實時通信網(wǎng)絡是在嵌入式系統(tǒng)高度發(fā)展的基礎上形成的一個新主題，已被廣泛應用于測量與控制領域。本書系統(tǒng)地介紹了嵌入式系統(tǒng)實時通信網(wǎng)絡的產(chǎn)生背景、理論與技術基礎，深入揭示了導致實時通信網(wǎng)絡多樣化的媒體訪問控制技術和全局時間同步技術，并按現(xiàn)有多種網(wǎng)絡標準的形成順序，從網(wǎng)絡的技術特點、規(guī)范、工作原理、總線接口電路設計及網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)設計與應用等方面，較全面地闡述了控制器局域網(wǎng)、局域互聯(lián)網(wǎng)絡、FlexRay、音頻/視頻總線，同時也給出了這些網(wǎng)絡的互聯(lián)技術，及其與它網(wǎng)絡標準之間的主要區(qū)別。本書在編寫過程中廣泛吸取了實時通信網(wǎng)絡方面的最新成果，全書內(nèi)容自成體系，結(jié)構緊湊，前后呼應，具有一定的先進性、系統(tǒng)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、計算機應用、電氣工程和機電一體化等專業(yè)高年級本科生、研究生的教材，也可作為從事嵌入式系統(tǒng)實時通信網(wǎng)絡研究與應用的科技人員的參考書。
張鳳登：上海理工大學教授，上海市自動化學會常務理事，中國儀器儀表學會過程檢測控制儀表分會常務理事，中國人工智能學會自然計算與數(shù)字智能城市專業(yè)委員會委員，中國儀器儀表學會嵌入式儀表及系統(tǒng)技術分會理事，中國儀器儀表學會教育工作委員會委員，《自動化儀表》期刊編委，先后主持或合作完成來自省、市、部及企事業(yè)單位的各類教學與科研項目36項，獲得機械工業(yè)部科技進步三等獎2項、科技成果推廣應用榮譽證書2項、發(fā)明專利3項、實用新型專利6項、軟件著作權2項，發(fā)表論文121篇，出版著4部。
第1章 概述 （1）
1.1 嵌入式系統(tǒng)實時通信網(wǎng)絡的相關概念 （2）
1.1.1 系統(tǒng) （2）
1.1.2 實時 （2）
1.1.3 實時系統(tǒng) （2）
1.1.4 實時通信網(wǎng)絡 （3）
1.1.5 嵌入式實時系統(tǒng) （4）
1.1.6 嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡化 （6）
1.2 安全性 （6）
1.2.1 安全性的定義 （7）
1.2.2 安全標準 （7）
1.2.3 功能安全的實現(xiàn) （10）
1.2.4 安全認證 （10）
1.3 電磁兼容性 （12）
1.3.1 放射測試 （12）
1.3.2 抗擾度測試 （14）
1.4 工業(yè)電子設備的環(huán)境要求 （17）
1.4.1 恒溫條件 （18）
1.4.2 溫度波動與溫度階躍測試 （18）
1.4.3 溫度循環(huán)測試 （18）
1.4.4 冰水沖擊測試 （20）
1.4.5 鹽霧測試 （20）
1.4.6 循環(huán)濕熱測試 （21）
1.4.7 灰塵測試 （21）
1.5 業(yè)務與成本驅(qū)動因素 （21）
1.5.1 組件可用性 （22）
1.5.2 成本考量 （23）
1.6 嵌入式系統(tǒng)實時通信網(wǎng)絡的形成與發(fā)展 （25）
1.6.1 嵌入式系統(tǒng)實時通信網(wǎng)絡簡史 （25）
1.6.2 嵌入式系統(tǒng)實時通信網(wǎng)絡分類 （28）
1.6.3 功能與影響因素的進一步細化 （30）
1.6.4 在兩個世界的交集中不斷進步 （31）
習題 （32）
第2章 網(wǎng)絡基礎知識 （33）
2.1 網(wǎng)絡的基本特征 （33）
2.1.1 網(wǎng)絡協(xié)議及分層的概念 （34）
2.1.2 電路交換與分組交換 （35）
2.1.3 面向連接協(xié)議與無連接協(xié)議 （36）
2.1.4 報文 （38）
2.1.5 報文格式 （39）
2.1.6 報文的傳輸和尋址方法 （40）
2.1.7 網(wǎng)絡運行模式和角色 （41）
2.1.8 網(wǎng)絡設備之間的基本通信方式 （44）
2.2 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構 （45）
2.2.1 點對點拓撲 （46）
2.2.2 總線形拓撲 （46）
2.2.3 菊花鏈形拓撲 （46）
2.2.4 星形拓撲 （47）
2.2.5 環(huán)形拓撲 （47）
2.2.6 樹形拓撲 （48）
2.2.7 網(wǎng)形拓撲 （48）
2.3 網(wǎng)絡類型和規(guī)模 （48）
2.3.1 網(wǎng)絡分類 （49）
2.3.2 常用網(wǎng)絡規(guī)模術語 （50）
2.3.3 因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和外聯(lián)網(wǎng) （51）
2.4 網(wǎng)絡性能及相關概念 （52）
2.4.1 性能度量術語和單位 （52）
2.4.2 影響網(wǎng)絡實際性能的主要因素 （55）
2.4.3 影響網(wǎng)絡性能的關鍵非性能特征 （55）
2.5 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型 （56）
2.5.1 模型的分層 （57）
2.5.2 開放系統(tǒng)互聯(lián)環(huán)境 （58）
2.5.3 協(xié)議、服務與服務訪問點 （59）
2.5.4 信息傳送單元 （63）
2.5.5 間接設備連接與報文路由 （64）
2.5.6 各層的主要功能及其交互 （65）
2.5.7 OSI參考模型各層的主要特點匯總 （72）
習題 （73）
第3章 媒體訪問控制技術 （75）
3.1 媒體訪問控制技術概述 （75）
3.2 輪叫探詢法 （76）
3.2.1 輪叫探詢法工作原理 （77）
3.2.2 輪叫探詢法性能 （77）
3.3 時分多路訪問法 （81）
3.3.1 時分多路訪問原理 （81）
3.3.2 時分多路訪問性能 （82）
3.3.3 柔性時分多路訪問 （83）
3.4 CSMA/CD法 （84）
3.4.1 CSMA/CD工作原理 （85）
3.4.2 CSMA/CD性能分析 （88）
3.5 CSMA/CA法 （89）
3.5.1 CSMA/CA工作原理 （90）
3.5.2* CSMA/CA性能分析 （93）
習題 （97）
第4章 全局時間同步 （99）
4.1 時間順序與標準 （99）
4.1.1 時間順序 （99）
4.1.2 時間標準 （100）
4.2 時鐘 （101）
4.2.1 物理時鐘 （102）
4.2.2 參考時鐘 （103）
4.2.3 時鐘漂移 （104）
4.2.4 時鐘的失效模式 （104）
4.2.5 時鐘精密度與準確度 （105）
4.2.6 實際應用中的時鐘微節(jié)拍 （106）
4.3 時間測量 （107）
4.3.1 全局時間 （107）
4.3.2 時間間隔測量 （109）
4.3.3 ??/?-領先 （109）
4.3.4 時間測量的基本限制 （110）
4.4 密集時基與稀疏時基 （111）
4.4.1 密集時基 （111）
4.4.2 稀疏時基 （112）
4.4.3 時空點陣 （113）
4.4.4 時間的循環(huán)表示形式 （113）
4.5 內(nèi)部時鐘同步 （114）
4.5.1 同步條件 （114）
4.5.2 中央主節(jié)點同步算法 （115）
4.5.3 分布式容錯同步算法 （116）
4.5.4 速率修正與狀態(tài)修正 （120）
4.6 外部時鐘同步 （121）
4.6.1 運行原理 （121）
4.6.2 時間格式 （122）
4.6.3 時間網(wǎng)關 （122）
習題 （123）
第5章 控制器局域網(wǎng) （124）
5.1 CAN的形成及主要特點 （124）
5.1.1 CAN的形成背景 （124）
5.1.2 CAN總線的體系結(jié)構 （126）
5.1.3 CAN的原始文件和標準 （127）
5.1.4 CAN的主要特點 （128）
5.2 CAN報文格式 （129）
5.2.1 數(shù)據(jù)幀 （129）
5.2.2 遠程幀 （132）
5.2.3 出錯幀 （132）
5.2.4 超載幀 （133）
5.2.5 幀間空間 （134）
5.3 媒體訪問與仲裁 （134）
5.3.1 非破壞性仲裁過程 （135）
5.3.2 關于標識符的補充說明 （136）
5.3.3* CAN仲裁協(xié)議的報文優(yōu)先級確定方法 （136）
5.4 CAN物理層 （137）
5.4.1 位編碼與位填充 （138）
5.4.2 位的時間組成與采樣 （139）
5.4.3 位同步 （140）
5.4.4* CAN總線的信號傳播 （142）
5.4.5* 媒體、位速率和網(wǎng)絡長度之間的關系 （145）
5.4.6 CAN總線的電氣連接 （146）
5.5 CAN錯誤檢測與錯誤處理 （148）
5.5.1 錯誤類型 （148）
5.5.2 節(jié)點錯誤狀態(tài) （149）
5.5.3 錯誤界定規(guī)則 （149）
5.5.4 節(jié)點狀態(tài)轉(zhuǎn)換 （150）
5.6 標準CAN的擴展 （150）
5.6.1 CAN 2.0B （151）
5.6.2 CAN-FD （152）
5.7 CAN組件 （154）
5.7.1 CAN組件類型 （155）
5.7.2 CAN控制器 （156）
5.7.3 CAN總線收發(fā)器 （164）
5.8 CAN節(jié)點的實現(xiàn) （167）
5.8.1 CAN節(jié)點硬件構成 （167）
5.8.2 CAN節(jié)點通信程序設計 （167）
5.9 CAN開發(fā)工具和網(wǎng)絡系統(tǒng)設計 （174）
5.9.1 CAN總線網(wǎng)絡設計步驟 （174）
5.9.2 CAN報文格式分析工具—CANscope （175）
5.9.3 CAN總線系統(tǒng)開發(fā)、測試和分析工具—CANoe （178）
5.9.4 車體電子系統(tǒng)CAN總線通信網(wǎng)絡設計 （183）
習題 （187）
第6章 本地互聯(lián)網(wǎng)絡 （190）
6.1 LIN的形成及其主要特點 （190）
6.1.1 引入LIN前后的多路傳輸結(jié)構 （190）
6.1.2 LIN的主要發(fā)展階段 （191）
6.1.3 LIN總線的體系結(jié)構 （191）
6.1.4 LIN規(guī)范的文件 （192）
6.1.5 LIN的主要特點 （192）
6.2 LIN通信幀格式 （193）
6.2.1 斷點場 （195）
6.2.2 同步場 （195）
6.2.3 標識符場 （195）
6.2.4 數(shù)據(jù)場 （198）
6.2.5 校驗和 （198）
6.3 LIN總線媒體訪問控制 （199）
6.3.1 總線訪問 （199）
6.3.2 調(diào)度表 （200）
6.3.3 各類幀的傳輸 （201）
6.3.4 任務狀態(tài)機 （204）
6.4 LIN物理層 （205）
6.4.1 位編碼 （206）
6.4.2 位速率及其容差 （206）
6.4.3 位定時與位采樣 （207）
6.4.4 物理線路接口 （209）
6.5 網(wǎng)絡休眠與喚醒 （211）
6.5.1 通信狀態(tài)圖 （211）
6.5.2 休眠 （211）
6.5.3 喚醒 （212）
6.6 錯誤檢測與錯誤處理 （213）
6.6.1 LIN錯誤類型 （213）
6.6.2 節(jié)點內(nèi)部報告 （214）
6.6.3 錯誤界定 （214）
6.7 LIN組件 （215）
6.7.1 協(xié)議控制器 （215）
6.7.2 LIN收發(fā)器 （216）
6.7.3 LIN節(jié)點設計實例 （219）
6.8 LIN開發(fā)工具及應用系統(tǒng)設計實例 （228）
6.8.1 LIN 開發(fā)工具 （229）
6.8.2 車窗升降控制系統(tǒng)設計 （230）
習題 （233）
第7章 FlexRay總線 （234）
7.1 FlexRay的起源及主要特點 （235）
7.1.1 FlexRay的形成與發(fā)展 （235）
7.1.2 FlexRay總線的體系結(jié)構 （237）
7.1.3 FlexRay的主要特點及用途 （238）
7.2 通信循環(huán) （238）
7.2.1 靜態(tài)段與時隙 （240）
7.2.2 動態(tài)段與微時隙 （241）
7.2.3 符號窗 （242）
7.2.4 網(wǎng)絡空閑時間 （243）
7.3 FlexRay通信幀 （243）
7.3.1 通信幀格式 （244）
7.3.2 通信幀在時隙和微時隙中的封裝 （247）
7.3.3 靜態(tài)幀的最大長度 （254）
7.4 FlexRay協(xié)議的媒體訪問控制 （255）
7.4.1 通信循環(huán)的實施 （256）
7.4.2 媒體訪問方法 （258）
7.4.3 媒體訪問條件 （260）
7.4.4 關于雙通道應用的補充說明 （262）
7.5 FlexRay時間同步 （263）
7.5.1 FlexRay的計時層次 （264）
7.5.2 網(wǎng)絡時間同步方面的要求 （265）
7.5.3 時間同步問題的解決方案 （267）
7.6 FlexRay物理層 （275）
7.6.1 FlexRay信號的創(chuàng)建 （276）
7.6.2 FlexRay信號的傳輸 （278）
7.6.3 FlexRay信號的接收 （281）
7.7 網(wǎng)絡喚醒、啟動和錯誤管理 （284）
7.7.1 網(wǎng)絡喚醒 （284）
7.7.2 網(wǎng)絡啟動 （286）
7.7.3 錯誤管理 （289）
7.8 典型節(jié)點結(jié)構與網(wǎng)絡電子組件 （291）
7.8.1 FlexRay節(jié)點結(jié)構 （291）
7.8.2 FlexRay協(xié)議控制器 （294）
7.8.3 總線驅(qū)動器 （295）
7.8.4 有源星 （299）
7.8.5 總線監(jiān)控器 （301）
7.9 FlexRay總線的開發(fā)與應用 （301）
7.9.1 FlexRay總線仿真與測試工具 （301）
7.9.2 FlexRay與AUTOSAR （305）
7.9.3 FlexRay應用實例 （306）
習題 （310）
第8章 音頻／視頻總線 （312）
8.1 音頻／視頻總線概述 （312）
8.1.1 I2C總線 （312）
8.1.2 D2B總線 （313）
8.1.3 專用音頻／視頻總線 （316）
8.2 MOST總線的形成及主要特點 （316）
8.2.1 MOST總線的起源及主要發(fā)展階段 （316）
8.2.2 MOST總線體系結(jié)構 （317）
8.2.3 MOST總線的主要特點 （317）
8.3 報文格式和媒體訪問控制方法 （318）
8.3.1 幀起始 （319）
8.3.2 邊界描述符 （319）
8.3.3 同步通道 （319）
8.3.4 異步通道 （320）
8.3.5 控制通道 （322）
8.3.6 幀狀態(tài)和校驗位 （324）
8.3.7 關于媒體訪問控制技術的說明 （324）
8.4 MOST物理層 （325）
8.4.1 傳輸媒體 （325）
8.4.2 數(shù)據(jù)傳輸速率和編碼 （326）
8.4.3 MOST拓撲結(jié)構 （326）
8.5 MOST總線的網(wǎng)絡錯誤與錯誤處理 （327）
8.5.1 光學事件 （327）
8.5.2 過熱（Over-Temperature） （328）
8.5.3 欠電壓（Undervoltage） （328）
8.5.4 網(wǎng)絡變更事件 （329）
8.6 MOST組件、開發(fā)工具和應用 （329）
8.6.1 MOST組件 （329）
8.6.2 MOST系統(tǒng)開發(fā)工具 （330）
8.6.3 MOST總線在汽車DVD播放系統(tǒng)中的應用 （331）
8.6.4 MOST總線與FireWire總線的比較 （332）
習題 （332）
第9章 總線系統(tǒng)連接與開發(fā) （333）
9.1 實時通信網(wǎng)絡的應用選擇 （333）
9.1.1 實時通信網(wǎng)絡的比較 （333）
9.1.2 簡單解決方案 （335）
9.1.3 復雜解決方案 （335）
9.2 系統(tǒng)級模塊及其故障防護SBC （336）
9.2.1 系統(tǒng)級模塊的分類 （336）
9.2.2 系統(tǒng)基礎芯片法 （337）
9.2.3 故障防護SBC法 （337）
9.2.4 設計故障防護SBC的基本原則 （339）
9.2.5 故障防護SBC （347）
9.3 中繼器 （350）
9.3.1 網(wǎng)絡中出現(xiàn)中繼器的原因 （350）
9.3.2 中繼器使用中應注意的問題 （351）
9.4 網(wǎng)關 （352）
9.4.1 不同速率之間的網(wǎng)關 （353）
9.4.2 不同媒體之間的網(wǎng)關 （355）
9.4.3 不同總線之間的網(wǎng)關 （355）
9.5 V模式開發(fā)流程 （357）
9.5.1 V模式 （357）
9.5.2 總線網(wǎng)絡V模式開發(fā)流程 （358）
9.5.3 總線網(wǎng)絡系統(tǒng)開發(fā)流程的分級 （361）
習題 （361）
附錄A 排隊系統(tǒng)基礎 （362）
A.1 穩(wěn)定狀態(tài)下的數(shù)據(jù)流 （362）
A.1.1 李特爾定律 （362）
A.1.2 通信量強度 （363）
A.2 M/G/1排隊模型 （365）
A.2.1 泊松過程 （365）
A.2.2 撲拉切克-辛欽公式 （366）
附錄B 非搶占式FP調(diào)度的最壞情形和可行性測試 （369）
B.1 活躍期 （369）
B.2 最壞情形 （369）
B.3 FP可行性條件 （370）
B.4 可行性測試 （370）
B.5 數(shù)學提示 （371）
附錄C CAPL簡介 （372）
C.1 數(shù)據(jù)類型 （372）
C.2 控制信息訪問 （372）
C.3 重要CAPL函數(shù) （372）
附錄D 縮寫詞 （375）
參考文獻 （377）
書單推薦
