东芝单片机原理及其在家用电器中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:谌清平

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2000-7-1

价格:29.50元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810129794

丛书系列:

图书标签:

• 东芝单片机
• 单片机原理
• 家用电器
• 嵌入式系统
• 电子工程
• 微控制器
• 应用开发
• 电路设计
• 实践教程
• 电子技术

好的，下面是一份基于您提供的书名《东芝单片机原理及其在家用电器中的应用》所不包含该书内容的图书简介。这份简介将聚焦于其他可能的技术领域、应用场景或理论深度，避免任何与东芝单片机或家用电器应用相关的内容。 --- 图书简介：嵌入式系统架构与高性能实时操作系统（RTOS）在工业控制中的深度应用 本书聚焦于新一代嵌入式系统设计的核心挑战，深入剖析高性能微控制器架构、实时操作系统（RTOS）的内核机制，以及这些技术如何在对时序和可靠性要求极高的现代工业自动化和精密仪器领域得到有效部署。 随着物联网（IoT）和工业4.0浪潮的推进，对嵌入式系统的实时性、资源管理能力和安全性提出了前所未有的要求。传统的裸机编程和简单的轮询模式已无法满足复杂多任务调度、高精度数据采集与快速响应控制的需求。本书旨在为寻求从基础嵌入式开发迈向高级系统架构设计的工程师和研究人员提供一套全面的理论框架与实践指南。 第一部分：下一代微控制器架构解析 本书首先跳出了特定厂商的单一架构限制，将重点放在了当前主流高性能嵌入式处理器系列（如ARM Cortex-M系列的高端型号、RISC-V架构的定制化实现）的核心设计思想上。 1. 深入理解流水线与乱序执行： 我们将详细探讨现代微处理器如何通过优化指令级并行性（ILP）来提升处理速度，包括多级流水线、分支预测单元（BPU）的工作原理，以及这些设计决策如何影响系统在实时任务中的延迟抖动（Jitter）。 2. 内存系统的高效管理： 缓存一致性、TLB（Translation Lookaside Buffer）机制和DMA（直接内存访问）的精细控制是高性能嵌入式系统的关键。本书将阐述如何根据应用场景，通过配置缓存策略（Write-Through, Write-Back）和TLB，实现对系统内存访问延迟的最小化，并提供一套内存屏障（Memory Barriers）的使用规范，确保多核或多线程环境下的数据同步正确性。 3. 片上总线结构与互联技术： 我们将对AMBA AXI/ACE等高级片上总线协议进行剖析，解释仲裁机制、突发传输（Burst Transfer）的优化，并探讨如何构建高效的异构多核通信框架，例如如何利用共享内存模型或消息队列机制在CPU核心、DSP单元和FPGA逻辑之间实现数据的高速交换。 第二部分：高性能实时操作系统（RTOS）内核的剖析与优化 本书的核心内容之一是揭示主流RTOS（如FreeRTOS/SafeRTOS、Zephyr、QNX等）内核在资源争用和时间确定性方面的设计哲学。 1. 任务调度算法的演进： 详细分析固定优先级抢占式调度、轮转调度、以及更复杂的截止时间驱动（EDF）调度算法的数学模型。本书将重点讨论如何通过分析任务的最坏执行时间（WCET）和响应时间分析（RTA），来验证系统的实时性保证。 2. 同步原语的性能瓶颈分析： 信号量、互斥锁（Mutex）和消息队列是并发编程的基础。我们不仅介绍它们的基本用法，更会深入探讨优先级反转（Priority Inversion）问题的成因，并详细对比如何使用优先级继承（Priority Inheritance）协议和优先级天花板（Priority Ceiling）协议来有效规避这一经典问题，确保关键任务的执行不受低优先级任务的阻塞。 3. 内存池与动态分配的确定性： 在资源受限的嵌入式环境中，标准C库的`malloc/free`通常是不安全的。本书提供了一系列确定性内存分配方案的实现细节，包括固定大小内存池、LIFO/FIFO列表管理，以及如何设计一套前瞻性的内存碎片清理机制，以保证动态内存操作的响应时间是可预测的。 第三部分：在严苛工业环境中的部署与安全加固 本书的实践部分将侧重于如何将前述的硬件和软件理论应用于需要高可靠性的工业场景，如CNC机床控制、机器人运动控制、高速数据采集系统等。 1. 工业通信协议栈的实现： 详细介绍CAN-FD、EtherCAT、Time-Sensitive Networking (TSN) 等工业以太网协议的实时数据帧结构、时间同步机制（如PTP/gPTP），以及如何在嵌入式系统中高效地实现这些协议栈，以满足纳秒级的同步要求。 2. 系统级故障注入与鲁棒性测试： 介绍如何使用硬件在环（HIL）仿真平台，对嵌入式控制系统进行强化的鲁棒性测试。内容包括电压瞬变、电磁干扰（EMI/EMC）对RTOS调度的影响分析，以及如何设计看门狗（Watchdog）机制和冗余恢复策略，确保系统在面对瞬时故障时能安全降级而非完全崩溃。 3. 嵌入式安全机制与固件完整性： 鉴于工业控制系统对安全性的要求日益提高，本书探讨了硬件信任根（RoT）、安全启动（Secure Boot）流程的实现，以及如何利用硬件加密加速器对固件和通信数据进行认证和加密，以防止未经授权的修改和攻击。 目标读者 本书适合具备C/C++基础，对微控制器或嵌入式系统有一定了解，并希望深入掌握高性能实时系统架构设计、RTOS内核原理，以及在工业控制领域进行高级系统集成的工程师、软件架构师和研究生。通过本书的学习，读者将能够设计出具备更高实时性、更强可靠性和更优秀资源利用率的嵌入式解决方案。

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