電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版

電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

薛小鈴 著
圖書標籤:
  • STM32
  • FPGA
  • 電子係統設計
  • 嵌入式係統
  • 硬件設計
  • 實戰
  • 控製係統
  • 數字電路
  • 開發闆
  • ARM
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齣版社: 高等教育齣版社
ISBN:9787040427332
版次:1
商品編碼:11739844
包裝:平裝
開本:16開
齣版時間:2015-07-01
用紙:膠版紙
頁數:441
字數:700000
正文語種:中文

具體描述

內容簡介

  《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》是作者多年項目實踐、指導大學生電子設計競賽、創新實驗室實踐和課程建設的經驗總結。書中內容取材於作者多年積纍的手記和項目筆記,突齣瞭數模混閤、ARM和FPGA綜閤的電子係統設計經驗與技巧,書中所有模塊電路、程序和開發實例都經過瞭實物的調試和驗證。全書內容由導讀、模擬係統設計、STM32應用係統設計、現代數字(FPGA)係統設計和綜閤係統設計五部分組成,各係統後麵安排有相應的設計訓練題。全書主要包含:運放基礎,程控放大器和波形變換電路設計,模擬濾波器快速設計,高速數據轉換模塊設計;STM32快速入門,鍵盤、顯示和存儲模塊設計,STM32F103VCT6微控製器應用係統設計實例;FPGA快速入門,現代數字(FPGA)係統設計實例;簡易數字頻率計,正弦信號發生器,紅外光通信裝置。《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》可作為電子電氣類等專業的電子係統設計課程和實踐教學、電子設計競賽訓練、學生課外科技創新、畢業設計等的教材或參考書,也可以作為電子工程師從事電子係統設計的參考資料。

內頁插圖

目錄

第一部分模擬係統設計第1章運放基礎1.1理想運放的模型與求解方法1.2主要運放參數與常用運放1.3基本放大電路1.4運放外部調零電路1.5運放構成的衰減器1.6基於運放的放大電路設計要點第2章程控放大器和波形變換電路設計2.1程控放大器的實現方法2.2模擬開關和運放組成的程控放大器設計2.3基於AD603的程控放大器設計技巧2.4幾種常見信號波形變換實例2.4.1波形疊加放大電路2.4.2極性變換電路2.4.3低速和高速電壓比較電路第3章模擬濾波器快速設計3.1模擬濾波器基礎3.2濾波器設計軟件使用簡介3.3模擬濾波器快速設計實例第4章高速數據轉換模塊設計4.1A/D轉換器(ADC)與D/A轉換器(DAC)基礎4.2高速ADC模塊設計4.3高速DAC模塊設計模擬係統設計訓練
第二部分STM32應用係統設計第5章STM32快速入門5.1STM32F103VCT6與傳統8051單片機對比5.2STM32F103VCT6最小係統電路設計5.3STM32程序設計基礎5.3.1開發環境的搭建5,3.2STM32微控製器和通用8051單片機的主要編程差異5.3.3基礎外設原理和程序舉例第6章鍵盤、顯示和存儲模塊設計6.1矩陣鍵盤模塊設計6.21602字符型液晶顯示模塊及應用6.32.8寸TFT彩色液晶模塊設計6.4基於W25Q16芯片的存儲模塊設計……第三部分現代數字(FPGA)係統設計第四部分綜閤係統設計附錄電子係統設計開發闆與部分信號調理模塊實物照片參考文獻
電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版 開啓智能控製新紀元 在這日新月異的科技浪潮中,電子係統的設計與實現已成為推動各行各業創新發展的核心驅動力。從智能傢居的便捷體驗,到工業自動化的高效生産,再到前沿科學研究的精確測量,強大的電子控製係統無處不在,它們是現代科技的“大腦”與“神經”。本書《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》正是為渴望深入理解並掌握這一核心技術,將其轉化為實際應用的設計者、開發者以及愛好者而量身打造。 本書的核心競爭力在於其獨樹一幟的設計理念——將時下最為流行和強大的微控製器STM32與靈活高效的現場可編程門陣列FPGA深度融閤,構建齣集通用性、實時性、可配置性和高性能於一體的強大控製平颱。我們不再局限於單一芯片的約束,而是著眼於係統整體的優化與協同,為讀者呈現一種全新的、更具前瞻性的電子係統設計範式。 為何選擇STM32與FPGA的組閤? STM32,作為意法半導體(STMicroelectronics)推齣的高性能ARM Cortex-M係列微控製器,以其卓越的性能、豐富的外設、極低的功耗以及龐大的生態係統,在全球嵌入式領域贏得瞭廣泛的贊譽。它擅長處理復雜的軟件算法、用戶交互、通信協議以及大數據量的采集與分析。本書將帶領讀者從STM32的基礎知識入手,深入理解其工作原理、中斷機製、多任務操作係統(RTOS)的應用,以及如何高效地利用ADC、DAC、定時器、SPI、I2C、USART等關鍵外設,實現對外部世界的精細感知與控製。 FPGA(Field-Programmable Gate Array),是一種半導體芯片,其內部邏輯單元和連接綫可以根據用戶的設計而重新配置,從而實現高度定製化和並行化的硬件功能。這使得FPGA在需要極高實時性、高吞吐量、低延遲以及靈活硬件加速的場景下,展現齣無與倫比的優勢。無論是高速數據采集、復雜信號處理、電機精確控製,還是自定義硬件邏輯的實現,FPGA都能提供遠超傳統微處理器的性能。本書將深入淺齣地介紹FPGA的基本概念,如邏輯門、查找錶(LUT)、觸發器、布綫資源等,並通過Verilog或VHDL語言,引導讀者掌握硬件描述語言(HDL)的設計流程,實現自定義邏輯模塊,例如高性能定時器、DMA控製器、狀態機、濾波器等。 STM32與FPGA的融閤,又將産生怎樣的化學反應? 這種經典的“軟硬結閤”方案,能夠完美互補兩者的優勢,創造齣前所未有的強大控製能力。STM32負責處理復雜的控製邏輯、人機交互、通信任務等,而FPGA則承擔起對性能要求極高、實時性要求苛刻的底層硬件加速和並行處理任務。例如,在一個高性能電機驅動係統中,STM32可以負責接收上位機的指令,進行高級的運動規劃和PID控製算法;而FPGA則可以實時采集編碼器的高速反饋信號,執行高精度的PWM生成和死區補償,確保電機平穩高效運行,並將處理後的結果快速迴傳給STM32。又如,在復雜的傳感器數據融閤與處理場景中,STM32負責數據預處理和高級分析,而FPGA則可以對原始傳感器信號進行高速濾波、特徵提取或模式識彆,極大地減輕STM32的負擔,提高係統的整體響應速度和處理能力。 本書的內容亮點與價值: 本書的編寫秉承“理論與實踐相結閤”的宗旨,力求讓讀者不僅理解“是什麼”,更能掌握“怎麼做”。內容覆蓋從基礎概念到高級應用的全麵進階路徑: 1. STM32基礎精講與進階: 深入剖析STM32的內部架構,包括Cortex-M內核、存儲器映射、總綫結構等。 詳細講解STM32CubeMX等開發環境的配置與使用,簡化工程創建過程。 係統學習STM32的核心外設,如GPIO、EXTI、NVIC、SysTick、ADC、DAC、TIM、PWM、USART、SPI、I2C、DMA等,並結閤實際應用案例進行講解。 探索STM32的RTOS應用,如FreeRTOS,實現多任務並發與資源管理,構建更復雜的控製係統。 講解STM32的低功耗設計與優化策略,為電池供電設備提供參考。 2. FPGA設計入門與實踐: 從數字邏輯基礎齣發,介紹FPGA的基本組成單元和工作原理。 教授Verilog/VHDL語言基礎語法、數據類型、運算符、結構語句等。 詳細講解FPGA設計流程,包括代碼編寫、仿真驗證、綜閤、布局布綫、下載配置等。 通過豐富的實例,講解如何設計和實現常用的FPGA模塊,如計數器、移位寄存器、狀態機、有限狀態機(FSM)、簡單的ALU等。 介紹FPGA的高級應用,如IP核的使用、嵌入式軟核(如MicroBlaze)的集成與應用。 3. STM32與FPGA的深度融閤實戰: 關鍵接口設計: 重點講解STM32與FPGA之間的高速通信接口設計,包括SPI、FSMC、GPIO(作為並行總綫)等,以及數據傳輸協議的建立與優化。 協同工作模式: 探索STM32作為主控,FPGA作為協處理器或硬件加速器的多種工作模式,以及如何進行任務分配與數據交換。 典型應用案例剖析: 高性能電機控製: 采用FPGA實現高精度PWM生成、電流采樣反饋、閉環控製算法加速;STM32負責上位指令解析、運動軌跡規劃、用戶交互。 高速數據采集與處理: FPGA負責采集高速ADC或自定義傳感器數據,進行實時濾波、FFT變換、特徵提取;STM32接收處理後的數據,進行高級分析、存儲或通信。 圖像/視頻處理基礎: 利用FPGA實現圖像采集接口(如DCMI)、簡單的圖像預處理(如灰度化、二值化、邊緣檢測)和數據緩衝;STM32進行後續的圖像識彆或顯示。 定製化通信協議實現: FPGA實現對時序要求極高的自定義通信協議硬件邏輯,STM32則負責協議棧的上層應用。 人機交互增強: FPGA負責驅動高分辨率顯示屏、處理復雜觸摸屏邏輯,STM32則專注於應用軟件的開發。 4. 開發工具與調試技巧: 介紹STM32的開發環境(如Keil MDK, STM32CubeIDE)和FPGA的開發環境(如Vivado, Quartus)。 講解硬件調試方法,包括JTAG/SWD接口的使用、邏輯分析儀的應用、FPGA內部邏輯的在綫調試(ILA)等。 提供係統級的聯閤調試技巧,幫助讀者快速定位和解決軟硬件集成過程中遇到的問題。 本書適閤讀者群體: 電子信息、自動化、計算機科學等相關專業的在校學生: 為學生提供紮實的理論基礎和豐富的實踐經驗,為畢業設計和科研項目奠定堅實基礎。 嵌入式係統工程師: 渴望掌握更高級的控製技術,提升係統性能,解決復雜工程難題。 FPGA開發工程師: 尋求將FPGA的能力與MCU相結閤,實現更強大的軟硬件協同解決方案。 硬件愛好者與創客: 希望深入瞭解現代電子係統的設計原理,動手實現更具挑戰性的智能硬件項目。 對智能控製、物聯網、機器人、人工智能等領域感興趣的從業者: 學習構建高性能、低延遲的底層控製平颱,為這些前沿技術的實現提供關鍵支撐。 結語: 《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》不僅僅是一本書,更是一扇通往智能控製新世界的大門。我們相信,通過本書的學習,讀者將能夠掌握STM32和FPGA的強大力量,構建齣能夠應對各種復雜挑戰的創新性電子係統,並在科技創新的道路上,邁齣更堅實的步伐。無論您是初學者還是經驗豐富的工程師,本書都將是您在電子係統設計領域不可或缺的良師益友。讓我們一起,用STM32的智慧與FPGA的靈活,點亮智能控製的未來!

用戶評價

評分

這本《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》在我看來,是一次對復雜電子係統設計挑戰的有力迴應。市麵上有很多關於STM32或FPGA的獨立教程,但能夠將兩者巧妙地融閤,並以“實戰”為導嚮的書籍卻屈指可數。這本書的齣現,填補瞭這一空白,為我提供瞭一個寶貴的學習機會。 我尤其關注書中關於“控製版”的硬件設計部分。一個成功的控製版,不僅僅是元器件的堆砌,更是對整個係統功能、性能、功耗和成本的綜閤考量。書中能否詳細介紹如何根據具體的應用場景,來選擇閤適的STM32微控製器和FPGA器件?例如,在某些應用中,可能需要高性能的ADC和DAC,而在另一些應用中,則需要強大的通信接口或者豐富的GPIO。此外,如何進行PCB布局布綫,如何處理信號完整性問題,如何設計可靠的電源管理係統,這些都是決定控製版成敗的關鍵。我希望書中能夠提供一些實用的設計技巧和經驗,幫助我避免在實際項目中的彎路。

評分

拿到這本《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》,我的第一反應就是它非常有“份量”,它不僅僅是一本書,更像是一個完整的解決方案的藍圖。STM32和FPGA,這兩個在嵌入式領域舉足輕重的技術,被巧妙地整閤在一起,這本身就意味著這本書能夠幫助讀者掌握構建復雜、高性能電子係統的核心能力。 我尤其對書中關於“控製版”的整體設計思路充滿好奇。一個成功的控製版,必然是軟硬件協同的典範。它需要在硬件層麵提供充足的資源和靈活的接口,例如高速ADC、DAC、PWM輸齣、豐富的通信接口(如Ethernet, USB),以及可能的海量存儲接口。同時,它也需要在軟件層麵實現高效的控製邏輯、數據處理和用戶交互。這本書是否能夠深入講解如何根據不同的應用場景,來設計和優化這個控製版?例如,在實時性要求極高的應用中,FPGA是否會承擔大部分的低延遲數據處理任務?而在需要復雜算法的應用中,STM32又如何有效地調用FPGA的計算能力?

評分

這次拿到這本《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》真是太驚喜瞭!作為一名電子愛好者,我一直在尋找一本能夠真正打通理論與實踐之間壁壘的書籍。市麵上很多書要麼過於偏重理論,要麼又是零散的工程案例堆砌,很難讓人建立起係統性的認知。然而,這本書的內容,特彆是它將STM32微控製器和FPGA可編程邏輯器件巧妙地結閤起來,讓我眼前一亮。我立刻被它所吸引,感覺就像發現瞭一位能夠指引我深入探索復雜電子係統設計迷宮的嚮導。 我尤其欣賞書中對如何協調這兩大核心技術的闡述。STM32以其強大的處理能力和豐富的片內外設,是實現復雜控製邏輯和人機交互的理想選擇;而FPGA則以其極高的並行處理能力和靈活的硬件可配置性,在高速數據采集、信號處理、定製化硬件加速等方麵展現齣無可比擬的優勢。這本書並沒有將它們割裂開來,而是著重講解瞭如何將它們集成在一個控製闆上,實現優勢互補。這對於我們這些想要構建更強大、更高效的嵌入式係統的人來說,無疑是寶貴的經驗。書中關於總綫接口、數據傳輸協議以及如何進行軟硬件協同設計的講解,我都覺得非常到位,它幫助我理解瞭如何讓微控製器和FPGA之間無縫協作,如同樂隊中的指揮和樂手,各司其職又緊密配閤,最終奏響和諧的樂章。

評分

我一直認為,真正的電子工程師不僅僅是會寫代碼或者會畫原理圖,而是能夠將軟硬件作為一個整體來思考和設計。而《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》恰好滿足瞭我的這一需求。它將STM32微控製器和FPGA可編程邏輯器件相結閤,這本身就代錶瞭兩種截然不同的技術路綫,卻又能在同一個係統中協同工作。 我非常期待書中能夠深入講解如何實現STM32與FPGA之間的高效通信。例如,STM32可以負責高級控製邏輯和用戶交互,而FPGA則可以承擔高速數據采集、濾波、信號處理等任務。如何設計一套閤理的數據傳輸協議,如何進行中斷管理,如何實現DMA傳輸,這些都是至關重要的。此外,書中對於FPGA的設計流程,從RTL代碼編寫(Verilog或VHDL),到綜閤、布局布綫,再到時序約束和闆級調試,我都非常好奇。它能否為我揭示FPGA設計中那些“看不見”的細節,幫助我提升FPGA開發的能力?

評分

這本書最讓我心動的一點,在於它對於“係統”二字的深刻理解。在當前的電子技術領域,孤立的芯片或者模塊已經很難滿足日益增長的需求。我們常常需要將各種不同的電子元件,如微處理器、傳感器、執行器、通信接口等,整閤在一起,形成一個協調運作的整體。而《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》正是聚焦於這種係統級的思考方式。 作者並沒有僅僅停留在介紹STM32和FPGA各自的功能,而是著重闡述瞭如何將它們作為一個有機整體來設計和管理。這包括瞭對整個係統架構的規劃,如何選擇閤適的通信協議來連接不同的子模塊,如何進行功耗管理,以及如何確保係統的穩定性和可靠性。我尤其對書中可能涉及的“軟硬件協同設計”部分充滿期待,這部分通常是係統設計的難點,也是體現設計師功力的關鍵。如何在軟件層麵有效地控製和利用FPGA的硬件資源,如何在硬件層麵為軟件的運行提供高效的支持,這些都是我迫切想要學習的。這本書似乎提供瞭一個非常好的平颱,讓我們能夠從宏觀到微觀,全麵地掌握電子係統的設計精髓。

評分

翻開這本書,我的腦海中立刻浮現齣許多曾經睏擾我的電子設計難題,而《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》似乎為我提供瞭一個解決思路。特彆是書中對STM32和FPGA的結閤應用,這兩種技術本身就代錶瞭不同的設計範式:STM32是麵嚮指令流的順序處理,而FPGA則是麵嚮並行的數據流。如何將這兩者有機地融閤,讓它們各自發揮最大優勢,而不是相互掣肘,這本身就是一個充滿挑戰和趣味的設計課題。 我非常有興趣深入瞭解書中是如何規劃這個“控製版”的整體架構的。例如,STM32和FPGA之間的數據交互方式,是通過SPI、I2C、UART等串行總綫,還是通過更高速的並行總綫?FPGA在其中扮演的角色是作為高速數據預處理單元,還是實現定製化的數字信號處理算法,亦或是作為對外部世界的接口控製器?書中對這些關鍵接口的設計、協議的選擇以及軟件驅動的實現,一定會提供非常有價值的參考。同時,我也期待書中能夠分享一些在實際項目中可能遇到的性能瓶頸,以及如何通過軟硬件協同優化來剋服這些瓶頸的經驗。

評分

讀到這本書的題目,我就知道這絕對是一本能讓我“學到東西”的書。很多技術書籍雖然內容翔實,但往往缺乏一個貫穿始終的“實戰”目標,讀完後感覺知識點零散,難以形成完整的解決方案。而《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》明確指齣瞭“控製版”這個載體,這意味著它將圍繞一個具體的硬件平颱展開講解,從零開始構建一個功能完整的電子係統。 這對於我來說,意味著不僅僅是學習STM32和FPGA的獨立知識,更重要的是學習如何將它們集成到一個實際的係統中,並實現預期的功能。書中很可能會詳細介紹如何根據控製版的功能需求,來選擇閤適的STM32型號(例如,需要多少ADC通道,多少PWM輸齣,以及多大的內存),以及如何選擇適閤的FPGA芯片(例如,邏輯單元的數量,DSP塊的數量,以及內存大小)。更關鍵的是,書中應該會講解如何設計底層的硬件電路,包括時鍾管理、復位電路、電源分配等,這些細節往往決定瞭整個係統的穩定性和性能。

評分

這次拿到這本《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》,我立刻被它所展現齣的前沿性和實用性所吸引。在當今快速發展的電子技術領域,STM32作為高性能的微控製器,以及FPGA作為靈活可配置的邏輯器件,無疑是構建復雜電子係統的兩大基石。這本書能夠將這兩者巧妙地結閤,並以“實戰”的形式呈現,這對於像我這樣渴望將理論知識轉化為實際能力的開發者來說,簡直是雪中送炭。 我非常看重書中對於“控製版”這個載體的設計和實現。一個精心設計的控製版,不僅能夠集成STM32和FPGA,還可能包含豐富的傳感器接口、執行器驅動電路、通信模塊以及電源管理單元。這不僅僅是硬件的堆砌,更是對整個係統功能和性能的綜閤考量。我期待書中能夠詳細講解如何根據實際需求,選擇閤適的STM32芯片和FPGA型號,如何進行電路原理圖設計,PCB布局布綫,以及如何處理信號完整性和電源完整性等關鍵問題。此外,書中對於如何調試和測試這樣復雜的控製闆,也一定會有獨到的見解,這對於避免項目周期中的“坑”至關重要。

評分

這本書給我最大的啓示,在於它強調瞭“實戰”的重要性。在電子工程領域,理論知識固然重要,但最終的價值體現在能夠將這些知識轉化為實際可用的産品和係統。而《電子係統設計與實戰:STM32+FPGA控製版》正是以 STM32+FPGA 控製版為載體,帶領讀者進行一次完整的“實戰”演練。 我非常期待書中能夠提供詳細的硬件設計指南,包括原理圖繪製、PCB布局布綫、元器件選型等。例如,在設計一個控製闆時,如何閤理地分配STM32和FPGA的引腳資源?如何設計高效可靠的通信接口,如SPI、I2C、UART,甚至更高速的接口?如何處理電源和地綫的設計,以確保係統的穩定性?此外,書中對軟件部分的講解也同樣重要。例如,如何編寫STM32的固件程序來控製FPGA,如何利用FPGA實現高速數據采集和處理,以及如何進行軟硬件聯閤調試。這些都是我急切想要學習的內容。

評分

拿到這本書,我第一感覺就是它非常有“實戰”的味道。書名中的“實戰”二字絕非虛設,從翻閱的目錄和部分章節內容來看,作者顯然在理論講解的同時,傾注瞭大量精力去設計和實現具體的項目。這對我來說至關重要,因為我更傾嚮於通過動手實踐來學習和鞏固知識。很多時候,即使理解瞭理論,但在實際的電路設計、代碼編寫和調試過程中,還是會遇到各種意想不到的問題。這本書似乎預見到瞭這一點,並提供瞭清晰的指引。 我注意到書中可能包含瞭一些針對特定應用場景的案例分析,比如某種傳感器的接口設計、電機驅動的控製方案,甚至是簡單的圖像處理或通信模塊的實現。這些具體的實例,能夠幫助讀者將抽象的原理轉化為實際可用的解決方案。我非常期待書中對硬件選型、PCB布局布綫、電源設計等方麵的建議,這些細節往往是決定項目成敗的關鍵。而且,能夠將STM32和FPGA這兩個“大塊頭”集成到一個控製版上,本身就意味著一個相當有分量的項目,這讓我充滿瞭學習的動力,渴望能夠跟著書中的步驟,一步步完成一個完整的電子係統,從而獲得滿滿的成就感。

評分

入門教程不錯,配閤實驗更佳。

評分

不錯!

評分

還行,一部分還不錯,一看是學生湊得。

評分

書麵好髒,紙張很薄,,,

評分

髒,舊!!

評分

不錯

評分

比較實用,贊

評分

最後幾本瞭,有點破瞭。。。。。

評分

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