面向工程应用的嵌入式控制系统实践教程

　　本书根据自动化专业“工程教育专业认证”“新工科建设”等需求编写而成，旨在培养学生在面向特定需求情况下嵌入式控制系统的设计能力，并通过多个工程应用案例讲解，培养学生解决复杂工程问题的能力。全书分为3个部分，共12章。其中， 部分由 ～3章组成，主要讲解嵌入式控制系统基础、嵌入式控制系统典型开发流程、STM32处理器及 小系统设计。第2部分由第4～8章组成，主要面向建筑智能化应用场景，详细阐述了标准开发流程下典型装置和平台的设计过程。第3部分由第9～12章组成，主要面向工业智能化应用场景下铝电解智能监控系统的典型装置和平台的设计开发流程。

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目录第1章　嵌入式控制系统基础　11.1　嵌入式控制系统概述　11.1.1　嵌入式控制系统的定义　11.1.2　嵌入式控制系统的特点　11.1.3　嵌入式控制系统的分类　31.1.4　嵌入式控制系统的应用　41.2　嵌入式控制系统的基本组成　51.2.1　嵌入式控制系统硬件结构　51.2.2　嵌入式控制系统软件结构　71.3　嵌入式处理器概述　81.3.1　嵌入式处理器体系架构　81.3.2　嵌入式处理器的分类　101.4　ARM处理器概述　111.4.1　ARM内核与产品系列　111.4.2　ARM内核体系架构　131.4.3　Cortex内核系列　151.5　STM32开发工具及平台搭建　161.5.1　开发工具介绍　161.5.2　Keil的版本与安装　171.5.3　硬件仿真器的驱动安装　201.5.4　驱动程序的配置　211.5.5　STM32CubeMX软件简介　23本章小结　28思考题　28第2章　嵌入式控制系统典型开发流程　292.1　需求分析　292.2　系统总体设计　302.2.1　设计方案描述　302.2.2　工作总框图绘制　302.2.3　总体结构设计　322.2.4　设计工作筹备　332.3　系统硬件设计　332.3.1　处理器选型　332.3.2　元器件选择　352.3.3　系统硬件电路设计　352.3.4　系统硬件电路的计算机辅助设计　362.3.5　系统硬件电路调试　372.3.6　系统硬件可靠性设计　382.4　系统软件设计　392.4.1　软件方案设计　392.4.2　驱动程序设计　402.4.3　软件抽象层设计　422.4.4　软件应用层设计　422.4.5　软件可靠性设计　432.5　系统电磁兼容性设计　442.5.1　电磁干扰及其危害　442.5.2　电磁兼容性基本概念　452.5.3　电磁兼容性设计　462.6　系统仿真与联合调试　482.6.1　软件调试　482.6.2　系统仿真　492.6.3　软硬件联合调试　492.7　系统测试与可靠性评估　502.7.1　系统硬件测试　502.7.2　系统软件测试　512.7.3　系统软硬件集成测试　532.7.4　系统可靠性评估　54本章小结　55思考题　56第3章　STM32处理器及 小系统设计　573.1　STM32芯片结构　573.1.1　Cortex-M3/M4内核　573.1.2　STM32系统结构　583.1.3　
STM32存储器映射　593.1.4　STM32时钟系统　603.2　STM32典型外设接口　613.2.1　通用型输入输出接口　613.2.2　同步串行口SPI　623.2.3　同步串行口IIC　633.2.4　通用同步/异步接收/发送器　653.2.5　可变静态存储器控制器　663.3　STM32典型硬件电路设计　683.3.1　STM32 小系统设计　683.3.2　STM32典型外设接口电路设计　70本章小结　79思考题　80第4章　建筑能耗监控系统工程实例设计　814.1　系统功能说明　814.2　系统总体设计　814.2.1　系统总体方案设计　814.2.2　相关模块选型　814.3　硬件设计　844.3.1　系统硬件框架　844.3.2　电能计量采集通道设计　844.3.3　电能计量主电路设计　854.3.4　电力线载波通信模块电路接口设计　874.3.5　Flash存储电路设计　884.4　软件设计　894.4.1　软件整体框架　894.4.2　电能计量任务设计　894.4.3　通信模块软件设计　904.4.4　中断任务　924.4.5　报文处理任务　934.4.6　电能计量装置校准　93本章小结　95思考题　95第5章　室内环境参数监测系统工程实例设计　965.1　系统功能说明　965.2　系统总体设计　965.2.1　应用系统的结构设计　965.2.2　相关模块选型　965.3　硬件设计　1045.3.1　系统硬件框架　1045.3.2　微处理器模块设计　1045.3.3　电源模块设计　1055.3.4　温湿度采集模块设计　1075.3.5　PM2.5采集模块设计　1075.3.6　CO2采集模块设计　1085.3.7　甲醛采集模块设计　1085.3.8　TVOC采集模块设计　1095.3.9　屏幕显示模块设计　1095.3.10　载波通信模块设计　1105.3.11　存储模块设计　1105.4　软件设计　1115.4.1　软件设计结构　1115.4.2　系统主程序软件设计　1115.4.3　检测模块驱动软件设计　1115.4.4　通信模块驱动软件设计　1165.4.5　屏幕显示模块驱动软件设计　1175.5　系统集成与调试　119本章小结　120思考题　120第6章　室内窗户状态监测系统工程实例设计　1216.1　系统功能说明　1216.2　系统总体设计　1216.2.1　应用系统结构设计　
1216.2.2　相关模块选型　1226.3　硬件设计　1256.3.1　系统硬件框架　1256.3.2　微处理器模块设计　1256.3.3　超声波测距模块设计　1266.3.4　LoRa无线通信模块设计　1276.4　软件设计　1286.4.1　软件结构设计　1286.4.2　系统主程序软件设计　1286.4.3　超声波测距模块驱动软件设计　1286.4.4　LoRa通信模块驱动软件设计　1306.5　系统集成与调试　1326.5.1　系统测量窗户开启宽度功能测试　1326.5.2　系统数据传输功能测试　132本章小结　133思考题　133第7章　建筑智能网关工程实例设计　1347.1　概述　1347.2　系统功能说明　1357.2.1　需求分析　1357.2.2　功能设计　1367.3　系统总体设计　1397.3.1　嵌入式处理器选型　1397.3.2　嵌入式外围设备选型　1407.3.3　嵌入式软件设计架构　1417.4　系统软硬件详细设计　1427.4.1　硬件详细设计　1427.4.2　软件详细设计　1557.5　系统集成与调试　164本章小结　165思考题　165第8章　基于Jav