嵌入式控制系統原理及設計

《嵌入式控制系統原理及設計》是機械工業出版社於2020年出版的書籍

基本介紹

• 中文名：嵌入式控制系統原理及設計
• 作者：吉玲
• 出版時間：2020年7月3日
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111645764
• 類別：自動控制系統設計
• 定價：39.00 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• 字數：368 千字

圖書簡介

本書以嵌入式系統在自動控制系統中的套用為背景，基於ARM Cortex-M3 核心的STM32 嵌入式微處理器，系統地介紹嵌入式控制系統的基礎知識、軟體設計技術、接口設計技術以及嵌入式控制系統的特殊需求和設計內涵。本書共7 章：第1 章介紹了嵌入式控制系統的基礎知識；第2 章介紹了ARM Cortex-M3 核心的基礎知識；第3 章介紹了嵌入式系統的彙編語言、C 語言程式設計、Thumb-2 指令集、嵌入式C 語言及混合編程；第4 章介紹了嵌入式控制系統的設計步驟和方法；第5 章介紹了嵌入式控制系統接口技術；第6 章介紹了嵌入式作業系統；第7 章介紹了嵌入式控制系統的設計案例。 本書可作為普通高校電氣工程自動化、電子信息、計算機等相關專業的本科教材，也可供有關專業的研究生使用，並對從事自動控制系統設計的技術人員有較高的參考價值。

圖書目錄

前言

第1章嵌入式控制系統基礎1

1.1嵌入式系統的概念1

1.1.1嵌入式系統的定義1

1.1.2嵌入式系統的組成3

1.1.3嵌入式系統的特點6

1.1.4嵌入式系統的套用7

1.2嵌入式控制系統9

1.2.1嵌入式控制系統的概念9

1.2.2嵌入式控制系統的工作原理10

1.2.3嵌入式控制系統的優勢13

本章小結13

思考題與習題14

第2章ARM微處理器基礎15

2.1微處理器的基礎知識15

2.1.1微處理器的基本結構17

2.1.2微處理器的工作原理19

2.2嵌入式微處理器概述22

2.2.1嵌入式微處理器的特點22

2.2.2嵌入式微處理器的分類23

2.3ARM微處理器概述26

2.3.1ARM微處理器的體系結構26

2.3.2ARM微處理器的特點28

2.3.3ARMCortex-M3微處理器核心28

2.4ARMCortex-M3的編程模型30

2.4.1數據類型30

2.4.2存儲器格式30

2.4.3暫存器組織31

2.4.4操作模式34

2.4.5異常和中斷35

本章小結39

思考題與習題39

第3章編程基礎40

3.1彙編基礎40

3.1.1彙編語言:基本語法40

3.1.2彙編語言:後綴的使用41

3.1.3彙編語言:統一彙編語言41

3.1.4指令列表42

3.2指令描述47

3.2.1彙編語言:傳送數據47

3.2.2LDR和ADR偽指令49

3.2.3彙編語言:處理數據50

3.2.4彙編語言:調用和無條件跳轉53

3.2.5彙編語言:決斷和條件跳轉54

3.2.6彙編語言:組合比較和條件跳轉55

3.2.7彙編語言:使用IT指令的條件執行55

3.2.8彙編語言:指令屏障和存儲器屏障指令56

3.2.9彙編語言:飽和運算56

3.3Cortex-M3支持的其他彙編語言57

3.3.1MSR和MRS57

3.3.2SDIV和UDIV58

3.3.3REV､REVH和REVSH58

3.3.4位反轉58

3.3.5SXTB､SXTH､UXTB和UXTH58

3.3.6位域清除和位域插入59

3.3.7UBFX和SBFX59

3.3.8LDRD和STRD59

3.3.9表格跳轉位元組和表格跳轉半字60

3.4嵌入式C語言程式設計基礎60

3.5彙編語言與C語言的混合編程63

3.5.1簡介63

3.5.2內嵌彙編指令64

3.5.3彙編與C程式的變數相互訪問66

3.5.4彙編與C程式的函式相互調用68

本章小結70

思考題與習題70

第4章嵌入式控制系統設計基礎71

4.1嵌入式控制系統的設計方法71

4.1.1嵌入式控制系統設計流程71

4.1.2軟硬體協同設計技術73

4.2嵌入式系統硬體設計75

4.2.1原理圖設計的基本原則75

4.2.2PCB圖設計的基本規則79

4.3嵌入式系統軟體設計82

4.3.1交叉開發環境82

4.3.2輪詢系統83

4.3.3前後台系統84

4.3.4實時多任務系統86

本章小結88

思考題與習題88

第5章嵌入式系統接口技術90

5.1嵌入式微處理器的最小系統90

5.1.1電源電路91

5.1.2晶振電路94

5.1.3復位電路95

5.1.4JTAG調試接口電路96

5.1.5STM32啟動模式電路97

5.2GPIO連線埠98

5.2.1GPIO連線埠簡介98

5.2.2GPIO暫存器99

5.2.3GPIO庫函式102

5.2.4GPIO使用示例105

5.3UART串列接口108

5.3.1串列通信基礎108

5.3.2USART簡介109

5.3.3STM32的USART硬體結構110

5.3.4USART操作112

5.3.5USART暫存器113

5.3.6USART庫函式113

5.3.7RS-232接口電路及使用示例116

5.4EXTI中斷系統121

5.4.1中斷的基本概念122

5.4.2STM32的中斷系統簡介122

5.4.3嵌套向量中斷控制器126

5.4.4NVIC和EXTI暫存器128

5.4.5庫函式128

5.4.6中斷示例130

5.5通用定時器133

5.5.1STM32的通用定時器134

5.5.2通用定時器的暫存器136

嵌入式控制系統原理及設計

5.5.3通用定時器的庫函式137

5.5.4通用定時器的使用示例139

5.6模/數轉換器(ADC)142

5.6.1ADC簡介142

5.6.2STM32的ADC概述143

5.6.3ADC的暫存器146

5.6.4ADC的庫函式146

5.6.5ADC示例150

5.7CAN匯流排153

5.7.1CAN簡介153

5.7.2CAN匯流排的幀結構154

5.7.3STM32CAN匯流排156

5.7.4CAN的暫存器161

5.7.5CAN的庫函式162

5.7.6CAN接口電路及示例166

本章小結171

思考題與習題171

第6章嵌入式作業系統及套用173

6.1嵌入式實時作業系統概述173

6.1.1嵌入式實時作業系統的概念174

6.1.2應用程式在作業系統上的執行過程176

6.1.3作業系統的分類177

6.1.4常見的嵌入式作業系統178

6.2C/OS-II的核心機制182

6.2.1C/OS-II的核心結構182

6.2.2C/OS-II的任務管理188

6.2.3C/OS-II的時間管理190

6.2.4任務間的通信與同步191

6.3C/OS-II的程式設計模式193

6.4C/OS-II的移植195

6.4.1C/OS-II的體系結構195

6.4.2移植檔案196

6.4.3測試移植代碼200

本章小結200

思考題與習題200

第7章嵌入式控制系統案例分析202

7.1設計背景202

7.2雙軸伺服轉台的需求分析203

7.3系統總體設計204

目錄

7.3.1系統總體結構204

7.3.2控制策略設計209

7.4系統研發218

7.4.1硬體概要設計218

7.4.2軟體概要設計219

7.4.3控制算法設計221

7.5系統測試222

7.5.1測試設備222

7.5.2測試方法223

本章小結226

思考題與習題226

附錄227

參考文獻229