现场总线技术及应用教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业

作者:王永华

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:2007-1

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787111205296

丛书系列:

图书标签:

• 项目管理
• 现场总线
• 工业通信
• 自动化
• PLC
• CAN总线
• Modbus
• Profibus
• EtherCAT
• 传感器
• 网络技术

《嵌入式系统设计与实践》 内容提要： 本书全面深入地探讨了嵌入式系统的设计、开发与应用，旨在为读者构建扎实的理论基础和丰富的实践经验。全书结构清晰，内容涵盖了从基础理论到前沿技术的多个层面，特别注重工程实践中的问题分析与解决方案。 第一部分：嵌入式系统基础 第一章：嵌入式系统概述与发展趋势 本章首先界定了嵌入式系统的概念、特点及其在现代工业、消费电子、医疗健康等领域的广泛应用。详细阐述了嵌入式系统的基本组成，包括处理器、存储器、输入/输出接口和软件栈。随后，深入剖析了当前嵌入式技术的主要发展趋势，如物联网（IoT）的兴起、边缘计算的崛起、低功耗设计的重要性以及安全性需求的日益增强。通过对经典案例的分析，帮助读者建立对整个技术生态系统的宏观认识。 第二章：嵌入式微处理器核心技术 重点介绍嵌入式系统中最常用的处理器架构，如ARM Cortex-M系列和RISC-V架构。详细讲解了CPU的工作原理、指令集架构（ISA）的特点，以及流水线、缓存、中断机制等核心概念。针对实际开发，本章提供了针对不同内核的资源配置和性能评估方法。同时，对比分析了微控制器（MCU）与微处理器（MPU）在资源限制和应用场景上的差异。 第三章：存储器技术与内存管理 本章系统阐述了嵌入式系统中常用的存储器类型，包括易失性存储器（SRAM、DRAM）和非易失性存储器（NOR Flash、NAND Flash、EEPROM）。重点讲解了存储器的时序特性、读写操作流程，以及如何根据应用需求进行存储器选型和容量规划。在内存管理方面，深入探讨了分区、碎片整理、内存映射等技术，特别是针对资源受限环境下的内存优化策略。 第四章：中断系统与实时性 实时性是嵌入式系统的核心要求之一。本章聚焦于中断系统的设计与实现，详细解析了中断的产生、处理流程、优先级管理和上下文切换机制。讲解了硬实时与软实时的区别，并介绍了用于保证系统确定性响应时间的技术，如中断延迟分析和避免临界区的技术。 第二部分：嵌入式软件开发 第五章：嵌入式C/C++编程规范与技巧 C语言作为嵌入式开发的主流语言，本章着重讲解了面向嵌入式环境的编程实践。内容包括指针的精细控制、位操作的应用、易错陷阱的规避、以及内存分配与释放的安全性问题。同时，引入C++在嵌入式系统中的应用，如面向对象编程在大型嵌入式软件架构中的优势，以及如何利用C++特性在保持效率的同时提高代码的可维护性。 第六章：设备驱动程序设计 设备驱动是连接硬件与上层应用的关键桥梁。本章详细讲解了通用硬件接口的驱动开发方法，如GPIO、定时器、ADC/DAC。针对I/O操作，深入分析了轮询、中断驱动和DMA（直接存储器访问）三种工作模式的优缺点及适用场景。提供了编写可移植、健壮的驱动程序的实践指导。 第七章：嵌入式操作系统（RTOS）原理与应用 本章深入剖析了实时操作系统的核心机制。内容涵盖任务管理（创建、调度、同步、通信）、时间管理、资源管理（信号量、互斥锁、消息队列）等关键模块。通过对比FreeRTOS、RT-Thread等主流RTOS的内核特性，指导读者如何根据项目需求选择合适的OS，并掌握其API调用和系统调试方法。 第八章：嵌入式系统调试与测试 高质量的嵌入式产品离不开高效的调试手段。本章介绍了硬件调试工具（如JTAG/SWD调试器、逻辑分析仪）的使用方法，并详细阐述了软件调试技术，包括断点设置、单步执行、寄存器查看和内存跟踪。同时，讲解了嵌入式系统特有的测试方法，如单元测试、集成测试、以及覆盖率分析，确保代码的可靠性。 第三部分：嵌入式系统通信与接口 第九章：串行通信协议详解 本章系统地介绍了嵌入式系统中常见的低速和中速串行通信协议，包括UART、SPI和I2C。针对每种协议，详细解释了其物理层结构、数据帧格式、主从设备配置和时序图。重点在于如何正确配置波特率、时钟极性和相位，以及在复杂多设备连接中的仲裁机制。 第十章：网络通信与嵌入式以太网/Wi-Fi 随着联网需求的增加，本章侧重于嵌入式设备的网络接入技术。讲解了TCP/IP协议栈在嵌入式环境中的裁剪和移植，介绍了LwIP等轻量级TCP/IP协议栈的架构。针对硬件实现，详细论述了以太网MAC/PHY的接口配置，以及Wi-Fi模块（如ESP系列）的AT指令控制和应用开发流程。 第十一章：数据采集与模数转换 本章关注如何准确、可靠地从物理世界获取数据。详细介绍了模数转换器（ADC）的原理，包括采样定理、量化误差、参考电压选择。探讨了过采样、欠采样等高级技术，以及如何通过软件滤波（如均值滤波、卡尔曼滤波）提高采集信号的质量，并讲解了与微控制器的高速数据交换接口。 第四部分：高级主题与工程实践 第十二章：电源管理与低功耗设计 在便携式和电池供电的设备中，功耗控制至关重要。本章深入分析了嵌入式系统的功耗来源，包括动态功耗和静态功耗。讲解了各种低功耗模式（如睡眠模式、深度休眠）的配置与唤醒机制。同时，介绍了电源管理IC（PMIC）的基本功能和使用方法，以及软件层面的功耗优化策略，如动态调频调压（DVFS）。 第十三章：嵌入式系统安全性基础 随着系统复杂性和互联性的提高，安全防护成为不可或缺的一环。本章介绍了嵌入式系统面临的主要安全威胁，包括代码篡改、物理篡改和侧信道攻击。讲解了加密算法（如AES、SHA）在硬件加速器中的应用，以及安全启动（Secure Boot）和固件升级（OTA）的安全机制。 第十四章：项目案例分析与系统集成 本章通过两个贴近实际的综合项目案例，展示了如何将前述的知识点融会贯通。案例一侧重于工业控制系统的实时数据采集与反馈；案例二则聚焦于一个基于物联网的智能终端设计，涉及传感器数据处理、本地协议栈（如MQTT）封装和云端通信。通过详细的系统架构图、模块划分和接口设计，指导读者完成从需求分析到最终产品集成的全流程。 附录：常用开发工具链与参考手册 提供主流交叉编译工具链（GCC for ARM）的配置指南，以及常用调试工具（如Segger J-Link, ST-Link）的使用手册索引。附录还收录了常用寄存器操作的速查表和必要的数学公式。

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这本书的封面设计真是太吸引人了，深邃的蓝色背景搭配科技感十足的线条，让人一眼就能联想到那些在工业自动化领域默默工作的“神经系统”。拿到手里，沉甸甸的，厚实的纸张传递出一种扎实的专业感，翻开第一页，那种纸质的触感就像是开启了一段探索未知世界的旅程。我一直对工业控制系统背后的原理充满好奇，尤其是那些能够让不同设备无缝连接、高效通信的技术。这本书的标题就点出了我的兴趣所在——“现场总线技术”。我脑海中浮现出的是各种工厂车间里，错综复杂的线缆被一种更智能、更高效的方式所取代的场景。我想知道，究竟是什么样的技术，能够让这些原本独立的机器设备，像有了思想一样，互相理解、协同工作。这种技术的出现，无疑是工业迈向智能化、数字化的关键一步。这本书会不会像一本秘籍，为我揭开这些工业“大脑”的奥秘呢？我非常期待能在书中找到答案，了解这些“看不见”的通信网络是如何构建起来的，它们在现实世界中是如何发挥作用的，又将如何引领未来的工业发展方向。

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读完这本书，我感觉自己仿佛置身于一个庞大而精密的工业心脏。作者以一种非常直观的方式，将原本可能枯燥的技术语言，转化成了生动的故事和案例。我印象最深刻的是关于Profibus和CAN总线的对比分析，那种条理清晰的讲解，就像是为我量身定制了一份详尽的指南，让我能够清晰地理解它们各自的优势、适用场景以及在实际项目中如何进行选择和集成。书中对于各种总线协议的内部工作机制的剖析，也让我茅塞顿开，不再仅仅停留在“知道有这么个东西”的层面，而是开始理解其背后的逻辑和设计哲学。尤其是关于实时性、可靠性和诊断功能的阐述，让我深切体会到现场总线技术在工业控制中的重要性。它们不仅仅是数据的传输通道，更是保障生产流程稳定运行、提升效率的关键。这本书对于我理解自动化生产线的“幕后英雄”起到了至关重要的作用，让我看到了技术如何驱动着现代工业的进步，也让我对未来自动化技术的发展有了更深的期待。

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坦白说，一开始拿到这本书，我有些担心它会过于理论化，难以理解。毕竟“现场总线”听起来就充满了专业术语，而我并非科班出身。但是，这本书的编排方式却给了我很大的惊喜。作者并没有一开始就抛出艰深的理论，而是从最基础的概念入手，循序渐进地引导读者进入现场总线技术的殿堂。每一章节都配有清晰的图示和示意图，将抽象的概念具象化，让我这个“小白”也能看得津津有味。我特别喜欢书中关于不同应用场景的案例分析，比如在汽车制造、电力系统、楼宇自动化等领域的实际应用，让我能够直观地感受到现场总线技术是如何解决现实问题的。它不仅仅是理论的堆砌，更是解决实际工程挑战的有力工具。这本书让我对现场总线技术有了更全面的认识，也激发了我进一步学习和探索的兴趣，让我觉得这个领域并非遥不可及，而是充满着无限可能。

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这本书的语言风格非常接地气，一点也不像我之前读过的某些技术书籍那样，晦涩难懂，令人望而却步。作者仿佛是一位经验丰富的工程师，在和我们这些初学者分享他的宝贵经验。他不仅仅是机械地罗列技术规范，而是用一种非常生动、形象的比喻来解释复杂的原理。比如，在讲解数据帧的构成时，他会将其比作一封带有特定格式的信件，每一部分都有其特定的含义和作用，这让我瞬间就理解了数据传输的底层逻辑。书中还穿插了一些非常实用的“小贴士”和“注意事项”，这些都是在书本上难以找到的经验之谈，对于想要将理论知识应用于实践的人来说，无疑是巨大的财富。这本书让我感觉到，学习技术不应该是枯燥乏味的，而可以是一种充满乐趣和启发的探索过程。它让我看到了技术背后的人性化关怀，也让我对未来的学习之路充满了信心。

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我一直在寻找一本能够系统性地梳理现场总线技术发展脉络和未来趋势的书籍，而这本书恰好满足了我的需求。它不仅仅停留在对现有技术的介绍，更重要的是，它对未来工业自动化领域的发展方向进行了深入的探讨。书中关于物联网（IoT）与现场总线技术的融合，以及下一代总线技术的预测，都让我耳目一新。作者的见解独到，既有深厚的理论功底，又不乏前瞻性的思考。我尤其欣赏书中对于不同总线技术在不同行业应用时所面临的挑战和机遇的分析，这为我理解行业发展提供了新的视角。这本书让我意识到，现场总线技术并非一成不变，而是在不断地演进和革新，以适应日益复杂的工业需求。它是一本既有深度又有广度的书籍，对于想要了解现场总线技术的现在与未来的人来说，绝对是不可多得的读物。

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