Рекомендуем

Программирование микроконтроллеров семейства 1986ВЕ9х компании МиландрБлагодаров А.В. Программирование микроконтроллеров семейства 1986ВЕ9х компании Миландр
Программирование на ассемблереОдиноков В.В., Коцубинский В.П. Программирование на ассемблере
Современные микроконтроллеры и микропроцессоры фирмы MotorolaШагурин И.И. Современные микроконтроллеры и микропроцессоры фирмы Motorola

Книга

Встраиваемые системы автоматики и вычислительной техники. Микроконтроллеры

2018 г.
590 стр.
Тираж 1000 экз.
Формат 60х90/16 (145x215 мм)
Исполнение: в твердом переплете
ISBN 978-5-9912-0645-7
ББК 32.889
УДК 681.5:004.383
Аннотация

Подробно рассмотрена типология встраиваемых микроконтроллерных систем – от классических до интеллектуальных, освещены аспекты применения отечественной компонентной базы. Теория архитектурной организации микроконтроллеров подкреплена специальными примерами, обеспечивающими детальное и качественное изучение принципов построения основных узлов микроконтроллера, что позволяет читателю в дальнейшем легко адаптироваться к появлению на рынке новых семейств микроконтроллеров. Изложены основы теории синтеза и анализа встраиваемых интеллектуальных систем управления. Значительное внимание уделено вопросам проектирования, отладки и диагностирования микроконтроллерных систем. Приведены типологически структурированные примеры решения реальных практических задач, возникающих при разработке встраиваемых микроконтроллерных устройств, в том числе применяемых в робототехнике.

Для инженеров и научных работников, специализирующихся в области разработки элементной базы вычислительных систем, бортовых устройств управления и систем с аппаратной поддержкой искусственного интеллекта; будет полезна преподавателям, а также аспирантам и студентам вузов, обучающимся в сфере информационных технологий.

Оглавление

Введение

Часть I. АРХИТЕКТУРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

Глава 1. Теоретические основы организации микроконтроллеров
1.1. Структура микроконтроллера
1.2. Ядро микроконтроллера
1.3. Память микроконтроллера
1.4. Параллельные порты ввода-вывода
1.5. Таймеры-счетчики
1.6. Блоки обработки событий
1.7. Цифро-аналоговые преобразователи
1.8. Аналоговые компараторы
1.9. Аналого-цифровые преобразователи
1.10. Средства поддержки межпроцессорного обмена
1.11. Блоки обслуживания прерывающих событий
1.12. Средства повышения надежности функционирования МК

Глава 2. Микроконтроллер INFINEON С515
2.1. Общее описание и цоколевка
2.2. Организация памяти микроконтроллера
2.3. Система команд
2.4. Параллельные порты ввода-вывода
2.5. Таймеры-счетчики Т0 и Т1
2.6. Таймер 2 и блок быстрого ввода-вывода
2.7. Аналого-цифровой преобразователь
2.8. Последовательный порт
2.9. Система прерываний
2.10. Сторожевой таймер и особые режимы работы МК С515

Часть II. РАЗРАБОТКА ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ

Глава 3. Проектирование микроконтроллерных систем
3.1. Общие положения
3.2. Специфика проектирования встраиваемых приложений
3.3. Анализ предметной области и моделирование
3.4. Определение функций аппаратного и программного обеспечения. Разработка структурной схемы
3.5. Проектирование аппаратного обеспечения
3.5.1. Выбор элементной базы
3.5.2. Разработка принципиальных схем
3.5.3. Расчет параметров элементов
3.5.4. Разработка печатных плат и макетирование
3.5.5. Средства автоматизированного проектирования аппаратуры
3.6. Проектирование программного обеспечения
3.6.1. Структура и функции системного ПО
3.6.2. Структура и функции инструментального ПО
3.6.3. Структура и функции прикладного ПО
3.6.4. Стадии разработки программного обеспечения

Глава 4. Отладка микроконтроллерных систем}
4.1. Средства и методы отладки аппаратных средств
4.1.1. Общетехнические средства отладки аппаратуры
4.1.2. Логические пробники
4.1.3. Логические пульсаторы
4.1.4. Индикаторы тока
4.2. Средства и методы отладки программного обеспечения
4.2.1. Отладчики
4.2.2. Программные модели
4.2.3. Эмуляторы ПЗУ
4.2.4. Программаторы
4.2.5. Методика отладки программного обеспечения
4.2.6. Каталог семантических ошибок программирования
4.3. Средства и методы комплексной отладки микроконтроллерных систем
4.3.1. Логические анализаторы
4.3.2. Внутрисхемные эмуляторы
4.3.3. Интегрированные системы разработки

Глава 5. Диагностирование микроконтроллерных систем
5.1. Основные понятия и определения
5.2. Средства диагностирования микроконтроллерных систем
5.2.1. Программные средства диагностирования
5.2.2. Аппаратные средства диагностирования
5.2.3. Программно-аппаратные средства диагностирования
5.3. Процедура проведения диагностирования

Часть III. ПРИМЕРЫ РАЗРАБОТОК ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

Глава 6. Типовые задачи микроконтроллерных систем управления и их реализация
6.1. Арифметико-логические вычисления на микроконтроллере
6.2. Ввод информации в микроконтроллерную систему
6.2.1. Опрос пользовательского пульта
6.2.2. Опрос датчиков аналоговых величин
6.2.3. Определение длительности временных интервалов
6.3. Вывод информации из микроконтроллерной системы
6.3.1. Вывод цифровых кодовых последовательностей
6.3.2. Вывод ШИМ-сигналов
6.3.3. Вывод сигналов с временным сдвигом
6.4. Элементы инструментального и системного программного обеспечения
6.4.1. Средства связи с инструментальной ЭВМ
6.4.2. Диспетчеры для многозадачных систем

Глава 7. Реализация встраиваемых систем управления объектами автоматики и робототехники
7.1. Структура системы управления
7.2. Опрос многофункционального пульта локального управления
7.3. Отображение алфавитно-цифровой информации на пульте локального управления
7.4. Опрос датчиков аналоговых величин
7.5. Организация межмодульного программного взаимодействия
7.6. Обработка сигналов импульсных датчиков положения
7.7. Обработка сигналов синусно-косинусных вращающихся трансформаторов
7.8. Управление двигателями постоянного тока
7.9. Управление вентильными двигателями и бесконтактными ДПТ
7.10. Управление асинхронными трехфазными двигателями
7.11. Управление асинхронными двухфазными двигателями
7.12. Управление шаговыми двигателями
7.13. Моделирование объектов в системах управления
7.14. Разработка типовых регуляторов

Часть IV. ВСТРАИВАЕМЫЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Глава 8. Общая характеристика и классификация встраиваемых интеллектуальных систем управления
8.1. Применение нечеткой информации в вычислениях и управлении
8.2. Методы и средства проектирования и отладки нечетких систем
8.3. Программная реализация преобразователей нечеткой информации
8.4. Программная реализация нейровычислителей

Глава 9. Проектирование подсистем нечеткой обработки информации
9.1. Общие принципы проектирования
9.2. Проектирование нечетких аппроксиматоров прямым методом
9.3. Проектирование нечетких аппроксиматоров методом сечений
9.4. Проектирование подсистем нечеткого ситуационного управления

Глава 10. Аппаратная поддержка нечетких вычислений
10.1. Общие положения. Основные принципы функционирования
10.2. Пример разработки аппаратного нечеткого контроллера
10.3. Пример разработки аппаратного нечеткого сопроцессора

Глава 11. Перспективные направления развития встраиваемых интеллектуальных систем управления
11.1. Интеллектуальные системы технического зрения
11.1.1. Препроцессинг изображений. Удаление шума и повышение контрастности
11.1.2. Сегментация изображений. Выделение границ
11.1.3. Распознавание изображений
11.1.4. Пример построения модуля СТЗ
11.2. Функционально-ориентированные микроконтроллеры
11.2.1. Общие сведения о функционально-ориентированных микроконтроллерах
11.2.2. Классификация функционально-ориентированных микроконтроллеров
11.2.3. Разработка функционально-ориентированных микроконтроллеров
11.3. Сети нечетких вычислителей
11.3.1. Пример элементарного нечеткого вычислителя и сети на его основе
11.3.2. Сети ЭНВ с нелинейным базисом и многомерные сети ЭНВ
11.3.3. Применение сетей ЭНВ в задачах синтеза нечетких систем
11.3.4. Применение сетей ЭНВ для анализа нечетких систем
11.3.5. Пример разработки сети ЭНВ

Часть V. ПЕРСПЕКТИВНАЯ ОТЕЧЕСТВЕННАЯ ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ 1986ВЕ92 АРХИТЕКТУРЫ ARM

Глава 12. Общие сведения об архитектуре 1986ВЕ92
12.1. Основные характеристики
12.2. Система тактирования
12.3. Порты ввода-вывода
12.4. Аналого-цифровой преобразователь
12.5. Цифро-аналоговый преобразователь
12.6. Таймеры

Глава 13. Инструментальные средства поддержки разработки программного обеспечения для микроконтроллеров 1986ВЕ92
13.1. Состав инструментальных средств
13.1.1. Отладочная плата
13.1.2. Cortex Microcontroller Software Interface Standard
13.1.3. Интегрированная среда разработки IAR
13.2. Подготовка целевой платформы
13.3. Создание проекта и его настройка. Пример цикла проектирования
13.4. Замечания по программированию микроконтроллера 1986ВЕ92

Часть VI. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРАКТИКУМ

Глава 14. Исследования исполнительного уровня микроконтроллерных систем
14.1. Организация исследовательского комплекса
14.2. Исследование вычислительных возможностей микроконтроллера
14.3. Исследование подсистем ввода-вывода
14.4. Исследование подсистем реального времени
14.5. Исследование межпроцессорного обмена
14.6. Индивидуальные исследования

Глава 15. Исследования встраиваемых интеллектуальных систем управления
15.1. Организация исследовательского комплекса
15.2. Нечеткая аппроксимация функциональных зависимостей
15.3. Моделирование подсистем ситуационного управления
15.4. Исследование натурных реализаций ВИСУ

Глава 16. Исследования отечественной компонентной базы МК
16.1. Организация исследовательского комплекса
16.2. Исследовательская работа №1: IAR, CMSIS, SPL, GPIO
16.3. Исследовательская работа №2: Системы тайминга и прерываний
16.4. Исследовательская работа №3: Система тактирования. Управление питанием
16.5. Исследовательская работа №4: DMA
16.6. Исследовательская работа №5: ОСРВ для встраиваемых платформ
16.7. Исследования систем класса Интернет вещей

Литература

ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Сравнительные характеристики некоторых моделей МК
Приложение 2. Система команд процессорного ядра x51
Приложение 3. Часто употребляемые директивы языка ассемблера x8051
Приложение 4. Описание среды проектирования Shell51
Приложение 5. Описание среды Fuzzy51
Приложение 6. Описание среды моделирования VR