可编程序控制器实训教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:重庆大学

作者:胡文金

出品人:

页数:189

译者:

出版时间:2007-8

价格:19.00元

装帧:

isbn号码:9787562440659

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 可编程控制器
• 实训
• 工业控制
• 自动化
• 电气工程
• 技术教程
• 实践教学
• 单片机
• 传感器

现代电子系统设计与应用：基于FPGA的实践指南 图书简介 本书旨在为电子工程、自动化控制及相关领域的学习者和工程师提供一套全面、深入且高度实践性的电子系统设计与实现教程。聚焦于现场可编程门阵列（FPGA）这一核心技术，本书不仅涵盖了数字逻辑设计的基础理论，更强调了如何将这些理论高效地转化为实际可运行的硬件系统。 第一部分：FPGA技术基础与开发环境 本部分将读者引导进入现代电子系统设计的核心——FPGA技术的世界。首先，详细介绍了FPGA的内部结构、与传统微处理器和ASIC的主要区别，以及其在高速数据处理、并行计算和实时控制中的独特优势。 FPGA器件架构解析： 深入剖析查找表（LUT）、触发器、块RAM（BRAM）、数字信号处理模块（DSP Slice）以及高速输入/输出（I/O）缓冲区的内部工作原理和配置方法。我们将探讨不同系列FPGA（如Xilinx 7系列、Intel Stratix/Cyclone系列）在资源配置上的异同。 开发流程与工具链： 详细介绍从设计输入到最终芯片烧录的完整流程。重点讲解主流EDA工具的使用，包括原理图输入、硬件描述语言（HDL）代码编写、综合（Synthesis）、布局布线（Place & Route）以及静态时序分析（STA）。我们将使用行业标准工具链，提供详尽的操作步骤和常见错误排查指南。 硬件描述语言（VHDL/Verilog）进阶： 侧重于高级设计抽象和模块化编程技巧。内容将超越基础语法，深入探讨如何使用并发和顺序结构实现复杂的控制逻辑、数据通路和状态机。特别强调如何编写可综合（Synthesizable）的代码，确保设计能够高效地映射到FPGA硬件资源上。 第二部分：核心数字逻辑与系统集成 本部分着重于构建现代电子系统中不可或缺的基础模块和高级数据处理结构。 时序逻辑设计与同步化： 详细阐述时钟域交叉（CDC）问题的原理和解决方案，如使用异步FIFO和同步脉冲。深入探讨跨时钟域信号传输中的亚稳态现象及其避免策略，这是设计高速、可靠系统的关键。 存储器接口与管理： 讲解如何高效利用片上存储资源（BRAM、URAM）和外部高速存储器（如DDR3/DDR4 SDRAM）的接口控制。内容包括DDR控制器设计原理、自动刷新机制、数据读写时序的精确控制，以及如何通过IP核生成和定制化接口。 高性能运算模块设计： 聚焦于如何在FPGA上实现高效的并行计算。这包括流水线（Pipelining）技术的应用以提高吞吐量，并行加法器/乘法器的设计，以及定点/浮点运算单元的实现。通过具体案例展示如何通过硬件并行性超越传统软件运算的极限。 总线架构与片上互联： 介绍常见的片上总线标准，如AXI（Advanced eXtensible Interface）家族（Lite, Full, Stream）。详细解析AXI协议的握手机制、突发传输（Burst Transfer）模式，并指导读者如何搭建一个包含处理器（如MicroBlaze/Nios II）和自定义加速器的SoC（System-on-Chip）平台。 第三部分：嵌入式系统与外设接口实践 本部分将FPGA设计提升到实际应用层面，侧重于如何构建一个功能完备的嵌入式系统。 软核处理器集成与定制： 讲解如何在FPGA内部实例化软核处理器，并利用其可编程性。内容涵盖指令集架构（ISA）的概述，如何通过配置寄存器来定制处理器的功能集（如添加自定义指令加速器），以及连接外部存储器和I/O设备。 标准通信接口实现： 详尽介绍多种串行和并行通信协议的硬件实现。这包括UART、SPI、I2C的控制器设计。对于高速通信，本书将深入讲解PCI Express（PCIe）端点或根端口的协议栈实现，包括链路建立、事务层处理和数据传输机制。 实时信号处理基础： 以数字滤波和快速傅里叶变换（FFT）为例，展示FPGA在信号处理领域的优势。指导读者设计高效的FIR/IIR滤波器结构，并优化FFT算法的硬件实现，以适应实时数据流的需求。 系统验证与调试： 强调设计验证的重要性。介绍基于HDL的仿真方法（如Testbench编写），以及硬件在环（HIL）测试的流程。讲解如何使用FPGA厂商提供的片上逻辑分析仪（如ILA/VIO）对正在运行的硬件进行高效的实时调试和波形捕获。 第四部分：先进主题与未来趋势 本部分探讨FPGA设计的前沿技术和面向特定领域的应用。 高层次综合（HLS）入门： 介绍如何使用C/C++语言描述硬件逻辑，并通过HLS工具自动生成高效的RTL代码。对比HLS和传统HDL方法的优缺点，并提供提升HLS生成代码性能的编程技巧。 资源优化与功耗管理： 讨论在设计阶段如何通过代码优化、资源共享和时钟门控等技术来减小芯片面积和降低动态功耗。对于面向嵌入式和便携式设备的系统设计至关重要。 面向AI加速的硬件架构： 探讨如何设计专门的硬件加速器以应对机器学习推理负载。这包括卷积神经网络（CNN）中核心操作（如乘累加MAC）的并行化实现，以及数据流优化策略。 本书通过大量的实例代码、清晰的流程图和实际案例分析，旨在使用户能够独立完成从概念到原型验证的完整FPGA项目。读者在完成本书学习后，将具备利用FPGA技术解决复杂电子工程挑战的能力。

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作为一个多年从事设备维护的技术人员，我深知工具的重要性。很多教学材料会倾向于介绍当前市场上最主流的品牌，而忽略了许多中小企业依然在使用的一些经典或特定品牌的控制器。这本书的优点在于其在基础理论和编程语言的介绍上，保持了高度的通用性和抽象性，同时在实操案例的选择上，巧妙地融合了不同厂商的编程风格特点。它没有将所有内容都锁定在一个特定的品牌生态系统内，而是侧重于教授那些“通用的PLC思维模式”——例如如何进行状态机设计、如何有效利用中断程序等核心概念。这使得我即便在面对一家采用了略微小众品牌PLC的车间时，也能迅速地将书中学到的方法论迁移过去，并举一反三地解决问题。这种“授人以渔”的教学理念，让这本书的实用价值远超其售价本身，它提供的是一种可以跨越具体硬件限制的知识体系。

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这本关于“可编程控制器实训教程”的书，我刚拿到手的时候，心里就隐隐有些期待。毕竟在自动化领域混久了，深知PLC（可编程逻辑控制器）是工业控制的基石，理论知识再扎实，不动手实践也等于白搭。我原本以为这会是一本枯燥乏味的教科书，充斥着晦涩难懂的电气原理和梯形图符号，但翻开目录后，惊喜地发现它采用了非常实用的项目驱动式教学方法。书中的案例设计紧密贴合实际生产线上的常见问题，比如简单的流水线控制、物料搬运系统乃至更复杂的伺服定位。作者显然花费了大量心血去打磨这些实践环节，从最基础的输入输出点分配到复杂的程序逻辑构建，每一步都讲解得详实且循序渐进。特别是对于初学者来说，书里配带的仿真软件操作指南和硬件接线图清晰得令人安心，让我这个习惯了老式继电器控制的人，也能迅速切换到现代化的编程思维。读完前几章，我感觉自己就像是站在一个真实的控制柜前，而不是对着一堆冰冷的文字。这种将理论与操作无缝衔接的处理方式，极大地提升了学习的效率和兴趣。

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这本书的装帧和排版设计也令人印象深刻。在阅读技术书籍时，清晰的图文布局至关重要，一个模糊的电路图或者混乱的代码块足以让人前功尽弃。这本教程在这方面做得堪称典范。所有的程序截图都采用了高分辨率的界面展示，关键代码部分使用了粗体或不同颜色进行了高亮区分，使得阅读者可以迅速捕捉到重点，减少了眼睛的疲劳。更值得称赞的是，它似乎考虑到了不同学习环境的需求。书中的每一个实训项目，都附带了详细的软硬件准备清单，甚至连常用的传感器型号和接口规范都有提及，这对于那些计划搭建自己实验平台的读者来说，简直是福音。我个人尤其喜欢它在项目结束后提供的“故障排查与优化建议”章节，这部分内容极大地弥补了纸质教材在动态交互上的不足，通过预设的常见错误场景，教会读者如何像老手一样进行系统性的调试和优化，这种前瞻性的指导价值无可估量。

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说实话，市面上很多号称“实训”的书籍，最后往往沦为简单的手册堆砌，缺少对底层逻辑的深度剖析，读完后感觉学到了一些皮毛，但遇到实际故障时依然束手无策。然而，这本书在“为什么这么做”的解释上做得非常到位。它不仅仅是告诉你“如何编写一个定时器指令”，更深入地探讨了在特定工况下，为什么要选择这个参数范围，以及如果参数设置不当可能导致的潜在风险。这种对“底层逻辑”和“工程思维”的强调，是这本书区别于其他同类教材的亮点。我特别欣赏作者在讲解高级功能块时所采用的类比手法，比如用日常生活的场景来解释数据寄存器和指针的用途，一下子就将抽象的计算机概念拉回到了可感知的层面。对于有一定基础的工程师而言，这本书也能帮助我们查漏补缺，尤其是在处理一些跨品牌PLC的兼容性问题时，书中提供的通用编程范式提供了很好的参考框架。它真的不是一本只适合新手的书，更像是一本帮助你从“会用”迈向“精通”的过渡指南。

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我很少对一本技术书籍写下如此详尽的评论，但这本《可编程控制器实训教程》确实激发了我重新审视自己PLC技能体系的动力。最让我感到惊喜的是，它没有回避工业控制中那些“灰色地带”——例如如何处理程序的可读性、如何进行版本控制以及在团队协作中如何规范化编程习惯。这些内容往往是课堂教学或简易手册所忽略的“软技能”。书中专门有一章讨论了如何编写“可维护性强”的代码，而不是仅仅“能跑起来”的代码，这对于提升整个团队的工程质量有着深远的影响。作者在强调技术操作的同时，并未牺牲对工程伦理和规范的重视，这使得这本书不仅是一本操作指南，更像是一本职业素养的启蒙读物。对于任何希望在自动化控制领域走得更远、更专业的人来说，这本书绝对是书架上不可或缺的重量级藏品。

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