嵌入式系統實時通信網路

作者：編者:張鳳登//周美嬌//白國振//戴曉晨|責編:滿美希
出版社：電子工業
ISBN：9787121437885

出版日期：2022/06/01
裝幀：平裝
頁數：380

人民幣：RMB 99 元售價：元

內容大鋼

實時通信網路是在嵌入式系統高度發展的基礎上形成的一個新主題，已被廣泛應用於測量與控制領域。本書系統地介紹了嵌入式系統實時通信網路的產生背景、理論與技術基礎，深入揭示了導致實時通信網路多樣化的媒體訪問控制技術和全局時間同步技術，並按現有多種網路標準的形成順序，從網路的技術特點、規範、工作原理、匯流排介面電路設計及網路化控制系統設計與應用等方面，較全面地闡述了控制器區域網、局域互聯網路、FlexRay、音頻/視頻匯流排，同時也給出了這些網路的互聯技術，及其與它網路標準之間的主要區別。本書在編寫過程中廣泛吸取了實時通信網路方面的最新成果，全書內容自成體系，結構緊湊，前後呼應，具有一定的先進性、系統性和實用性。本書可作為高等院校測控技術、自動化、汽車工程、信息工程、微電子、電腦應用、電氣工程和機電一體化等專業高年級本科生、研究生的教材，也可作為從事嵌入式系統實時通信網路研究與應用的科技人員的參考書。

作者介紹

編者:張鳳登//周美嬌//白國振//戴曉晨|責編:滿美希

第1章  概述
  1.1  嵌入式系統實時通信網路的相關概念
    1.1.1  系統
    1.1.2  實時
    1.1.3  實時系統
    1.1.4  實時通信網路
    1.1.5  嵌入式實時系統
    1.1.6  嵌入式系統網路化
  1.2  安全性
    1.2.1  安全性的定義
    1.2.2  安全標準
    1.2.3  功能安全的實現
    1.2.4  安全認證
  1.3  電磁兼容性
    1.3.1  放射測試
    1.3.2  抗擾度測試
  1.4  工業電子設備的環境要求
    1.4.1  恆溫條件
    1.4.2  溫度波動與溫度階躍測試
    1.4.3  溫度循環測試
    1.4.4  冰水衝擊測試
    1.4.5  鹽霧測試
    1.4.6  循環濕熱測試
    1.4.7  灰塵測試
  1.5  業務與成本驅動因素
    1.5.1  組件可用性
    1.5.2  成本考量
  1.6  嵌入式系統實時通信網路的形成與發展
    1.6.1  嵌入式系統實時通信網路簡史
    1.6.2  嵌入式系統實時通信網路分類
    1.6.3  功能與影響因素的進一步細化
    1.6.4  在兩個世界的交集中不斷進步
  習題
第2章  網路基礎知識
  2.1  網路的基本特徵
    2.1.1  網路協議及分層的概念
    2.1.2  電路交換與分組交換
    2.1.3  面向連接協議與無連接協議
    2.1.4  報文
    2.1.5  報文格式
    2.1.6  報文的傳輸和定址方法
    2.1.7  網路運行模式和角色
    2.1.8  網路設備之間的基本通信方式
  2.2  網路拓撲結構
    2.2.1  點對點拓撲
    2.2.2  匯流排形拓撲
    2.2.3  菊花鏈形拓撲
    2.2.4  星形拓撲
    2.2.5  環形拓撲
    2.2.6  樹形拓撲

    2.2.7  網形拓撲
  2.3  網路類型和規模
    2.3.1  網路分類
    2.3.2  常用網路規模術語
    2.3.3  網際網路、內聯網和外聯網
  2.4  網路性能及相關概念
    2.4.1  性能度量術語和單位
    2.4.2  影響網路實際性能的主要因素
    2.4.3  影響網路性能的關鍵非性能特徵
  2.5  開放系統互聯參考模型
    2.5.1  模型的分層
    2.5.2  開放系統互聯環境
    2.5.3  協議、服務與服務訪問點
    2.5.4  信息傳送單元
    2.5.5  間接設備連接與報文路由
    2.5.6  各層的主要功能及其交互
    2.5.7  OSI參考模型各層的主要特點匯總
  習題
第3章  媒體訪問控制技術
  3.1  媒體訪問控制技術概述
  3.2  輪叫探詢法
    3.2.1  輪叫探詢法工作原理
    3.2.2  輪叫探詢法性能
  3.3  時分多路訪問法
    3.3.1  時分多路訪問原理
    3.3.2  時分多路訪問性能
    3.3.3  柔性時分多路訪問
  3.4  CSMA/CD法
    3.4.1  CSMA/CD工作原理
    3.4.2  CSMA/CD性能分析
  3.5  CSMA/CA法
    3.5.1  CSMA/CA工作原理
    3.5.2  *CSMA/CA性能分析
  習題
第4章  全局時間同步
  4.1  時間順序與標準
    4.1.1  時間順序
    4.1.2  時間標準
  4.2  時鐘
    4.2.1  物理時鐘
    4.2.2  參考時鐘
    4.2.3  時鐘漂移
    4.2.4  時鐘的失效模式
    4.2.5  時鐘精密度與準確度
    4.2.6  實際應用中的時鐘微節拍
  4.3  時間測量
    4.3.1  全局時間
    4.3.2  時間間隔測量
    4.3.3  ??/?-領先
    4.3.4  時間測量的基本限制

  4.4  密集時基與稀疏時基
    4.4.1  密集時基
    4.4.2  稀疏時基
    4.4.3  時空點陣
    4.4.4  時間的循環表示形式
  4.5  內部時鐘同步
    4.5.1  同步條件
    4.5.2  中央主節點同步演算法
    4.5.3  分散式容錯同步演算法
    4.5.4  速率修正與狀態修正
  4.6  外部時鐘同步
    4.6.1  運行原理
    4.6.2  時間格式
    4.6.3  時間網關
  習題
第5章  控制器區域網
  5.1  CAN的形成及主要特點
    5.1.1  CAN的形成背景
    5.1.2  CAN匯流排的體系結構
    5.1.3  CAN的原始文件和標準
    5.1.4  CAN的主要特點
  5.2  CAN報文格式
    5.2.1  數據幀
    5.2.2  遠程幀
    5.2.3  出錯幀
    5.2.4  超載幀
    5.2.5  幀間空間
  5.3  媒體訪問與仲裁
    5.3.1  非破壞性仲裁過程
    5.3.2  關於標識符的補充說明
    5.3.3  *CAN仲裁協議的報文優先順序確定方法
  5.4  CAN物理層
    5.4.1  位編碼與位填充
    5.4.2  位的時間組成與採樣
    5.4.3  位同步
    5.4.4  *CAN匯流排的信號傳播
    5.4.5  *媒體、位速率和網路長度之間的關係
    5.4.6  CAN匯流排的電氣連接
  5.5  CAN錯誤檢測與錯誤處理
    5.5.1  錯誤類型
    5.5.2  節點錯誤狀態
    5.5.3  錯誤界定規則
    5.5.4  節點狀態轉換
  5.6  標準CAN的擴展
      5.6.1CAN 2.0  B
    5.6.2  CAN-FD
  5.7  CAN組件
    5.7.1  CAN組件類型
    5.7.2  CAN控制器
    5.7.3  CAN匯流排收發器

  5.8  CAN節點的實現
    5.8.1  CAN節點硬體構成
    5.8.2  CAN節點通信程序設計
  5.9  CAN開發工具和網路系統設計
    5.9.1  CAN匯流排網路設計步驟
    5.9.2  CAN報文格式分析工具?CANscope
    5.9.3  CAN匯流排系統開發、測試和分析工具?CANoe
    5.9.4  車體電子系統CAN匯流排通信網路設計
  習題
第6章  本地互聯網路
  6.1  LIN的形成及其主要特點
    6.1.1  引入LIN前後的多路傳輸結構
    6.1.2  LIN的主要發展階段
    6.1.3  LIN匯流排的體系結構
    6.1.4  LIN規範的文件
    6.1.5  LIN的主要特點
  6.2  LIN通信幀格式
    6.2.1  斷點場
    6.2.2  同步場
    6.2.3  標識符場
    6.2.4  數據場
    6.2.5  校驗和
  6.3  LIN匯流排媒體訪問控制
    6.3.1  匯流排訪問
    6.3.2  調度表
    6.3.3  各類幀的傳輸
    6.3.4  任務狀態機
  6.4  LIN物理層
    6.4.1  位編碼
    6.4.2  位速率及其容差
    6.4.3  位定時與位採樣
    6.4.4  物理線路介面
  6.5  網路休眠與喚醒
    6.5.1  通信狀態圖
    6.5.2  休眠
    6.5.3  喚醒
  6.6  錯誤檢測與錯誤處理
    6.6.1  LIN錯誤類型
    6.6.2  節點內部報告
    6.6.3  錯誤界定
  6.7  LIN組件
    6.7.1  協議控制器
    6.7.2  LIN收發器
    6.7.3  LIN節點設計實例
  6.8  LIN開發工具及應用系統設計實例
    6.8.1  LIN 開發工具
    6.8.2  車窗升降控制系統設計
  習題
第7章  FlexRay匯流排
  7.1  FlexRay的起源及主要特點

    7.1.1  FlexRay的形成與發展
    7.1.2  FlexRay匯流排的體系結構
    7.1.3  FlexRay的主要特點及用途
  7.2  通信循環
    7.2.1  靜態段與時隙
    7.2.2  動態段與微時隙
    7.2.3  符號窗
    7.2.4  網路空閑時間
  7.3  FlexRay通信幀
    7.3.1  通信幀格式
    7.3.2  通信幀在時隙和微時隙中的封裝
    7.3.3  靜態幀的最大長度
  7.4  FlexRay協議的媒體訪問控制
    7.4.1  通信循環的實施
    7.4.2  媒體訪問方法
    7.4.3  媒體訪問條件
    7.4.4  關於雙通道應用的補充說明
  7.5  FlexRay時間同步
    7.5.1  FlexRay的計時層次
    7.5.2  網路時間同步方面的要求
    7.5.3  時間同步問題的解決方案
  7.6  FlexRay物理層
    7.6.1  FlexRay信號的創建
    7.6.2  FlexRay信號的傳輸
    7.6.3  FlexRay信號的接收
  7.7  網路喚醒、啟動和錯誤管理
    7.7.1  網路喚醒
    7.7.2  網路啟動
    7.7.3  錯誤管理
  7.8  典型節點結構與網路電子組件
    7.8.1  FlexRay節點結構
    7.8.2  FlexRay協議控制器
    7.8.3  匯流排驅動器
    7.8.4  有源星
    7.8.5  匯流排監控器
  7.9  FlexRay匯流排的開發與應用
    7.9.1  FlexRay匯流排模擬與測試工具
    7.9.2  FlexRay與AUTOSAR
    7.9.3  FlexRay應用實例
  習題
第8章  音頻∕視頻匯流排
  8.1  音頻∕視頻匯流排概述
    8.1.1  I2C匯流排
    8.1.2  D2B匯流排
    8.1.3  專用音頻∕視頻匯流排
  8.2  MOST匯流排的形成及主要特點
    8.2.1  MOST匯流排的起源及主要發展階段
    8.2.2  MOST匯流排體系結構
    8.2.3  MOST匯流排的主要特點
  8.3  報文格式和媒體訪問控制方法

    8.3.1  幀起始
    8.3.2  邊界描述符
    8.3.3  同步通道
    8.3.4  非同步通道
    8.3.5  控制通道
    8.3.6  幀狀態和校驗位
    8.3.7  關於媒體訪問控制技術的說明
  8.4  MOST物理層
    8.4.1  傳輸媒體
    8.4.2  數據傳輸速率和編碼
    8.4.3  MOST拓撲結構
  8.5  MOST匯流排的網路錯誤與錯誤處理
    8.5.1  光學事件
    8.5.2  過熱（Over-Temperature
    8.5.3  欠電壓（Undervoltage
    8.5.4  網路變更事件
  8.6  MOST組件、開發工具和應用
    8.6.1  MOST組件
    8.6.2  MOST系統開發工具
    8.6.3  MOST匯流排在汽車DVD播放系統中的應用
    8.6.4  MOST匯流排與FireWire匯流排的比較
  習題
第9章  匯流排系統連接與開發
  9.1  實時通信網路的應用選擇
    9.1.1  實時通信網路的比較
    9.1.2  簡單解決方案
    9.1.3  複雜解決方案
  9.2  系統級模塊及其故障防護SBC
    9.2.1  系統級模塊的分類
    9.2.2  系統基礎晶元法
    9.2.3  故障防護SBC法
    9.2.4  設計故障防護SBC的基本原則
    9.2.5  故障防護SBC
  9.3  中繼器
    9.3.1  網路中出現中繼器的原因
    9.3.2  中繼器使用中應注意的問題
  9.4  網關
    9.4.1  不同速率之間的網關
    9.4.2  不同媒體之間的網關
    9.4.3  不同匯流排之間的網關
  9.5  V模式開發流程
    9.5.1  V模式
    9.5.2  匯流排網路V模式開發流程
    9.5.3  匯流排網路系統開發流程的分級
  習題
附錄A  排隊系統基礎
  A.1  穩定狀態下的數據流
    A.1.1  李特爾定律
    A.1.2  通信量強度
  A.2  M/G/1排隊模型

    A.2.1  泊松過程
    A.2.2  撲拉切克-辛欽公式
附錄B  非搶佔式FP調度的最壞情形和可行性測試
  B.1  活躍期
  B.2  最壞情形
  B.3  FP可行性條件
  B.4  可行性測試
  B.5  數學提示
附錄C  CAPL簡介
  C.1  數據類型
  C.2  控制信息訪問
  C.3  重要CAPL函數
附錄D  縮寫詞
參考文獻

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