可编程控制器基础及编程技巧 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:华南理工大学出版社

作者:陈 宇

出品人:

页数:346

译者:

出版时间:2006-3

价格:29.50元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787562313410

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 可编程控制器
• 工业控制
• 编程
• 基础
• 入门
• 技术
• 自动化
• 单片机
• 电气工程

现代电子系统设计与应用 内容简介 本书深入探讨了现代电子系统设计的核心原理、关键技术以及实际应用，旨在为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识框架。我们聚焦于如何将理论知识转化为稳定、高效的工程实践，特别是在集成电路（IC）设计、嵌入式系统架构、信号完整性分析以及先进制造工艺等前沿领域。 第一部分：超大规模集成电路（VLSI）设计与验证 本部分详细阐述了从概念到物理实现的完整数字和模拟集成电路设计流程。 第一章：半导体器件物理与CMOS工艺 本章首先回顾了半导体物理学的基本原理，包括载流子输运、PN结特性及MOSFET的工作机理。重点深入分析了先进CMOS工艺技术，如FinFET、FD-SOI等对器件性能和功耗的影响。讨论了亚微米及纳米级工艺节点的挑战，包括短沟道效应、热载流子注入和量子效应。此外，对工艺角（Process Corners）的建模与仿真进行了详尽的介绍，为后续的电路设计提供了坚实的物理基础。 第二章：数字集成电路设计与自动化 本章系统介绍了数字电路的设计方法学。从行为级描述（SystemC, C++）到寄存器传输级（RTL）编码（Verilog/VHDL），阐述了硬件描述语言（HDL）的最佳实践。深入剖析了综合（Synthesis）工具的工作原理，包括逻辑优化、映射和时序约束（SDC）的建立。着重讲解了静态时序分析（STA）的原理、各种违例（Setup/Hold Violations, Metastability）的识别与修复策略。 第三章：模拟与混合信号集成电路设计 本章聚焦于模拟电路的构建模块，如运算放大器（Op-Amp）、锁相环（PLL）、模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。详细分析了噪声（热噪声、闪烁噪声）的来源与抑制技术，以及失配（Mismatch）对精度的影响。混合信号设计部分探讨了开关电容技术、采样与保持电路的设计考量，以及如何在高噪声环境下实现高精度数据转换。 第四章：集成电路物理实现与后端设计 本章涵盖了从逻辑门级网表到最终GDSII版图的全部物理实现流程。详细介绍了布局规划（Floorplanning）、电源网络设计（Power Delivery Network, PDN）的IR Drop分析和电迁移（Electromigration）的规避。深入探讨了时钟树综合（CTS）的算法及其对时钟偏斜（Skew）的控制。最后，对物理验证流程（DRC, LVS, ERC）进行了全面的解析，确保设计可制造性。 第二部分：现代嵌入式系统架构与软件开发 本部分侧重于将复杂的电子硬件与高性能软件相结合，构建完整的、具有特定功能的嵌入式系统。 第五章：高性能微处理器架构解析 本章深入剖析了现代CPU和GPU的微架构。重点讲解了指令集架构（ISA，如ARMv8, RISC-V）的设计哲学。详细分析了流水线（Pipeline）技术、乱序执行（Out-of-Order Execution）、分支预测（Branch Prediction）以及多级缓存层次结构（Cache Coherence Protocols）。本章旨在帮助读者理解硬件如何影响软件性能，并掌握针对特定架构进行代码优化的方法。 第六章：实时操作系统（RTOS）原理与应用 本章系统介绍了实时操作系统的核心概念，如任务调度（优先级继承、时间片轮转）、中断处理机制和同步机制（信号量、互斥锁）。通过分析FreeRTOS、VxWorks等主流RTOS的内核结构，读者将学习如何设计确定性高、延迟可控的嵌入式软件。重点讨论了上下文切换的开销、死锁的预防及调试技巧。 第七章：系统级设计（SoC）与接口通信协议 本章探讨了片上系统（SoC）的集成模式，特别是总线架构（如AXI, AHB）的设计与仲裁机制。详细介绍了高速串行通信协议，包括PCIe的事务层、数据链路层和物理层协议。对于系统功耗管理（DVFS、Power Gating），也进行了深入的探讨，这是现代移动和物联网设备设计的关键环节。 第八章：嵌入式软件调试与系统级验证 本章侧重于高效的系统调试方法。讲解了硬件调试工具（JTAG/SWD）的工作原理及其在底层固件开发中的应用。详细介绍了基于硬件在环（HIL）和软件在环（SIL）的验证方法。对于系统级仿真工具（如SystemC TLM）的使用，以及如何构建自动化回归测试平台，提供了实用的指导。 第三部分：信号完整性、电源完整性与电磁兼容性 本部分是连接电子设计与实际物理实现的桥梁，强调了高速设计中不可忽视的物理效应。 第九章：高速信号完整性（SI）分析 本章深入研究了信号在传输线上的行为，包括反射、串扰和损耗。详细介绍了传输线理论（TDR/TDT）的应用，并讲解了阻抗匹配、端接技术（Series, Parallel Termination）的设计准则。对于眼图（Eye Diagram）的测量与分析，提供了详细的步骤和判读标准，用于评估高速接口的质量。 第十章：电源完整性（PI）设计与去耦策略 本章阐述了电流的瞬态变化对电源网络带来的噪声问题（PDN Noise）。系统分析了去耦电容（Decoupling Capacitors）的选择、放置和优化方法。介绍了电源分配网络的阻抗建模（Z-parameter）技术，以及如何通过平面设计（Pouring）和低阻抗路径构建来确保芯片内核的稳定供电。 第十一章：电磁兼容性（EMC）与电磁干扰（EMI） 本章讲解了电磁兼容性的基本原理，包括辐射和传导干扰的来源。侧重于PCB布局设计中EMI的预防措施，如良好的接地设计（Grounding Schemes）、屏蔽技术和滤波器的选择。讨论了相关标准（如FCC, CISPR）的要求，并介绍了系统的EMI测试与整改流程。 总结与展望 本书的结构旨在构建一个从器件物理到系统集成的完整知识链条。通过对这些核心模块的深入学习，读者将能够胜任复杂电子系统的架构设计、性能优化和问题诊断工作，为应对未来集成化、智能化电子产品的挑战做好准备。

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