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第1章　电子系统设计导论1

1.1　电子系统概述1

1.1.1　相关概念1

1.1.2　电子系统的构成2

1.2　电子系统的设计2

1.2.1　电子系统设计的一般方法2

1.2.2　电子系统设计的一般步骤3

1.2.3　传统手工设计步骤5

1.2.4　电子系统设计的EDA方法5

1.3　各种电子系统设计步骤综述6

1.3.1　数字系统的设计步骤7

1.3.2　模拟系统的设计步骤7

1.3.3　以微机（单片机）为核心的电子系统的设计步骤7

第2章　简单系统的设计与实践8

2.1　引言8

2.2　通用MCS-51/52单片机最小系统9

2.2.1　通用MCS-51/52单片机最小系统的主要组成部分介绍10

2.2.2　通用MCS-51/52单片机最小系统的应用实验举例14

2.3　基于单片机系统的简易电子琴的设计与实现19

2.3.1　设计任务的分析及设计模型的建立19

2.3.2　系统具体的设计和实现22

2.3.3　提高部分难点提示25

2.4　LED显示屏系统的设计与实现26

2.4.1　设计任务的分析27

2.4.2　以单片机为控制核心的LED显示屏的设计27

2.4.3　系统的设计思路与实现方式30

2.4.4　基于PC平台的LED显示屏系统分析34

2.5　本章小结36

第3章　时间（频率）的数字化测量37

3.1　引言37

3.2　频率测量原理及误差分析37

3.2.1　频率或脉冲速率的数字测量方法39

3.2.2　时间参数的数字测量方法39

3.2.3　电子计数器的测量误差39

3.3　数字频率计系统设计44

3.3.1　设计任务的分析及方案论证45

3.3.2　等精度测量的技术实现难点分析47

3.3.3　周期脉冲信号占空比测量原理50

3.3.4　系统具体的设计和实现50

3.3.5　基于CPLD的数字频率计的设计53

3.4　相位测量55

3.4.1　相位测量方案分析与论证55

3.4.2　系统设计与实现57

3.5　本章小结58

第4章　数字信号源的设计与实现59

4.1　引言59

4.2　频率合成技术及常用方法介绍59

4.2.1　直接频率合成（DFS）60

4.2.2　采用锁相环（PLL）电路的频率合成60

4.2.3　直接数字频率合成（DDS）61

4.3 基于PLL的数控信源的设计63

4.3.1　系统设计方案分析63

4.3.2　系统模块分析和设计64

4.3.3　系统软件设计68

4.3.4　系统调试68

4.4　基于DDS的数控信源的设计69

4.4.1　DDS的相关分析69

4.4.2 系统设计分析与理论计算71

4.4.3　系统整体设计74

4.4.4　系统硬件设计74

4.4.5　系统软件设计76

4.4.6　噪声分析和降噪措施77

4.5　任意波形发生器的设计与实现80

4.5.1　波形发生器系统设计方案80

4.5.2　系统设计关键点分析81

4.5.3　系统软件设计84

4.6　数字移相器的设计85

4.6.1　系统设计原理分析86

4.6.2　系统设计方案和难点分析88

4.6.3　系统软件设计90

4.7　本章小结91

第5章　数据采集与回放系统的设计与实现92

5.1　引言92

5.2　数据采集与回放系统设计方法概述92

5.2.1　采集系统分类92

5.2.2　数据采集过程93

5.2.3　A/D转换器与D/A转换器的选取93

5.3　高精度数据采集与回放系统的设计99

5.3.1　系统分析与设计100

5.3.2　系统各模块的设计100

5.3.3　工作模式分析与设计105

5.3.4　数据采集系统的误差调整106

5.3.5　系统软件设计109

5.3.6　系统抗干扰措施109

5.4　语音存储与回放系统的设计110

5.4.1　系统分析与参数计算110

5.4.2　数据编码与存储111

5.4.3　系统整体设计框图114

5.4.4　系统各模块电路的设计方案114

5.4.5　三种模式软件设计流程图117

5.4.6　噪声分析与降噪措施117

5.5　本章小结118

第6章　数据传输系统的设计119

6.1　引言119

6.2　数据采集与传输系统的设计119

6.2.1　系统设计方案分析120

6.2.2　调制方案的确定与相应数学模型的建立120

6.2.3　噪声模拟发生器的设计和模型分析124

6.2.4　系统各模块设计分析126

6.2.5　系统软件设计129

6.3　本章小结130

第7章　控制策略与算法的研究131

7.1　引言131

7.2　基于非线性、纯时滞被控对象的控制策略及算法的分析132

7.2.1　Smith预估控制和大林算法132

7.2.2　自适应控制134

7.2.3　预测控制134

7.2.4　鲁棒控制134

7.2.5　变结构控制135

7.2.6　智能控制135

7.3　恒温控制系统的设计与实现136

7.3.1　设计任务分析136

7.3.2　系统硬件电路方案设计及分析138

7.3.3　控制策略及算法实现与比较146

7.3.4　系统设计152

7.3.5　系统调整与性能测试154

7.4　本章小结155

第8章　简单测试仪器的设计与实现156

8.1　引言156

8.2　数字电容测量仪157

8.2.1　测量原理分析与论证157

8.2.2　系统参数的计算160

8.2.3　系统硬件电路设计161

8.2.4　软件设计162

8.3　数字工频多用表162

8.3.1　系统设计方案分析和理论计算163

8.3.2　各模块电路设计与分析165

8.3.3　系统软件设计168

8.4　简易数字存储示波器169

8.4.1　简易数字存储示波器的系统设计方案170

8.4.2　主要技术指标与设计参数计算170

8.4.3　系统各模块电路设计173

8.4.4　系统软件设计177

8.5　简易逻辑分析仪设计178

8.5.1　任务分析与方案论证178

8.5.2　理论分析和参数计算179

8.5.3　系统各个模块的设计与实现180

8.5.4　系统软件设计183

8.6　本章小结185

第9章　基于FPGA/CPLD的电路设计流程简介186

9.1　引言186

9.2　FPGA设计软件186

9.2.1　HDL设计输入188

9.2.2　原理图设计输入194

9.3　FPGA器件的使用199

9.3.1　FPGA与CPLD器件的比较199

9.3.2　FPGA器件的使用200

9.3.3　FPGA实验开发平台的介绍201

9.4　本章小结202

第10章　基于FPGA的外设控制电路的设计203

10.1　引言203

10.2　LED数码管的控制与显示203

10.2.1　LED数码管的显示原理203

10.2.2　FPGA实现LED显示控制204

10.2.3　模块功能实现204

10.3　A/D转换电路的控制与实现206

10.3.1　ADC0809模数转换芯片的工作时序206

10.3.2　模块功能实现207

10.3.3　系统整体调计209

10.4　D/A转换电路的控制与实现210

10.4.1　D/A芯片的时序和控制方式分析210

10.4.2　模块功能实现211

10.4.3　系统整体设计214

10.5　LED点阵的控制与显示215

10.5.1　LED点阵的显示原理215

10.5.2　模块功能实现216

10.6　步进电机的转速／方向控制217

10.6.1　步进电机的工作原理217

10.6.2　模块功能实现218

10.7　本章小结222

第11章　基于FPGA的协议转换电路设计223

11.1　引言223

11.2　简易UART接收模块的设计与实现223

11.2.1　UART的基本通信原理224

11.2.2　系统总体分析225

11.2.3　关键模块设计226

11.3　基于USB2.0数据收发模块的设计与实现228

11.3.1　USB2.0简介及传输类型228

11.3.2　USB控制器CY7C68013229

11.3.3　基于USB2.0从设备数据收发模块的实现231

11.4　本章小结236

第12章　基于FPGA的FFT算法实现237

12.1　引言237

12.2　设计任务的提出与傅里叶变换的理论分析237

12.2.1　离散傅里叶变换238

12.2.2　傅里叶变换的相关讨论240

12.2.3　基于FPGA的FFT算法设计的相关讨论244

12.3　基于FPGA的FFT算法的实现245

12.3.1　FFT基础知识245

12.3.2　基-rCooley-Tukey FFT算法246

12.3.3　基-2 Cooley-Tukey FFT算法的FPGA实现247

12.3.4　离散傅里叶逆变换（TDFT）的快速计算方法249

12.3.5　改进的DFT实现方法249

12.4　Goertzel算法及其在FPGA上的实现250

12.4.1　基本Goertzel算法250

12.4.2　Goertzel优化算法250

12.4.3　Goertzel算法在FPGA上的实现253

12.5　本章小结253

第13章　基于FPGA的其他复杂电路设计与实现254

13.1　引言254

13.2　基于FPGA的电子密码锁的设计与实现254

13.2.1　电子密码锁原理255

13.2.2　系统设计描述256

13.2.3　密码锁各模块的设计257

13.3　基于全数字锁相环的频率合成器的设计260

13.3.1　全数字锁相环的性能分析260

13.3.2　系统整体设计261

13.3.3　全数字锁相环设计262

13.3.4　自适应频合器的设计270

13.3.5　频合器系统仿真分析测试270

13.4　本章小结272

第14章　基于FPGA的JPEG图像压缩273

14.1　引言273

14.2　JPEG图像压缩的原理与实现273

14.2.1 JPEG图像压缩算法分析274

14.2.2　图像分割275

14.2.3　离散余弦变换275

14.2.4　量化与游程编码277

14.2.5　熵编码279

14.3　本章小结286

第15章　基于FPGA的神经网络对数-S形函数的设计与实现287

15.1　引言287

15.2　设计任务的提出与神经网络的基础知识287

15.2.1　人工神经网络287

15.2.2　神经元模型288

15.2.3　神经网络结构290

15.3　坐标旋转数字计算机（CORDIC）算法290

15.3.1　CORDIC算法290

15.3.2　混合CORDIC算法293

15.4　基于FPGA的对数-S形函数模块的硬件设计与实现294

15.5　本章小结297

第16章　基于TMS320C55XX系列DSP的系统硬件和软件设计298

16.1　引言298

16.2　TMS320C55XX系列DSP简介298

16.2.1　DSP芯片的特点298

16.2.2　TI公司DSP299

16.2.3　DSP芯片选型300

16.3　TIDSP开发集成环境CCS简介301

16.3.1　CCS的简介301

16.3.2　CCS的安装与使用302

16.4　基于DSP的水声通信终端设计305

16.4.1　水声通信系统介绍305

16.4.2　前端信号处理模块305

16.4.3　A/D数据采集接口307

16.4.4　DSP信号处理模块308

16.5　卷积码编解码实现310

16.5.1　卷积码编码310

16.5.2　卷积码解码311

16.5.3　交织器及维特比译码算法的部分程序代码312

16.6　本章小结316

第17章　嵌入式操作系统317

17.1　引言317

17.2　嵌入式实时操作系统的基本概念318

17.2.1　嵌入式实时操作系统的特点318

17.2.2　嵌入式实时操作系统的相关概念318

17.3　常见嵌入式实时操作系统介绍322

17.4　嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ及其移植328

17.4.1　μC/OS-Ⅱ的基本组成328

17.4.2　μC/OS-Ⅱ的移植333

17.5　本章小结336

第18章　数码相机伴侣系统的设计与实现337

18.1　引言337

18.2　数码相机伴侣系统的设计337

18.2.1　系统分析338

18.2.2　硬件系统设计338

18.2.3　软件系统设计339

18.3　本章小结350

第19章　电子系统工程实现中的问题351

19.1　概述351

19.2　电子系统的抗干扰设计351

19.2.1　电磁干扰与电磁兼容问题351

19.2.2　干扰的类型352

19.2.3　干扰传播的途径353

19.2.4　抗干扰设计方法353

19.3　电子设备热设计355

19.3.1　功率器件的散热355

19.3.2　整机的散热356

19.4　可靠性设计356

19.5　数字电路的可测试性设计357

19.6　印制电路板（PCB）的设计与装配359

19.6.1　PCB的设计359

19.6.2　PCB的装配与焊接361

19.7　电子系统的调试361

19.7.1　通电调试之前的检查361

19.7.2　调试的一般顺序与步骤362

19.7.3　做好调试记录362

19.7.4　模拟电路的调试362

19.7.5　数字电路系统的调试363

19.7.6　带微处理器系统的软件调试364

19.8　本章小结364

参考文献365