商品描述
本書以“單機-上位機-系統-底層技術”為主線展開，內容包括PLC及機電控制系統、LabVIEW與數據采集系統、VISA編程、Modbus應用、嵌入式微控制器、網絡接入模組及 FPGA 七大核心模塊。以真實工程案例為核心，采用源碼研讀、代碼剖析、手冊參照、上機驗證的實戰化教學思路編寫。順應國產軟硬件發展趨勢，嵌入式微控制器選用RISC-V內核，FPGA 選用高雲FPGA，觸摸屏、RTU和數據采集器等硬件采用國產器件與進口器件對比參照的方式進行內容組織與方案設計。 本書實操屬性突出、教學案例詳實。在自學時容易復現，可助力讀者夯實專業功底，切實提高硬件調試開發能力，開闊眼界。 本書可作為計算機類專業硬件接口方向的課程設計和實習指導教材，也可供電子信息、自動化、測控、儀器類專業高年級本科生、研究生，以及從事硬件開發的中級水平工程技術人員閱讀和參考。
目錄大綱
目 錄
第1章 PLC及機電控制系統 1
1.1 PLC簡介 1
1.1.1 PLC技術路線特點 1
1.1.2 PLC通信功能 2
1.2 PLC的品牌 2
1.3 PLC采用的編程語言 2
1.3.1 梯形圖 2
1.3.2 功能塊圖 3
1.3.3 順序功能圖 4
1.3.4 指令表 4
1.3.5 結構化文本 4
1.4 SMART系列PLC 4
1.4.1 PLC主機 5
1.4.2 擴展模塊 6
1.5 HMI 10
1.5.1 西門子產品 10
1.5.2 國內替代產品 11
1.6 其他必需設備 11
1.6.1 通信端口 11
1.6.2 交換機 12
1.6.3 24V電源 13
1.7 案例 14
1.7.1 項目背景 15
1.7.2 PLC程序 16
1.7.3 HMI程序 33
1.7.4 調試 35
1.7.5 其他說明 38
第2章 LabVIEW與數據采集系統 39
2.1 LabVIEW簡介 39
2.2 LabWindows/CVI簡介 40
2.3 虛擬儀器 40
2.3.1 案例1：直流中心
功率譜 41
2.3.2 案例2：功率及
頻率估計 47
2.3.3 思考題 51
2.4 數據采集設備 51
2.4.1 多功能數據采集器
USB-6009 51
2.4.2 案例1：基於USB-6009的
多通道電壓表 53
2.4.3 案例2：基於USB3100的
多通道電壓表 55
2.5 小結 65
第3章 VISA編程 67
3.1 案例1：控制繼電器（組） 67
3.1.1 通信協議 67
3.1.2 驅動程序 68
3.1.3 LabVIEW示例 68
3.1.4 VISA函數 69
3.1.5 測試 71
3.1.6 繼電器同時控制的情形 71
3.2 案例2：控制示波器 72
3.2.1 例程 72
3.2.2 運行前的準備 75
3.2.3 測試過程 76
3.2.4 數據後處理 79
3.3 案例3：控制信號發生器 80
3.3.1 信號發生器簡介 80
3.3.2 運行前的準備 80
3.3.3 程控示例 80
3.4 案例4：信號源輸出線性
掃頻信號 83
3.5 案例5：信號源輸出調幅信號
示例 84
3.6 小結 85
第4章 Modbus應用 86
4.1 Modbus資源 86
4.2 安裝DSC模塊 91
4.3 案例1：LabVIEW訪問PLC 92
4.4 Modbus協議的調試和仿真 95
4.4.1 調試軟件 95
4.4.2 仿真軟件 98
4.4.3 軟件的啟動和基本
配置 98
4.4.4 自測試效果 101
4.4.5 ModSim32輔助LabVIEW
程序驗證 101
4.5 案例2：HMI控制RTU 103
4.5.1 HMI介紹 104
4.5.2 RTU介紹 105
4.5.3 HMI程序 108
4.5.4 LabVIEW程序 113
4.6 Modbus產品的標準化 115
4.7 小結 115
第5章 嵌入式微控制器 116
5.1 CM32M4xxR系列產品 117
5.1.1 CM32M4xxR系列產品
簡介 117
5.1.2 存儲器映射 118
5.1.3 CM32M4xxR系列產品
內核簡介 118
5.1.4 CM32M433R-START
開發板簡介 119
5.2 開發軟件 123
5.3 時鐘 123
5.3.1 時鐘樹結構 126
5.3.2 案例：通過編程改變
時鐘樹的配置 127
5.3.3 案例改進 141
5.3.4 思考題 145
5.4 GPIO與匯編 146
5.4.1 寄存器 147
5.4.2 庫函數 149
5.4.3 作為數字量輸入 151
5.4.4 作為數字量輸出 152
5.4.5 作為復用功能 152
5.4.6 模擬量工作方式 153
5.4.7 重映射功能 154
5.4.8 案例1：輸出點燈 155
5.4.9 案例2：參數測試 168
5.5 定時器資源 175
5.5.1 內核定時器 176
5.5.2 案例1：定時中斷 176
5.5.3 基本定時器 186
5.5.4 案例2：定時器中斷 187
5.5.5 通用定時器 187
5.5.6 案例3：利用輸入捕獲功能
測量信號頻率 188
5.5.7 高級定時器 198
5.5.8 案例4：PWM輸出
應用 199
5.5.9 看門狗定時器 199
5.5.10 案例5：看門狗應用 199
5.6 數模轉換器 200
5.6.1 數模轉換器資源 200
5.6.2 案例1：輸出慢速直流
電壓 201
5.6.3 案例2：單通道輸出
三角波形 208
5.6.4 案例3：雙通道同步
輸出 208
5.6.5 後端信號調理電路 215
5.7 模數轉換器 218
5.7.1 典型工作方式 219
5.7.2 案例1：運用片上溫度
傳感器測溫 220
5.7.3 案例2：軟件查詢法
電壓采集 220
5.7.4 案例3：外部觸發
模式 220
5.7.5 案例4：雙通道並行
采樣 233
5.7.6 案例5：定時器觸發
模式 247
5.8 前後端的信號調理電路 260
5.8.1 電流-電壓變換電路 260
5.8.2 電壓匹配電路 261
5.8.3 交流信號的情形 262
5.8.4 隔離的情形 263
5.9 DSP庫的使用 264
5.9.1 樣例程序分析 264
5.9.2 DSP庫示例匯總 270
5.9.3 案例 271
第6章 網絡接入模組 278
6.1 Wi-Fi接入 278
6.2 移動網絡接入 282
6.2.1 廣和通L610 283
6.2.2 中國移動物聯M5311 283
6.2.3 上海移遠BC95-GF 283
6.3 數傳電臺 284
6.3.1 案例1：AS32-TTL-100 284
6.3.2 案例2：P900數傳電臺 285
6.3.3 案例3：日精數傳
電臺ND250A 287
6.4 小結 291
第7章 FPGA 292
7.1 “高雲”簡介 292
7.1.1 產品線簡介 292
7.1.2 雲源軟件 294
7.1.3 GMD軟件 296
7.2 FPGA的資源 297
7.2.1 封裝 297
7.2.2 FPGA結構 297
7.2.3 I/O資源 298
7.2.4 CFU資源 300
7.2.5 塊狀靜態隨機存儲器 301
7.2.6 時鐘資源 301
7.2.7 用戶閃存資源 301
7.2.8 思考題 302
7.3 實驗1：PLL IP使用 302
7.3.1 實驗目的 302
7.3.2 設計方案 302
7.3.3 實驗過程 303
7.3.4 嘗試使用內嵌邏輯
分析儀 324
7.3.5 思考題 330
7.4 實驗2：在FPGA中使用CM3
硬核 330
7.4.1 安裝GMD 330
7.4.2 導入示例工程 332
7.4.3 FPGA邏輯 335
7.4.4 燒寫 341
7.4.5 實驗效果 342
7.4.6 用J-Link進行調試 343
7.4.7 思考題 347
7.5 實驗3：驅動VGA接口
顯示器 347
7.5.1 實驗目的 348
7.5.2 設計方案 348
7.5.3 實驗過程 349
7.5.4 思考題 368
7.6 實驗4：MCU和FPGA的
互聯 368
7.6.1 互聯關系設計 369
7.6.2 MCU代碼 369
7.6.3 FPGA邏輯 374
7.6.4 實驗過程 376
7.6.5 內嵌邏輯分析儀的使用 384
7.6.6 技術難點及解決措施 386
7.6.7 遺留問題的解決 387
7.6.8 思考題 392
參考書目 394
