LabVIEW高级程序设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:杨磊

出品人:

页数:571

译者:

出版时间:2003-4-1

价格:51.00元

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787894940100

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一本关于嵌入式系统开发与实时控制的图书简介，旨在为读者提供深入且实用的工程实践指导，与您提到的《LabVIEW高级程序设计》的侧重点完全不同。 --- 书籍名称：嵌入式系统设计与实时控制：基于ARM Cortex-M微控制器的高级应用 丛书系列：现代嵌入式系统工程实践丛书（第三卷） 目标读者 本书面向具备一定C语言和数字电子基础的电子工程、自动化、计算机科学等相关专业的高年级本科生、研究生、嵌入式系统工程师以及希望深入掌握现代微控制器硬件与软件协同设计方法的专业技术人员。它特别适合那些在现有资源上寻求突破，希望从基础驱动开发迈向复杂实时系统构建的开发者。 内容概述 在当前物联网（IoT）和工业4.0的浪潮下，对高性能、低功耗的实时控制系统提出了前所未有的要求。本书聚焦于目前业界应用最为广泛的ARM Cortex-M系列微控制器（如STM32、NXP LPC系列等），摒弃了对特定厂商工具链的过度依赖，而是致力于讲解跨平台、可复用的嵌入式系统设计理念、实时操作系统（RTOS）的原理与实践，以及高性能信号处理的底层实现。 全书结构严谨，理论与实践紧密结合，旨在培养读者从硬件选型、底层驱动架构、到上层应用逻辑设计的完整工程能力。 核心章节及技术亮点 本书共分为六大部分，超过三十个核心章节，详细阐述了以下关键技术领域： 第一部分：Cortex-M架构深度解析与启动流程（约占全书15%） 本部分将Cortex-M内核的抽象概念转化为具体的硬件操作。 1. Cortex-M内核系列概述与选型标准：对比M0/M3/M4/M7在流水线深度、FPU（浮点运算单元）支持、缓存机制上的差异及其对实时性能的影响。 2. 启动序列的细致剖析：深入解析启动代码（Startup Code）的执行流程，包括向量表重映射、堆栈初始化、内存保护单元（MPU）的初步配置。 3. 内存映射与总线结构：详细讲解AHB/APB总线的仲裁机制、DMA（直接内存访问）的配置模式，以及如何利用总线矩阵优化数据吞吐量。 第二部分：面向性能的底层驱动设计（约占全书25%） 本部分强调“裸机”代码的健壮性、效率和可移植性，而非仅仅停留在调用库函数层面。 1. 高效寄存器操作与位操作技巧：展示如何通过精准的位掩码操作，最小化CPU周期，实现硬件特性的快速配置。 2. 中断系统与NVIC高级管理：详述嵌套向量中断控制器（NVIC）的优先级分组、抢占与子优先级设置，并讲解Tickless Idle模式的实现，以达到极致的功耗优化。 3. 通用定时器的高级应用：超越简单的周期性中断，重点讲解互补PWM（Complementary PWM）的死区生成、输入捕获模式下的高精度时间戳测量，以及利用硬件实时时钟（RTC）的周期校准方法。 4. DMA与外设交互的零拷贝策略：设计高效的数据传输框架，利用DMA在不占用CPU资源的情况下完成ADC采样数据或网络包的传输，重点讲解循环模式（Circular Mode）的应用。 第三部分：实时操作系统（RTOS）的原理与实践（约占全书30%） 本书选择FreeRTOS作为主要的实践平台，但深入探讨了其内核机制，而非仅停留在API使用层面。 1. 任务管理与上下文切换的底层机制：通过汇编级别的视角，解析任务控制块（TCB）的结构，以及内核如何执行寄存器堆栈的保存与恢复。 2. 进程间通信（IPC）的性能考量：对比消息队列、信号量（Binary/Counting）和事件标志组在资源占用、阻塞时间和确定性上的差异，并给出在不同场景下的选型指南。 3. 时间片调度与确定性分析：讲解绝对截止时间（Hard Deadlines）的评估方法，如何利用RTOS的调度器来保证关键任务的执行时序，并引入最坏情况执行时间（WCET）的基本概念。 4. 内存管理器的选择与碎片化治理：对比FreeRTOS提供的多种堆管理方案（如Heap_1到Heap_5），并提供一套实用的内存泄漏检测与碎片整理策略。 第四部分：高性能信号采集与处理（约占全书15%） 这一部分侧重于如何利用微控制器的专用硬件加速单元来处理复杂的传感器数据。 1. 高速ADC采样链设计：探讨多通道扫描模式、过采样（Oversampling）与数字滤波的硬件实现，以及如何将采样速率推至系统总线带宽的极限。 2. 数字信号处理（DSP）库的移植与应用：如果微控制器包含DSP指令集，本书将详细演示FIR/IIR滤波器的定点实现，并对比浮点运算（FPU）与定点运算在精度和速度上的权衡。 3. 实时控制算法的嵌入式部署：以一个数字PID控制器为例，展示如何将成熟的控制理论模型，高效地映射到实时约束下的嵌入式环境中，确保控制周期的稳定。 第五部分：系统集成、调试与可靠性工程（约占全书15%） 成功的嵌入式项目不仅需要能跑起来的代码，更需要稳定、可维护的架构。 1. 固件升级（OTA/FOTA）的安全机制设计：探讨双备份（A/B Partitioning）的Flash管理策略，以及如何实现加密校验和原子性更新，确保升级过程中的系统不“变砖”。 2. 高级调试技术：讲解SWD/JTAG接口的原理、Trace功能的使用，以及如何利用逻辑分析仪同步观测软件事件和硬件状态，实现复杂的时序错误定位。 3. 故障诊断与看门狗策略：设计多级看门狗机制，包括窗口看门狗和软件逻辑看门狗，以应对外部干扰和软件死锁。 本书的独特价值 本书的价值在于其深度和广度的结合。它不满足于简单地介绍API功能，而是深入挖掘了ARM架构的底层工作原理和实时操作系统的核心调度机制。通过详尽的示例代码和实战案例，读者将能够构建出具有高确定性、低延迟和高可靠性的下一代嵌入式控制产品。本书旨在培养的不是“代码调用者”，而是能够深入理解并驾驭硬件资源的嵌入式系统架构师。

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这本书的封面设计很吸引人，简洁的蓝色调配上醒目的白色字体，给人一种专业且深邃的感觉。我本来是抱着学习基础知识的目的翻开的，没想到内容居然如此详尽和深入。一开始，我对其中的一些高级概念感到有些吃力，比如并行处理和实时系统的构建，但作者的讲解方式非常独特，他没有直接给出复杂的理论，而是通过一系列贴近实际工程应用的案例来逐步引导读者理解。书中对数据流编程范式的剖析尤其到位，让人豁然开朗，明白了LabVIEW不仅仅是图形化编程那么简单，它背后蕴含着一套严谨的软件工程思想。特别是关于如何优化VI的执行效率和内存管理的部分，简直是宝典级别的存在。我记得有一章专门讲了如何利用FPGA加速数据采集，那部分的图示和代码块的对应关系处理得极其清晰，即便是初次接触硬件集成开发的工程师也能快速上手。这本书的深度远超我预期的入门指南，更像是一本资深工程师的实战手册，记录了许多教科书上找不到的“陷阱”和“窍门”。我个人觉得，这本书最成功的地方在于，它成功地搭建起了一座从“会用LabVIEW”到“精通LabVIEW”的桥梁，让学习者真正掌握了控制底层逻辑的能力，而不是仅仅停留在拖拽图标的层面。

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这本书的装帧质量和排版设计非常出色，纸张厚实，油墨浓郁，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。从内容上看，它在系统级架构设计方面的论述，完全达到了我阅读过的顶尖软件架构书籍的水准。它没有将LabVIEW视为一个孤立的开发环境，而是将其置于整个自动化测试和测量生态系统中去考量。书中详尽地分析了如何设计一个可扩展、可维护的大型测试系统，其中涉及到的状态机模式的深入应用、事件驱动架构的优化，以及如何用更高级的框架来管理复杂的测试序列，这些内容对于项目经理和系统架构师来说，具有极高的参考价值。我尤其欣赏其中对“调试艺术”的探讨，作者提供了一套系统性的排查方法论，帮助读者在面对那些隐藏在多层VI调用深处的错误时，能够快速定位问题根源，而不是盲目地设置断点。这种强调思维过程而非仅仅是操作步骤的讲解方式，是我认为这本书超越其他同类书籍的关键所在。它教会你的不是“怎么做”，而是“为什么这么做，以及在什么情况下应该这样做”。

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拿到这本书后，我最想找的就是关于高级数据结构在LabVIEW中实现的部分，因为我在做的一个项目中遇到了性能瓶颈，主要是因为对自定义数据类型的处理效率不高。令我惊喜的是，这本书花了大量的篇幅来讨论如何高效地使用簇、数组以及更复杂的嵌套结构。它的章节安排极具逻辑性，从基础的内存布局开始，逐步深入到如何在多线程环境中安全地操作共享数据，这一点对于构建健壮的工业控制系统至关重要。我特别欣赏作者在讲解抽象化概念时所采用的类比方法，比如他将面向对象编程中的继承和多态概念，巧妙地映射到了LabVIEW的“引用命名”和“结构体封装”上，这极大地降低了传统编程背景人员的学习曲线。书中对于“代码重用”的讨论也相当有启发性，它不仅仅停留在“封装成子VI”这种初级层面，而是探讨了如何利用工具包和自定义控件库来建立企业级的标准组件库。读完这部分内容，我立刻回去重构了我项目中的数据处理模块，性能提升了近30%，这种立竿见影的效果，是对一本技术书籍最好的肯定。

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我是一名在航空航天领域工作的工程师，对高可靠性和高实时性的要求极高。在寻找相关资料时，很多书籍对实时操作系统的集成描述都停留在概念层面，或者只是简单地介绍如何编译成RT可执行文件。然而，这本书中关于“确定性性能保障”的章节，简直是为我们这类用户量身定做的。它深入探讨了时序分析、中断服务程序（ISR）的管理，以及如何通过精细化的内存分配策略来避免RT系统中常见的抖动问题。作者甚至还贴心地附带了一些关于如何在特定硬件平台上进行底层驱动接口开发的经验分享，这在官方文档中是很难找到的。我感觉作者一定是在实际的高要求项目中摸爬滚打了多年，才能写出如此接地气且技术深度足够的内容。它教会了我如何从硬件层面对LabVIEW应用程序进行约束和优化，确保我们的测试设备能够在最严苛的环境下稳定运行。这本书的价值，对于追求极限性能和系统稳定性的专业人士来说，是无法用金钱衡量的。

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这本书的整体行文风格非常严谨，但又不失亲切感，读起来有一种与一位经验丰富的前辈在进行技术交流的感觉。我最喜欢的是它关于“工程规范与文档化”的章节。在很多技术书籍中，这部分内容往往被草草带过，但这本书却将其提升到了与核心算法同等重要的地位。它详细阐述了如何建立一套符合行业标准的LabVIEW项目结构、命名约定，以及如何利用内置或外部工具自动生成高质量的文档，这对于团队协作和项目的长期维护至关重要。在当今软件开发越来越注重协作和可追溯性的背景下，这种对工程素养的强调，体现了作者的远见卓识。这本书不仅仅教授了LabVIEW的语法和框架，更是在传递一种优秀的软件工程价值观。它促使我开始重新审视我们团队现有的开发流程，并引入了许多新的规范。可以说，它不仅提升了我的编程技能，更提升了我的工程管理思维，是一本能真正影响职业发展方向的技术力作。

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