单片机应用系统抗干扰技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:北京航大

作者:王幸之

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2001-3-1

价格:38.50元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810129329

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 单片机
• 抗干扰
• 电磁兼容
• EMC
• 嵌入式系统
• 系统设计
• 噪声抑制
• 滤波技术
• 可靠性设计
• 应用技术

《嵌入式系统可靠性设计与实践》 内容简介： 本书聚焦于当代嵌入式系统开发中日益突出的可靠性与鲁棒性挑战，旨在为工程师和高级技术人员提供一套全面、深入且极具实践指导意义的设计方法论与工程实践指南。在物联网（IoT）、工业自动化、医疗设备以及汽车电子等关键领域，系统的稳定运行与数据完整性已成为衡量产品价值的核心标准。本书摒弃了对基础单片机编程和硬件原理的冗余讲解，而是直接深入到高级系统设计层面，探讨如何从架构设计之初就构建起具备强大抗干扰能力和故障容错能力的嵌入式产品。 第一部分：系统可靠性设计基础与理论模型 本部分首先建立了嵌入式系统可靠性评估的理论框架。详细阐述了失效率、平均无故障时间（MTBF）、寿命周期成本等关键指标的量化模型，并探讨了如何根据不同的应用场景（如高低温环境、强电磁干扰区域）设定合理的可靠性目标。 随后，本书深入剖析了现代嵌入式系统面临的几大类干扰源： 1. 电源完整性挑战： 不仅仅关注稳压器的选择，更着重于电源轨噪声的频率特性分析（如开关电源产生的纹波和瞬态尖峰）。介绍了分布式去耦网络的优化设计，包括不同容值电容的串并联组合策略，以及在电源路径中引入铁氧体磁珠（Ferrite Beads）的精确选型与布局考量，以应对高频噪声的传导与辐射。 2. 电磁兼容性（EMC）的系统级理解： 区别于传统的单板EMC测试规范罗列，本书强调了“系统级”的电磁兼容设计。这包括了外壳屏蔽效能（Screening Effectiveness, SE）的计算与验证，接缝、开孔（如散热孔、I/O口）的等效缝隙分析，以及系统内不同模块间串扰（Crosstalk）的预估与抑制技术。 3. 时序与信号完整性（SI）： 针对高速数据传输带来的信号失真问题，本书详细介绍了PCB走线阻抗匹配的工程计算，包括微带线和带状线的精确模型。重点阐述了时钟信号的布线约束、地平面连续性的重要性，以及如何利用示波器和网络分析仪进行眼图（Eye Diagram）分析，以确保高速接口（如DDR、PCIe的简化版本）在复杂环境下的数据码间串扰（ISI）最小化。 第二部分：软件鲁棒性与故障处理机制 可靠的硬件平台必须辅以健壮的软件架构。本部分将重心放在软件层面的容错设计和恢复机制上。 1. 实时操作系统（RTOS）的鲁棒性增强： 探讨了如何配置和使用RTOS的关键机制来防止系统崩溃。内容涵盖了任务优先级反转的检测与避免策略（如优先级继承协议），看门狗定时器（Watchdog Timer）的智能应用——不仅用于复位，更用于故障隔离与重启策略的决策。介绍了内存保护单元（MPU）在嵌入式系统中的实际应用，用于隔离不同安全等级的任务，防止一个任务的非法内存访问导致整个系统瘫痪。 2. 数据一致性与非易失性存储保护： 针对断电或异常复位可能导致的关键数据损坏问题，本书详细介绍了多种持久化策略。包括基于循环冗余校验（CRC）的数据校验机制、事务日志（Transactional Logging）在嵌入式文件系统中的应用，以及使用EEPROM或FRAM进行关键配置参数的冗余备份与“双份写”策略，确保系统在重启后能恢复到最近一次有效状态。 3. 异常处理与调试框架： 教授开发者如何构建一个“自诊断”的软件框架。这包括系统状态机的设计，实时状态监控点的建立，以及如何高效地捕获和记录系统级异常（如总线错误、非法指令）。重点讲解了如何设计一个非侵入式（Non-intrusive）的故障日志记录机制，该机制能在系统即将崩溃前，将关键的寄存器上下文和内存快照安全地存储起来，供后续离线分析。 第三部分：抗干扰硬件设计深化与布局艺术 本部分回归硬件层面，但专注于高阶的布局和布线技巧，这些是直接决定系统抗噪能力的关键因素。 1. PCB层叠结构与平面规划： 详细分析了四层板、六层板乃至更多层板的优化堆叠结构对信号完整性和EMC性能的影响。强调了信号层、电源层和地层之间的紧密耦合关系，以及如何通过控制阻抗匹配来减少反射和串扰。 2. 关键信号隔离与屏蔽技术： 针对系统中敏感的模拟前端（如ADC/DAC）和高速数字核心之间的隔离，提出了具体的物理布局要求。包括：如何使用“死区（Keep-out Zone）”来隔离不同功能区块；如何利用“分割地平面”的艺术，在保证数字地和模拟地参考一致性的前提下，有效阻止高频数字噪声回流至敏感模拟电路。 3. 连接器与I/O口的防护设计： 连接器是系统最容易受到外部瞬态过电压和静电放电（ESD）攻击的薄弱点。本书系统地介绍了瞬态抑制二极管（TVS Diodes）的选择原则、保护电路的布局阻抗控制，以及共模扼流圈（Common-Mode Chokes）在差分信号线上的正确应用，以抑制共模噪声的传入。 第四部分：系统级测试、验证与寿命加速老化 本书最后一部分强调了设计完成后至关重要的验证环节。 1. 结构化抗干扰测试方法： 介绍了如何基于风险分析（Risk Analysis）设计测试用例，而非仅仅遵循标准。重点阐述了注入式测试（Fault Injection Testing）在高可靠性系统中如何模拟真实世界中的瞬态事件（如电源跌落、瞬时过流、外部射频脉冲），并验证系统的恢复能力。 2. 热设计与可靠性关联： 探讨了热应力作为加速老化因素对半导体器件寿命的影响。介绍了通过热仿真（Thermal Simulation）优化PCB散热路径，确保关键芯片（如MCU、FPGA）的结温（Junction Temperature）处于安全裕度内，从而实现系统寿命的有效提升。 本书面向具有一定微控制器或嵌入式基础，致力于开发工业级、医疗级或其它对可靠性有极高要求的产品的专业人士。它将理论深度、工程经验与前沿技术融合，提供了一个从芯片选型到系统部署全生命周期的鲁棒性设计蓝图。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆