基于ARM的电动机控制技术

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页数:414
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出版时间:2008-8
价格:25.00元
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isbn号码:9787508368092
丛书系列:
图书标签:
  • 工业电机控制
  • 基于ARM的电动机控制技术
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具体描述

《电动机智能化控制技术丛书•基于ARM的电动机控制技术》主要内容:ARM芯片普遍应用于无线通信、消费电子、网络应用和工业控制领域,以其丰富的片上资源和灵活的嵌入式软件系统成为高品质电动机控制系统处理器的理想选择。《电动机智能化控制技术丛书•基于ARM的电动机控制技术》在介绍控制系统组成及编程方法的基础上,重点详解了系统组成及编程的工程实例,内容包括:电动机及其控制和ARM的发展情况、ARM的技术基础,ARM的编程方式与原理、ARM集成开发环境、电动机驱动控制系统、基于ARM的交流永磁同步电动机控制系统、基于ARM的感应电动机控制系统、基于ARM的步进电动机控制系统、基于ARM的直流电动机控制系统、基于ARM的控制系统集成等。

通过《电动机智能化控制技术丛书•基于ARM的电动机控制技术》的学习,读者可以掌握基于ARM微处理器电动机控制系统的基本组成和编程的基本方法。《电动机智能化控制技术丛书•基于ARM的电动机控制技术》可作为高校自动化专业、电气工程与自动化、电气工程及其自动化专业本科以及电力电子与电力传动专业研究生在电动机控制方面的参考书,对从事相关工作的工程技术人员也具有相当的参考价值。

《嵌入式系统原理与实践:从理论到应用》 书籍简介 本书系统深入地介绍了嵌入式系统的基本原理、硬件架构、软件设计方法以及在现代工业和消费电子领域中的广泛应用。全书内容聚焦于构建高效、可靠、低功耗的嵌入式系统,旨在为读者提供从底层硬件理解到上层应用开发的全面知识体系。 第一部分:嵌入式系统基础与微控制器架构 本部分首先为读者奠定坚实的理论基础。我们将详细阐述嵌入式系统的定义、特性(如实时性、资源约束性)及其在物联网(IoT)、汽车电子、医疗设备等领域中的核心地位。 1.1 微控制器(MCU)核心架构解析: 深入剖析主流微控制器家族(如基于Cortex-M系列的内核)的内部结构。重点讲解指令集架构(ISA)、流水线技术、寄存器组、存储器层次结构(SRAM、Flash、EEPROM)的设计理念。我们将详细对比不同位宽(8位、16位、32位)MCU的性能优势与适用场景。 1.2 时钟系统与复位管理: 讲解如何配置高精度内部/外部振荡器(HSI/HSE),PLL(锁相环)在提升系统时钟频率中的作用,以及系统启动时的看门狗定时器(WDT)和电源管理单元(PMU)的初始化流程。理解时钟域的划分对于系统稳定性的重要性。 1.3 中断系统与实时操作系统(RTOS)基础: 中断是嵌入式系统实现事件驱动和实时响应的关键。本书详尽介绍中断的产生、优先级仲裁机制(如嵌套向量中断控制器NVIC),以及中断服务程序(ISR)的设计规范,确保最小化中断延迟。随后,引入实时操作系统(RTOS)的概念,对比不同RTOS内核的调度策略(如抢占式、时间片轮转),为后续的并发编程打下基础。 第二部分:嵌入式系统硬件接口与驱动开发 硬件与软件的有效交互是嵌入式系统的核心挑战。本部分侧重于讲解常用片上外设的原理、寄存器级编程方法及驱动程序的实现。 2.1 通用输入输出(GPIO)与端口控制: 讲解GPIO的基本模式(输入、输出、推挽、开漏),以及如何通过配置寄存器实现输入去抖动、输出电平控制和引脚复用功能。 2.2 定时器/计数器的高级应用: 超越基础的延时功能,本书深入探讨PWM(脉冲宽度调制)在电机驱动、电源管理中的应用,以及输入捕获模式在测量外部信号周期和频率时的精确实现。讨论如何使用通用定时器实现精确的周期性任务调度。 2.3 通信接口协议栈详解: 系统性介绍片上串行通信接口。 UART/USART: 讲解波特率计算、数据帧格式、中断驱动的数据收发流程。 SPI(串行外设接口): 详细解析主/从模式、时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)的四种模式,以及如何高效地进行多设备仲裁。 I2C(两线串行总线): 阐述其地址寻址机制、读写时序、仲裁丢失处理,及其在连接EEPROM、传感器等慢速设备中的应用。 CAN(控制器局域网): 针对嵌入式控制领域,介绍CAN报文的结构、仲裁机制和错误检测机制。 2.4 模数转换(ADC)与数模转换(DAC): 讲解SAR(逐次逼近)ADC的工作原理,包括采样定理、量化误差、参考电压的选择。介绍多通道扫描模式和 DMA 配合下的高速数据采集方案。DAC在产生特定模拟信号波形中的应用。 第三部分:嵌入式软件工程与开发实践 软件架构的选择和良好的编程习惯对嵌入式项目的长期维护至关重要。本部分侧重于软件设计方法和工具链的运用。 3.1 C语言在嵌入式开发中的特性与限制: 回顾C语言的位操作、指针运算、volatile关键字的正确使用,以及如何避免堆内存分配导致的碎片化问题。强调嵌入式编程中对内存访问安全的严格要求。 3.2 固件的编译、链接与烧录: 详细解析交叉编译工具链(Toolchain)的构成,理解编译器(GCC/Clang)的优化选项,以及链接脚本(Linker Script)在定义程序在目标硬件存储器中布局的重要性。讲解JTAG/SWD调试接口的工作原理及固件下载流程。 3.3 嵌入式调试与故障排除技术: 系统介绍硬件调试技术,包括使用逻辑分析仪捕获通信协议时序、使用示波器监测信号完整性。软件层面,深入探讨断点、观察点设置、内存查看、栈跟踪等调试技巧,并提供常见的软件崩溃(如栈溢出、野指针)的诊断流程。 3.4 基于RTOS的任务管理与并发编程: 以FreeRTOS或类似内核为例,详细讲解任务创建、删除、状态切换。重点阐述线程间同步与互斥机制:信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)、消息队列(Message Queue)的设计和使用,以及如何避免死锁和竞争条件。 第四部分:高级主题与系统集成 本部分将视角提升到系统层面,探讨嵌入式系统的高级功能实现与现代趋势。 4.1 存储器管理与文件系统: 介绍外部非易失性存储器(如NOR/NAND Flash)的擦写特性与寿命管理。探讨FATFS等轻量级文件系统的移植与使用,以及日志文件系统在保证数据一致性方面的优势。 4.2 低功耗设计与电源管理: 针对电池供电应用,讲解如何设计低功耗固件。深入分析MCU的睡眠模式(Sleep Mode、Deep Sleep),唤醒源的配置,以及动态频率调节(DVFS)在功耗与性能之间的平衡策略。 4.3 嵌入式网络连接基础: 简要介绍TCP/IP协议栈在嵌入式设备上的实现,包括嵌入式Web服务器的构建与HTTP请求的处理。讨论MQTT等轻量级物联网协议在资源受限设备上的消息收发机制。 结语 本书结构严谨,理论与实践紧密结合。通过大量的代码示例和实验指导,读者将能够掌握设计和实现复杂、可靠嵌入式系统的必备技能,为未来在先进硬件控制、智能设备开发等领域深造打下坚实基础。

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读后感

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用户评价

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我是一名资深嵌入式系统架构师,在多个项目中负责整体系统设计和技术选型。电动机控制是许多嵌入式系统中的关键组成部分,而ARM架构凭借其强大的性能和灵活性,已经成为越来越多复杂电机控制系统的首选平台。我阅读这本书,主要是希望能够获得在ARM平台上进行高性能、高可靠性电机控制系统设计的深入洞察。我特别关注书中关于ARM处理器在实时操作系统(RTOS)环境下的电机控制应用,例如如何利用RTOS的任务调度、信号量、互斥锁等机制,来管理多个电机控制任务,确保系统的实时性和稳定性。我希望书中能够深入探讨如何利用ARM的DMA控制器、中断控制器以及各种片上外设(如高速ADC、多通道PWM、编码器接口)来实现高效的数据采集和精确的控制信号生成。对于一些复杂的控制算法,如场定向控制(FOC)、直接转矩控制(DTC),我希望书中能够提供在ARM平台上进行算法优化、代码实现以及性能调优的详细指导,包括如何利用ARM的DSP指令集或SIMD指令来提升计算效率,以及如何进行代码重构以适应ARM的缓存机制。此外,我还在思考书中是否会涉及一些关于电机控制系统的安全性设计,例如如何防止过载、短路等故障,以及如何实现电机状态的监测和故障诊断,这对于工业级应用至关重要。

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这本书的封面设计虽然简洁,但透着一股专业和厚重感,书名“基于ARM的电动机控制技术”一下子就抓住了我的兴趣点。我是一名从事嵌入式系统开发的工程师,日常工作中经常需要与各种电机打交道,从简单的直流电机到复杂的无刷电机,如何实现精准、高效、稳定的控制一直是我的一个痛点。市面上关于电机的控制理论的书籍不少,但多数要么过于偏重理论推导,要么只讲解通用性的PID控制,缺乏与具体硬件平台结合的实践指导。而ARM架构的MCU凭借其强大的处理能力、丰富的指令集以及广泛的应用,在现代电机控制领域扮演着越来越重要的角色。因此,当看到这本书名时,我内心是充满期待的,希望它能填补我在ARM平台上电机控制方面的知识空白,为我的实际项目开发提供有力的支持。我尤其关注的是书中是否能深入剖析ARM处理器的架构特点与电机控制算法的结合,例如如何利用Cortex-M系列的DSP指令集来加速控制运算,如何高效地利用定时器、ADC、PWM等外设实现精确的信号采集与输出,以及在实时性要求极高的电机控制场景下,如何进行任务调度和中断管理。此外,对于各种主流的ARM开发板,如STM32系列、NXP的LPC系列等,书中是否能提供具体的案例和代码示例,这一点对我来说至关重要,毕竟理论学习最终还是要落实到实践中。如果书中能够详细介绍不同类型电机的控制原理,如步进电机、直流伺服电机、永磁同步电机(PMSM)等的控制方法,并针对每种电机给出基于ARM平台的实现方案,那就太完美了。我迫切地想知道,作者是如何将复杂的控制算法(如FOC、SVPWM等)在有限的ARM资源上进行高效实现的,其中涉及的优化技巧和注意事项是什么。这本书的内容深度和广度,将直接影响到我能否在未来的工作中,更加游刃有余地应对各种电机控制的挑战。

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我是一位对工业自动化领域充满热情的研究生,电动机控制是实现各种自动化功能的核心技术之一。ARM微控制器以其高性能、低功耗和极高的集成度,在现代工业控制系统中扮演着越来越重要的角色。我非常渴望通过阅读《基于ARM的电动机控制技术》这本书,来深入了解ARM架构在高性能电机控制领域的应用。我特别关注书中对不同电机控制策略的讲解,例如,如何利用ARM强大的计算能力来实现复杂的闭环控制算法,如模糊PID、神经网络控制、或者基于模型预测的控制(MPC)。我希望书中能够详细阐述这些先进算法在ARM平台上的实现细节,包括如何对算法进行量化和优化,以适应ARM微控制器的资源限制,并且如何利用ARM的DSP指令集或SIMD指令来提高算法的执行速度,从而实现更精确、更快速的电机响应。此外,我对于书中是否会讲解如何利用ARM的片上外设,如高精度ADC、多通道PWM发生器、编码器接口等,来精确地采集电机运行状态信息,并生成最优的控制信号,这一点非常关键。我还在期待书中能够提供一些实际的应用案例,例如在机器人、无人机、电动汽车等领域的电机控制方案,并给出相应的开发板(如STM32、ESP32等)上的代码示例,这将有助于我理解理论知识在实际工程中的应用。

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我是一名嵌入式软件工程师,在工作中接触过不少微控制器,但对于电机控制这一细分领域,感觉自己还有很大的提升空间。正好最近在做一个需要用到高性能电机控制的项目,市面上相关的书籍也看了不少,但总觉得要么理论过于抽象,要么代码示例不够贴近实际。看到《基于ARM的电动机控制技术》这本书时,眼前一亮,觉得它很有可能解决我的燃眉之急。我非常期待书中能够详细讲解ARM微控制器在电机控制中的应用原理,比如如何利用ARM的ADC模块来采集电机的电流和电压信号,如何利用PWM模块来生成精确的驱动波形,以及如何利用ARM的定时器来精确控制PWM的周期和占空比。更重要的是,我希望书中能够深入剖析一些主流的电机控制算法,例如PID控制、模糊逻辑控制、以及更高级的矢量控制(FOC)等,并且能够提供在ARM平台上实现这些算法的详细步骤和代码示例。我特别关注书中是否会介绍如何利用ARM的DSP指令集或者SIMD指令来加速这些算法的计算,从而提高控制系统的实时性和精度。另外,对于不同类型的电机,如直流电机、无刷直流电机、步进电机、伺服电机等,书中是否会分别给出基于ARM平台的控制方案和开发实例,例如使用STM32系列或者NXP的LPC系列开发板进行演示,这将对我非常有帮助。如果书中还能包含一些关于电机驱动器设计、电源管理以及EMC/EMI方面的考量,那将更加完美。

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我是一名硬件工程师,虽然主要职责是电路设计,但对于能够控制硬件的软件技术也一直保持着浓厚的兴趣。电动机作为工业自动化和消费电子领域不可或缺的执行单元,其控制技术的演进对我有着天然的吸引力。ARM架构的强大和普及,使得基于ARM的电机控制成为了一个热门的研究和应用方向。我希望通过阅读这本书,能够对ARM微控制器在电机控制系统中的角色有一个更清晰的认识。我特别想了解书中是如何将ARM的CPU资源、内存管理和实时操作系统(RTOS)等特性,与电机控制的特定需求相结合的。例如,书中是否会讲解如何为电机控制任务分配合适的优先级,如何进行有效的任务切换和同步,以及如何利用ARM的 cache 和流水线特性来优化代码执行效率。我对于书中关于电机驱动电路与ARM接口的设计细节也很感兴趣,比如如何合理选择驱动芯片,如何处理信号隔离和保护,以及如何进行EMC设计以确保系统的稳定可靠运行。如果书中能够提供一些关于不同类型电机(如BLDC、PMSM、步进电机)的硬件接口设计指南,并给出具体的电路图和元器件选型建议,那将对我非常有价值。我还在思考,书中是否会涉及一些关于电机性能测试和优化的方法,以及如何利用ARM的调试工具来分析和解决实际问题。这本书的内容,能否帮助我更好地理解电机控制系统的整体架构,并为我与软件工程师的协同工作提供理论基础。

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我是一名自由职业者,经常接触到各种传感器和执行器的集成项目,其中电动机的控制是必不可少的部分。我一直在寻找一本能够将ARM微控制器的强大功能与实际电机控制应用相结合的实用指南。这本书《基于ARM的电动机控制技术》正是我想找的。我非常希望书中能够从最基础的ARM开发环境搭建开始,到如何利用ARM的ADC模块读取电机传感器的反馈信号,如何利用PWM模块输出精确的控制脉冲,再到如何实现不同类型电机的速度、位置、扭矩控制。我特别喜欢能够有大量的代码示例,最好是直接可以在常用的ARM开发板(如STM32系列)上运行的,这样我就可以边学边做,快速掌握相关技术。我希望书中能够详细介绍一些常用的电机控制算法,例如PID控制,并讲解如何在ARM平台上进行参数整定和优化。对于更高级的控制,如无刷直流电机的矢量控制,我希望书中能够提供清晰的原理讲解和实现步骤,并且能够展示如何利用ARM的DSP指令集来加速计算。如果书中还能包含一些关于电机选型、驱动电路设计以及EMC/EMI防护的实用建议,那将对我这样的项目开发者非常有帮助。我还在思考,如果书中能够涉及到一些关于固件升级(OTA)和远程监控的电机控制解决方案,那将更加贴合我当前的项目需求。

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我是一名电机控制领域的资深工程师,多年来一直在关注并实践各种电机控制技术。我深知,随着半导体技术的发展和处理器性能的飞跃,基于高性能嵌入式处理器的电机控制已经成为行业发展的重要趋势。ARM架构的微控制器凭借其强大的性能和广泛的应用,自然成为了这个领域的焦点。我购买这本书,主要是希望它能提供一些超越现有通用教材的深度和广度。我尤其关注书中关于高性能电机控制算法在ARM平台上的具体实现细节,比如如何利用ARM的浮点运算单元(FPU)来加速复杂的数学运算,以及如何通过ARM的丰富片上外设,如高速ADC、多通道PWM发生器、编码器接口等,来实现对电机精确的反馈和控制。我希望书中能够深入探讨一些先进的控制理论,如矢量控制(FOC)、直接转矩控制(DTC)等,并详细阐述它们在ARM架构下的优化策略,包括如何利用汇点(assembly)代码或者特定的编译器指令来提升算法的执行效率。此外,对于不同类型的电机,如同步电机、异步电机、伺服电机等,书中是否能提供针对性的控制方案,并结合实际的开发板进行演示,这将极大地提升本书的实用价值。我还在期待书中能够包含一些关于电机驱动电路设计与ARM接口的建议,以及在实际应用中可能遇到的EMC问题和解决方案。如果书中还能涉及到一些高级话题,比如基于模型的仿真与代码生成,或者电机状态监测与故障诊断,那么这本书将成为我宝贵的参考资料。

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我是一名产品经理,负责一款新型智能家居产品的开发,该产品涉及到一个需要精确、静音、节能运行的电机控制模块。虽然我不是直接的开发者,但我需要对核心技术有深入的了解,以便更好地与技术团队沟通,并做出明智的产品决策。这本书《基于ARM的电动机控制技术》引起了我的极大关注。我希望通过阅读这本书,能够理解ARM微控制器在实现高效、低功耗电机控制方面的优势,以及它如何支持更复杂的控制算法,从而提升产品的用户体验和竞争力。我尤其关心书中是否会详细介绍如何利用ARM架构的特性,例如其低功耗模式、中断处理能力以及多任务处理能力,来优化电机的运行,达到节能静音的目的。此外,我希望书中能够提供关于不同电机类型(如BLDC、PMSM)在智能家居应用中的优劣势分析,以及基于ARM平台的实现方案,这有助于我评估和选择最适合我们产品需求的电机和控制技术。如果书中能够包含一些关于电机控制的性能指标(如效率、噪音、响应速度)的测试和评估方法,以及如何通过软件优化来提升这些指标,那将对我非常有价值。我还在思考,书中是否会涉及到一些与物联网(IoT)和云平台对接的电机控制技术,这对于我们开发智能家居产品至关重要。

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我是一名在校的电子信息工程专业的学生,最近正在学习嵌入式系统设计,并对机器人和智能硬件的控制部分产生了浓厚的兴趣。电动机是这些设备的核心驱动部件,而ARM架构的微控制器因其强大的性能和广泛的应用,成为了当前嵌入式开发的主流。这本书的书名“基于ARM的电动机控制技术”正是我目前学习方向的完美契合。我非常希望书中能够从基础入手,详细讲解ARM微控制器的基本架构和工作原理,以及如何利用ARM的GPIO、定时器、PWM、ADC等外设来与电机进行交互。我尤其期待书中能够清晰地介绍各种类型的电动机(如直流电机、步进电机、无刷直流电机)的基本工作原理,以及它们各自的控制方法。在ARM平台上,如何实现这些控制方法,例如如何使用ARM的PWM模块精确控制直流电机的速度和方向,如何实现步进电机的精确步进控制,以及如何对无刷直流电机进行更复杂的控制,如方波驱动或更高级的矢量控制。我希望书中能够提供详细的程序代码示例,最好是使用C语言,并且能够针对市面上常见的ARM开发板(例如STM32系列)进行演示,这样我就可以直接动手实践,加深理解。如果书中还能涉及一些关于电机驱动电路的设计和注意事项,以及如何进行简单的电机故障排查,那就太好了。

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作为一名电子工程专业的学生,我对电动机控制领域充满了好奇,尤其是在接触到嵌入式系统和微控制器后,更是被这种将理论知识转化为实际应用的强大能力所吸引。ARM架构的微控制器以其高性能、低功耗和灵活的扩展性,成为了当前嵌入式开发的主流选择,而电动机控制又是嵌入式系统应用中的一个重要分支。这本书的出现,无疑为我们这些学习者提供了一个绝佳的学习机会。我非常渴望了解书中是如何将ARM处理器强大的计算能力与各种先进的电动机控制算法相结合的。例如,书中是否会详细讲解如何利用ARM的向量指令或DSP扩展指令来优化高速PWM波形的生成,以及如何通过ARM的DMA控制器实现高效的数据传输,从而减轻CPU的负担,保证控制系统的实时性。我特别希望书中能够包含一些经典的电机控制案例,比如如何使用ARM开发板驱动一个简单的直流减速电机,实现速度和方向的精确控制,甚至是如何实现更复杂的无刷直流电机(BLDC)或永磁同步电机(PMSM)的无传感器或有传感器控制。书中对于这些复杂控制算法的讲解,是否能够从原理出发,逐步深入到ARM平台的具体实现,并配以清晰的流程图和源代码示例,这将大大降低我们学习的难度。我还在思考,书中是否会涉及到一些高级的控制策略,比如自适应控制、模糊控制或者基于模型预测的控制(MPC),以及这些控制策略在ARM平台上的实现可行性和性能表现。这本书的内容,将直接影响到我能否在毕业设计或者未来的科研项目中,独立设计和实现高性能的电动机控制系统。

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