单片机原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:清华大学出版社

作者:张洪润/张亚凡张亚凡

出品人:

页数:308

译者:

出版时间:2005-4

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302101550

丛书系列:

图书标签:

• ，图书
• 高等学校教材
• 单片机
• 单片机
• 嵌入式系统
• 原理与应用
• 电子技术
• 微控制器
• C51
• 汇编语言
• 硬件设计
• 实践教程
• 电子工程

现代控制系统设计与实现 ——基于嵌入式平台的实时优化策略 --- 图书信息： 书名： 现代控制系统设计与实现 副标题： 基于嵌入式平台的实时优化策略 作者： [此处可填写虚构的资深工程师或教授姓名] 出版社： [此处可填写专业的科技出版社名称] ISBN： [此处可填写虚构的ISBN] 页数/开本： 约600页，16开 --- 内容简介 （总述：本书并非专注于微控制器（MCU）本身的底层架构、汇编语言编程或寄存器级硬件操作，而是将微控制器视为一个先进的、可编程的高性能实时计算节点，聚焦于如何利用这些节点构建、部署和优化复杂的现代控制算法。） 本书系统性地阐述了如何将先进的控制理论与现代嵌入式系统技术相结合，设计、实现和部署高性能、高可靠性的闭环控制系统。全书内容紧密围绕“系统化设计流程”、“实时性保证”和“算法的硬件高效映射”展开，旨在为读者提供一套从理论建模到硬件部署的完整工程化解决方案。 第一部分：现代控制理论基础与系统建模（理论基石） 本部分回顾了传统控制理论的局限性，重点引入了现代控制领域的核心方法论，为后续的嵌入式实现打下坚实的数学基础。 第一章：现代控制理论概述与系统描述 深入探讨了状态空间表示法（State-Space Representation）在多输入多输出（MIMO）系统建模中的优势。详细分析了线性时不变（LTI）系统和线性时变（LTV）系统的结构特性，并引入了非线性系统的泰勒展开近似与雅可比线性化方法，这是在资源受限环境下应用先进算法的前提。 第二章：最优控制与性能指标 聚焦于如何量化“优异”的控制性能。详细讲解了LQR（Linear Quadratic Regulator）的设计原理及其在连续时间和离散时间系统中的应用。此外，本书投入大量篇幅讨论了性能指标的约束条件，包括饱和约束、执行器限制以及关键性能指标（如超调量、稳态误差、带宽）的量化设计。 第三章：鲁棒性分析与控制 在实际工程中，模型的不确定性和外部扰动是不可避免的。本章重点剖析了$H_{infty}$ 控制的基本思想，即在最坏情况扰动下，如何保证系统的性能边界。同时，介绍了滑模控制（SMC）作为一种高鲁棒性、对参数变化不敏感的经典非线性控制策略的实现要点。 第二部分：嵌入式实时计算平台选择与架构（硬件平台支撑） 本部分将视角从纯粹的数学模型转向实际的计算硬件，但强调的侧重点在于实时处理能力和数据吞吐量，而非底层微处理器或存储器的细节。 第四章：实时操作系统（RTOS）选型与资源管理 详细比较了主流的嵌入式实时操作系统（如VxWorks, FreeRTOS, QNX）在任务调度策略（如EDF、RMS）、中断延迟和上下文切换开销方面的差异。本书强调如何基于控制系统的最苛刻时间约束（Worst-Case Execution Time, WCET）来选择和配置RTOS，确保算法的确定性执行。 第五章：高性能数据采集与接口设计 现代控制系统需要快速、精确地获取环境信息。本章专注于高精度模数转换器（ADC）的同步采样技术，讨论了DMA（直接内存存取）在高效数据流传输中的作用，以避免CPU在数据搬运上浪费宝贵的周期。内容涵盖了传感器数据预处理（如数字滤波器的快速实现）。 第六章：并行计算与异构架构应用 针对复杂的模型预测控制（MPC）或大规模自适应控制算法，单核CPU往往不足以满足实时性要求。本章探讨了如何利用FPGA（现场可编程门阵列）和GPU（图形处理器）进行控制器的部分加速，特别是针对矩阵运算和快速傅里叶变换（FFT）的硬件优化映射方案。 第三部分：算法的离散化、量化与实时部署（工程落地） 这是本书的核心，讲解如何将连续时间的控制理论模型，转化为可在嵌入式处理器上高效、稳定运行的离散化代码。 第七章：离散化方法与精度损失分析 详细阐述了零阶保持（ZOH）、一阶保持（FOH）以及双线性变换在系统离散化中的适用场景和局限性。关键内容是量化误差分析：如何在有限的位宽（如32位浮点数或定点数）下，评估和控制因数值表示精度不足而导致的控制性能下降。 第八章：模型预测控制（MPC）的嵌入式实现 MPC是现代优化控制的代表，但其在线求解的计算复杂度极高。本章提供了增量式MPC的推导，并重点介绍了二次规划（QP）求解器在嵌入式平台上的高效实现策略，包括： 1. 稀疏矩阵存储优化。 2. 利用固定点运算库加速迭代过程。 3. 采用迭代求解器（如内点法或梯度下降法）的有限步截断策略，以满足周期性调度的要求。 第九章：自适应控制与参数辨识的实时性保障 对于系统参数随时间变化的场合，需要嵌入自适应算法（如LMS、RLS）。本章关注如何设计"慢速"（参数更新）与"快速"（控制律计算）任务之间的解耦与优先级划分，确保快速控制环路不会被耗时的参数辨识过程所阻塞。讨论了基于卡尔曼滤波（KF）的在线参数估计在资源受限环境下的简化版本。 第四部分：系统验证、调试与安全（可靠性保证） 第十章：硬件在环（HIL）与软件在环（SIL）仿真 强调控制系统在部署前的严格测试流程。详述了如何构建一个高保真度的物理模型环境（HIL），用于测试嵌入式控制器在极端工况下的响应。对比了SIL仿真中时间步长离散化误差与HIL中信号调制的真实延迟的差异分析方法。 第十一章：故障诊断与容错机制 讨论了在关键任务控制系统中，如何设计在线状态监测与异常检测算法。内容包括：利用残差分析实时判断传感器故障或模型偏差，并实现控制权的安全切换机制（如切换至预设的鲁棒控制器或进入安全停机模式）。 --- 本书特色： 1. 理论与工程的紧密结合： 不满足于对控制理论的纯数学推导，而是每一理论章节后都有具体的“嵌入式实现考量”小节。 2. 面向性能的优化： 始终将“实时性”、“确定性”和“计算效率”作为核心衡量标准，指导算法的选择与简化。 3. 前沿技术涵盖： 涉及了当前工业界广泛应用的MPC、鲁棒控制在嵌入式平台上的实际部署挑战与解决方案。 适用对象： 本书适合高等院校自动化、电子工程、计算机工程等专业的高年级本科生和研究生，以及从事工业自动化、机器人、航空航天、汽车电子等领域，需要将复杂控制算法落地到实时嵌入式系统中的高级工程师和研发人员。阅读本书前，建议具备线性代数和基础自动控制原理的知识背景。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的印刷质量和内容深度给我带来了不小的惊喜。很多同类书籍在涉及到数据手册级别的细节时，往往处理得比较草率，或者干脆直接复制粘贴官方文档，读起来晦涩难懂。这本书的作者显然是下了苦功的，他们将那些冗长、枯燥的芯片数据手册内容，用自己的语言和图示进行了系统化的重构和优化。例如，在讲解中断向量表和优先级管理时，作者用一个非常形象的比喻——一个繁忙的工厂调度中心——来阐述不同中断的响应机制，这比单纯罗列地址寄存器要容易理解和记忆得多。此外，书中插图的质量非常高，电路图清晰准确，时序图逻辑分明，很多复杂的信号交互过程，通过图示能一目了然。这种对细节的极致追求，体现了作者对教学质量的尊重，也确保了我们这些读者在实践中能够少走很多弯路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解风格简直是一股清流，那种“不讲虚的，只谈干货”的态度让人耳目一新。我以前看的很多资料，光是引言部分就能写上十几页，最后发现核心知识点就那么几个，看得人昏昏欲睡。然而，这本《单片机原理及应用》一开篇就直奔主题，直接通过一个非常经典的最小系统搭建案例来引入概念，效率高得惊人。作者在文字描述上非常精炼，每一个句子似乎都经过了反复推敲，没有一个多余的形容词或修饰语。这种极致的效率，对于需要快速掌握技能的工程师来说简直是福音。我尤其欣赏它在软件设计部分的处理。它没有局限于某一个特定的IDE或编译器，而是提供了大量基于底层寄存器操作的代码示例，这使得读者能够更灵活地将学到的知识迁移到不同的开发环境中去。读完第三章后，我立刻动手在开发板上实现了好几个基础的I/O控制程序，那种掌控硬件的成就感，是单纯看理论书籍无法体会的。它的价值在于提供了一套可以即刻投入实践的知识框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的最大感受是它兼顾了“深度”与“广度”，并且在技术演进的脉络中保持了一种难得的中立性。它没有偏执地推崇某一种特定的开发工具链或芯片系列，而是聚焦于那些跨越不同平台的、不变的底层原理。无论你未来是使用ARM架构还是其他微控制器，这本书中所阐述的关于存储器映射、总线仲裁、I/O端口操作的核心思想都是相通的。这种教学理念非常高明，它培养的不是某个特定芯片的“操作员”，而是具备系统思维的“工程师”。书中对不同工作模式（如低功耗模式、休眠唤醒）的分析非常透彻，特别是对功耗管理的探讨，放在当下这个追求能效比的时代显得尤为重要。读完之后，我感觉自己对整个嵌入式系统的架构都有了一个更宏观的认识，不再满足于只会调用库函数，而是能够自信地去阅读Datasheet，并理解其背后的设计哲学。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职人员，业余时间学习这方面知识，时间碎片化严重，所以对书籍的“可检索性”和“知识点独立性”要求极高。这本书在这方面做得非常出色。它的章节划分和标题拟定，都充满了实用主义色彩。当你需要快速查找某一特定外设（比如串口通信或ADC转换）的配置流程时，可以直接定位到对应章节，内容组织得就像一本精心编写的参考手册。更棒的是，每一章的末尾都有一个“关键概念回顾”和“常见错误排查”的小节，这简直是救命稻草。很多时候，我们忘记的不是原理本身，而是那些在实际操作中容易忽略的边界条件或初始化顺序。通过这些总结，我能够迅速地将理论知识与实际项目中遇到的问题对号入座，极大地提高了学习的效率和解决问题的速度。这本书不光是知识的载体，更像是一位经验丰富的导师，在你迷茫时提供精准的导航。

评分☆☆☆☆☆

这本书拿到手里，首先被它厚实的封面和精美的装帧吸引了。那种老派的理工科书籍质感，让人立刻感受到内容的扎实。我本来是带着一种“试试看”的心态开始翻阅的，毕竟现在市面上很多教材都追求花哨的排版和零散的知识点，真正能沉下心来系统讲解基础原理的已经不多了。这本书的结构设计非常合理，从最底层的硬件基础开始，逐步深入到指令集、中断处理乃至外设接口，逻辑链条清晰得让人安心。特别是对于初学者而言，作者并没有直接抛出复杂的应用案例，而是花费大量的篇幅去剖析每一个寄存器、每一个时序图背后的物理意义，这对于打牢根基至关重要。我记得在讲解定时器/计数器模块时，作者不仅给出了C语言的抽象描述，还配有汇编层面的伪代码分析，让我第一次真正理解了硬件是如何“思考”的。这种由表及里的讲解方式，极大地减少了我在后续调试中遇到的困惑。如果说有什么可以改进的地方，或许是某些高级应用的章节略显简略，但瑕不掩瑜，作为入门和进阶的桥梁性教材，它无疑是上乘之作。

评分☆☆☆☆☆

通过90个实例和20个上机实验全面讲述单片机技术原理和最新应用，很实用。

评分☆☆☆☆☆

通过90个实例和20个上机实验全面讲述单片机技术原理和最新应用，很实用。

评分☆☆☆☆☆

通过90个实例和20个上机实验全面讲述单片机技术原理和最新应用，很实用。

评分☆☆☆☆☆

通过90个实例和20个上机实验全面讲述单片机技术原理和最新应用，很实用。

评分☆☆☆☆☆

通过90个实例和20个上机实验全面讲述单片机技术原理和最新应用，很实用。