应用数字信号处理进行数字控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:尼库加

出品人:

页数:14433

译者:

出版时间:2002-01-01

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787030106032

丛书系列:

图书标签:

• 数字信号处理
• 数字控制
• 控制系统
• 应用数学
• 工程技术
• 算法
• 滤波
• 嵌入式系统
• 实时控制
• 自适应控制

好的，这是一份关于“应用数字信号处理进行数字控制”之外的其他技术主题的图书简介，力求详实、专业，避免任何可能暴露其为人工智能生成痕迹的语言风格。 --- 图书简介：嵌入式系统设计与实时操作系统原理 导言：现代电子系统的核心驱动力 在当今飞速发展的电子工程领域，高性能、高可靠性的嵌入式系统已成为所有智能设备、工业自动化、航空航天及消费电子产品的基石。《嵌入式系统设计与实时操作系统原理》 深入探讨了构建复杂、资源受限系统所需的理论基础、设计方法与实践技能。本书旨在为电子工程师、软件开发人员以及系统架构师提供一套全面而实用的知识体系，使读者能够驾驭从底层硬件交互到上层应用软件实现的完整开发流程。 第一部分：嵌入式系统基础与硬件架构 本部分奠定了理解现代嵌入式系统的硬件与软件基础。内容侧重于处理器的选择、内存管理以及系统级集成。 1. 嵌入式处理器的演进与选型： 详细分析了微控制器（MCU）、微处理器（MPU）以及数字信号处理器（DSP）之间的结构差异、指令集架构（如ARM Cortex-M/R/A系列）的优异特性和适用场景。重点剖析了流水线技术、缓存机制、能效优化策略在不同应用中的权衡。特别讨论了片上系统（SoC）的设计哲学，如何将CPU、内存、外设高度集成以满足特定功耗和性能指标。 2. 存储器层次结构与访问控制： 深入解析了嵌入式系统中常用的存储技术，包括易失性存储（SRAM、DRAM）与非易失性存储（Flash、EEPROM）的工作原理、读写时序特性。详细阐述了内存映射、地址解码的硬件实现，以及如何通过内存保护单元（MPU）实现任务间的资源隔离，确保系统的健壮性。 3. 关键系统外设接口与驱动开发： 本章聚焦于嵌入式系统与外部世界交互的桥梁——标准通信接口。详细讲解了通用异步收发传输器（UART）、串行外设接口（SPI）、I²C总线的工作协议、时序要求以及冲突仲裁机制。此外，对模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的精度、采样率、噪声抑制等关键参数进行了深入分析，并提供了高效的硬件抽象层（HAL）驱动设计范例。 第二部分：实时操作系统的理论与实践 实时操作系统（RTOS）是确保系统在严格时间约束下执行任务的关键软件层。本部分将RTOS的核心概念系统化，并提供了丰富的实践指导。 1. 实时性概念与度量： 清晰界定了“实时”的含义，区分了硬实时、软实时与有界延迟系统。引入了关键性能指标，如最大延迟时间（Jitter）、任务切换时间、中断响应时间，并探讨了如何通过设计架构来保证这些指标的满足性。 2. 任务管理与调度算法： 详尽介绍了任务的生命周期管理（创建、就绪、阻塞、销毁）和上下文切换机制。深入比较了各种调度策略的优劣：固定优先级抢占式调度、轮转调度、速率单调（RMS）算法和最早截止期限优先（EDF）算法。通过数学模型分析了系统可调度性分析（Schedulability Analysis）的关键定理。 3. 进程间通信（IPC）与同步机制： 有效管理并发任务间的交互是RTOS设计的核心挑战。本书系统讲解了信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）在资源保护中的应用，特别是如何避免死锁和优先级反转问题。同时，详细阐述了消息队列、事件标志组以及管道（Pipe）等通信机制的内部实现原理及其适用场景。 4. 内存管理在RTOS中的挑战： 嵌入式系统的内存资源通常非常有限。本章专门探讨了RTOS中的内存池技术、动态内存分配（如`malloc`的碎片化问题）以及如何设计高效的静态内存分配方案，以满足实时性要求，同时最大化内存利用率。 第三部分：系统级集成、调试与可靠性设计 成功的嵌入式项目不仅要求代码高效运行，更要求系统具备高可靠性和易于维护的特性。 1. 驱动程序的高级设计： 超越简单的寄存器操作，本章指导读者如何设计模块化、可移植的设备驱动程序。探讨了自顶向下和自底向上的驱动开发流程，重点介绍了中断服务程序（ISR）的编写规范，以及如何处理中断上下文与任务上下文之间的数据传递，确保操作的原子性和线程安全。 2. 系统级调试与故障诊断： 介绍了嵌入式系统特有的调试工具和技术，包括逻辑分析仪、示波器在时序验证中的应用。重点讲解了JTAG/SWD接口的工作原理，以及如何使用断点、观察点、内存查看等功能进行深层代码调试。对于现场故障诊断，本书提供了系统日志记录、看门狗定时器配置和异常捕获机制的实用指南。 3. 系统可靠性与安全性增强： 讨论了如何通过硬件冗余、错误检测与纠正（ECC）机制提高系统在恶劣环境下的稳定性。在安全性方面，涉及了固件安全启动（Secure Boot）、代码签名验证以及基本的内存溢出防御技术在资源受限平台上的实现策略。 总结与展望 《嵌入式系统设计与实时操作系统原理》 不仅仅是一本手册，它更是一份实战指南。本书结构严谨，理论与实践紧密结合，通过丰富的代码示例和实际工程案例，帮助读者构建起对现代嵌入式系统软件和硬件协同工作方式的深刻理解。掌握本书内容，将使用户能够独立完成高要求的实时嵌入式产品的设计、开发与部署。

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