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出版者:國防工業齣版社

作者:李肇慶

出品人:

頁數:331

译者:

出版時間:2004-1

價格:29.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787118033717

叢書系列:

圖書標籤:

• 串行通信
• 串口
• RS-232
• RS-485
• 數據傳輸
• 嵌入式係統
• 硬件編程
• 工業控製
• 通信協議
• 單片機

現代電子係統中的數據傳輸：從基礎到前沿 本書全麵深入地探討瞭電子設備之間進行數據通信的核心技術，聚焦於現代電子係統中數據流動的原理、實現、優化與未來趨勢。它旨在為電子工程師、嵌入式係統開發者以及對底層通信機製感興趣的技術人員提供一個清晰、詳盡且實用的知識框架。 本書的結構設計旨在引導讀者從最基礎的通信概念齣發，逐步深入到復雜的係統集成與新興技術應用。 第一部分：數據通信的基石與理論模型 本部分奠定瞭理解所有數字通信係統的理論基礎。 數字信號的本質與錶示： 詳細闡述瞭二進製、編碼（如曼徹斯特編碼、8b/10b編碼）在物理層傳輸中的作用，以及如何將邏輯信號轉化為適閤傳輸的電信號。深入探討瞭電平標準（如TTL、CMOS、LVDS）的電壓特性、驅動能力及噪聲容限。 傳輸介質的物理特性： 分析瞭不同物理介質（雙絞綫、屏蔽綫、光縴）的信號衰減、串擾（Crosstalk）、反射（Reflection）等關鍵參數。重點講解瞭阻抗匹配在保證信號完整性（SI）中的核心地位，以及如何通過設計實踐（如PCB走綫、連接器選擇）來最小化信號失真。 異步與同步傳輸機製： 對比瞭兩種基本時序控製方法的優缺點。在異步部分，詳細解析瞭起始位、停止位、奇偶校驗的實現細節及其在低速、點對點通信中的應用；在同步部分，闡述瞭時鍾恢復（Clock Recovery）的重要性，以及如何利用幀同步和比特同步技術實現高速、可靠的數據塊傳輸。 第二部分：片上係統（SoC）與片間通信協議棧 本部分是本書的核心內容，詳細解析瞭當前主流的片級和闆級通信協議，涵蓋瞭其硬件實現細節和軟件接口編程。 SPI（串行外設接口）的高速應用： 深入剖析瞭SPI的三綫（或四綫）通信協議，重點講解瞭主/從模式的切換、時鍾極性（CPOL）和時鍾相位（CPHA）的四種組閤對數據捕獲的影響。探討瞭如何在多設備選擇（CS/SS）場景下優化總綫利用率，以及在實時數據采集係統中如何利用DMA（直接內存訪問）加速SPI數據吞吐量。 I²C（集成電路總綫）的多主控與尋址： 詳盡描述瞭I²C的“綫與”（Wired-AND）特性、仲裁機製（Arbitration）在多主控環境下的作用。本書提供瞭豐富的實例，演示如何高效地管理7位和10位地址空間，處理時鍾拉伸（Clock Stretching）和錯誤檢測流程。 通用異步收發傳輸器（UART）的現代化配置： 盡管曆史悠久，UART在調試和配置接口中依然不可或缺。本部分超越瞭基礎的波特率設置，探討瞭RS-232、RS-422和RS-485標準之間的電氣差異，以及如何利用RS-485實現多節點半雙工或全雙工網絡通信，尤其關注其在工業現場總綫中的部署。 第三部分：高速數據鏈路與總綫架構 本部分關注於現代計算機係統和高性能嵌入式平颱中，用於設備間高速互聯和內存訪問的復雜總綫結構。 PCI Express (PCIe) 的拓撲結構與事務層： 係統分析瞭PCIe的分層架構（TLP, DLLP, PHY），重點講解瞭數據包的封裝、路由和事務序列化。詳細闡述瞭鏈路訓練（Link Training）過程、速率協商機製，以及如何理解和調試Lane Reversal與CRC校驗錯誤。 USB（通用串行總綫）的設備類與數據流控製： 覆蓋瞭從USB 1.1到最新的高速標準（如USB 3.x/4.0）的演變。內容涵蓋瞭設備枚舉過程、端點（Endpoint）的配置、以及四種數據傳輸類型（控製、批量、中斷、同步）的流量控製策略。本書特彆提供瞭針對嵌入式主機（如樹莓派或特定SoC）上USB驅動程序接口的實踐指南。 網絡接口（Ethernet）在嵌入式係統中的應用： 探討瞭MAC層和PHY層的工作原理，著重於嵌入式設備如何實現快速以太網（Fast Ethernet）和韆兆以太網（Gigabit Ethernet）。內容包括MII/RMII接口配置、ARP解析過程的初步理解，以及如何使用LWIP等輕量級TCP/IP協議棧。 第四部分：係統集成、性能優化與故障排除 本部分著重於將理論知識應用於實際工程問題，提升係統的可靠性和效率。 信號完整性與電源完整性（SI/PI）的協同設計： 講解瞭串擾、反射、EMI/EMC對數據流的實際影響。提供瞭PCB設計準則，包括地平麵（Ground Plane）的完整性、電源去耦電容的選擇與布局，以及屏蔽和濾波技術的應用，確保高速數據在闆級傳輸中不産生誤碼。 錯誤檢測與糾正機製（EDC/ECC）： 深入探討瞭校驗和（Checksum）、循環冗餘校驗（CRC）的數學原理及其在不同協議中的應用。對於更高級的係統，講解瞭前嚮糾錯（FEC）的基礎概念，以及如何在存儲器接口中應用ECC來提高數據可靠性。 實時係統中的數據流調度與延遲分析： 針對嵌入式實時操作係統（RTOS）環境，分析瞭中斷延遲、上下文切換對數據傳輸實時性的影響。介紹瞭如何使用硬件加速器（如DMA控製器）來卸載CPU負擔，從而保證關鍵數據流的最低延遲和最高吞吐量。 本書通過大量的圖錶、時序圖、電路示意圖和實際的協議分析儀捕獲示例，力求將抽象的通信概念轉化為直觀的工程實踐知識。它強調的不是單一協議的曆史沿革，而是在特定應用場景下，如何選擇、配置、集成和優化不同的數據傳輸技術棧，以滿足現代電子産品對帶寬、延遲和穩定性的嚴苛要求。

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