裝幀:

isbn號碼:9787111292210

叢書系列:

圖書標籤:

• PLC
• 可編程邏輯控製器
• 工業自動化
• 電氣控製
• 技術
• 工程
• 編程
• 繼電器
• 傳感器
• 控製係統

《現代嵌入式係統設計與實現》內容簡介 【本書定位與概述】 本書旨在深入剖析現代嵌入式係統的核心原理、關鍵技術以及從概念設計到實際部署的全生命周期管理。我們聚焦於當前工業界和前沿技術領域對高性能、低功耗、高可靠性嵌入式解決方案的需求，提供一套係統化、理論與實踐緊密結閤的學習路徑。本書不僅涵蓋瞭硬件基礎與軟件架構的構建，更強調實時性、互聯性（IoT）以及係統安全等前沿議題的工程化處理。 【第一部分：嵌入式係統基礎架構與硬件平颱】 本部分構建瞭理解現代嵌入式係統的基石。首先，我們將從處理器架構層麵入手，詳細解析馮·諾依曼結構與哈佛結構的差異及其在不同應用場景下的權衡。重點分析CISC（復雜指令集計算機）與RISC（精簡指令集計算機）的演變，特彆是ARM Cortex-M/A係列在嵌入式領域的主導地位，剖析其流水綫設計、中斷處理機製和特權級管理。 隨後，深入探討存儲器層次結構。這包括對SRAM、DRAM（如DDR3/4/5）的工作原理、時序參數的解析，以及閃存技術（NOR/NAND/eMMC/UFS）的擦寫機製、壽命限製與數據可靠性保障策略。對於資源受限的係統，我們將細緻講解片上存儲器（Cache、TCM）的配置與優化。 在片上外設方麵，本書係統梳理瞭各類關鍵接口：定時器（包括輸入捕獲、輸齣比較、PWM生成與高精度時間戳管理），中斷控製器（如NVIC/GIC）的優先級分組與嚮量管理，以及DMA（直接存儲器存取）的傳輸模式與性能優化。特彆關注高速串行通信接口，如UART/USART、SPI、I2C的底層協議實現與主從設備仲裁機製。 【第二部分：實時操作係統（RTOS）核心機製與應用】 實時操作係統是現代嵌入式應用的大腦。本部分將全麵剖析RTOS的設計哲學和核心組件。我們將以FreeRTOS/Zephyr/RT-Thread等主流內核為例，詳細講解任務管理機製，包括任務的創建、就緒態、阻塞態、刪除的全過程，以及上下文切換的匯編級實現。 在進程間通信（IPC）方麵，本書提供瞭詳盡的對比分析：信號量（Semaphore）用於資源互斥與同步，互斥鎖（Mutex）的優先級反轉問題及解決方案（如Prioity Inheritance Protocol/Priority Ceiling Protocol），消息隊列（Message Queue）的緩衝機製與吞吐量設計，以及事件標誌組（Event Flags）的應用場景。 實時性保障是RTOS的生命綫。我們將深入探討調度策略，包括固定優先級搶占式、輪轉調度，以及更復雜的截止時間（Deadline）調度算法，如最早截止時間優先（EDF）。同時，書中將對係統抖動（Jitter）的來源進行分析，並給齣降低係統延遲的實踐技巧，如中斷處理程序的精簡和關鍵代碼段的無阻塞設計。 【第三部分：嵌入式軟件開發與工具鏈】 本部分著重於提升工程師的開發效率和代碼質量。我們將詳細闡述嵌入式C/C++的特殊性，包括volatile關鍵字的正確使用、位操作（Bit Manipulation）的高效技巧、結構體對齊與填充（Padding）的底層影響，以及麵嚮對象思想在嵌入式固件中的應用（如設計模式）。 交叉編譯工具鏈（Cross-Toolchain）的構建與使用是嵌入式開發的關鍵技能。本書將指導讀者理解Binutils（匯編器、鏈接器）、GCC/Clang的工作流程，特彆是鏈接腳本（Linker Script）的編寫藝術，如何精確控製代碼（`.text`）、數據（`.data`, `.bss`）在目標硬件存儲器中的布局。 對於調試而言，JTAG/SWD接口協議及其調試器的配置是必備知識。書中將深入講解如何利用GDB進行遠程調試，設置硬件斷點，分析寄存器狀態，以及使用內存保護單元（MPU/MMU）進行調試隔離和異常捕獲。 【第四部分：嵌入式網絡通信與物聯網（IoT）集成】 隨著萬物互聯的推進，嵌入式設備的網絡能力日益重要。本部分聚焦於嵌入式網絡協議棧的實現與優化。我們將首先介紹TCP/IP協議族在資源受限設備上的裁剪與移植，特彆是LwIP等輕量級協議棧的配置要點。 重點剖析無綫通信技術，包括Wi-Fi（802.11）的接入流程與功耗管理，藍牙/BLE的配對機製、服務（GATT）結構設計，以及ZigBee/LoRa等低功耗廣域網技術的特性對比。 在物聯網應用層麵，本書深入講解MQTT協議的QoS（服務質量）等級、會話保持機製，以及數據安全在傳輸層和應用層如何實現。此外，還將涵蓋OTA（空中升級）的固件包格式設計、簽名驗證與原子性迴滾策略，確保設備遠程維護的可靠性。 【第五部分：係統可靠性、能效管理與安全加固】 現代嵌入式係統對“不宕機”和“低功耗”的要求越來越高。在可靠性方麵，我們將討論看門狗（WDT）的正確喂狗策略、電源管理IC（PMIC）的配置，以及如何通過冗餘設計和容錯算法來應對硬件隨機故障。 能效優化是移動和電池供電設備的核心。本書細緻分析功耗剖麵（Power Profiling）的方法，講解如何動態調整CPU頻率與電壓（DVFS），以及如何高效管理休眠/喚醒模式（如Deep Sleep, Standby），最小化漏電流。 最後，本書將投入大量篇幅於嵌入式安全（Security）。內容涵蓋硬件信任根（Root of Trust）的概念，安全啓動（Secure Boot）流程，數據加密（如AES, RSA）在嵌入式環境中的高效實現，以及內存沙箱隔離技術，旨在為構建健壯、可信賴的嵌入式産品提供全麵的安全視角。 【適用對象】 本書適閤於電子工程、自動化、計算機科學等專業的本科高年級學生及研究生，以及希望係統性提升嵌入式係統設計能力的初、中級嵌入式軟件工程師、硬件工程師和係統架構師。讀者應具備C/C++編程基礎，並對數字電路和微處理器原理有初步瞭解。

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