Разработка киберфизической системы на основе микроконтроллеров (162,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Инженерно-технологическая академия С. А. СИНЮТИН А. В. ЛЕОНОВА РАЗРАБОТКА КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ Учебное пособие Ростов-на-Дону – Таганрог Издательство Южного федерального университета 2024

Стр.2

УДК 007.5: 004.31 (075.8) ББК 32.81:32.973 я73 С388 Печатается по решению кафедры встраиваемых и радиоприемных систем Института радиотехнических систем и управления Южного федерального университета (протокол № 5 от 30 мая 2023 г.) Рецензенты: профессор кафедры информационных и измерительных технологий Южного федерального университета В. Л. Земляков ведущий научный сотрудник ФГУП «Ростовский-на-Дону научноисследовательский институт радиосвязи», доктор технических наук, доцент В. А. Погорелов Синютин, С. А. С388 Разработка киберфизических систем на основе микроконтроллеров : учебное пособие / С. А. Синютин, А. В. Леонова ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2024. ‒ 108 с. ISBN 978-5-9275-4633-6 В учебном пособии рассмотрены основы создания киберфизических систем. Затронуты понятия «интернет вещей», «умных вещей» и «умного дома». На примере показано, как создаются проекты устройств, позволяющих собирать информацию с датчиков, управлять исполнительными механизмами и создавать алгоритмы работы умных вещей. Приведены примеры конкретных задач, возникающих при проектировании киберфизических систем. Все практические примеры требуют начальных знаний по программированию и электронике. Даются пояснения из области электроники, информатики, физики и других областей знаний, необходимых для понимания материала широким кругом читателей, интересующихся созданием киберфизических систем. УДК 007.5: 004.31 (075.8) ББК 32.81:32.973 я73 ISBN 978-5-9275-4633-6 © Южный федеральный университет, 2024 © Синютин С. А., Леонова А. В., 2024 © Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2024

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 5 1. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ ........................................................................................................... 6 Лекция 1. Киберфизические системы. Основные понятия и принципы работы ...................................................................................... 6 Контрольные вопросы ............................................................................ 10 Лекция 2. Интернет вещей ......................................................................... 10 Контрольные вопросы ............................................................................ 12 Лекция 3. Человекомашинные интерфейсы (ЧМИ) в киберфизических системах ..................................................................... 12 Контрольные вопросы ............................................................................ 16 Лекция 4. Как работают вычислительные средства в киберфизических системах .................................................................... 17 Задачи для самостоятельной проработки.............................................. 23 Контрольные вопросы ............................................................................ 24 Лекция 5. Основы работы микроконтроллера .......................................... 24 Контрольные вопросы ............................................................................ 27 Лекция 6. Микропроцессоры и микроконтроллеры в киберфизических системах ..................................................................... 27 Контрольные вопросы ............................................................................ 40 Лекция 7. Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера AVR ............................................................................. 41 Контрольные вопросы ............................................................................ 52 Лекция 8. Обработка прерывания ............................................................. 53 Контрольные вопросы ............................................................................ 58 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ ........................ 59 Лекция 1. Этапы проектирования киберфизических систем ................... 59 Лекция 2. Примеры решения типовых задач, решаемых при проектировании киберфизических систем на основе микроконтроллеров .................................................................................... 60 Контрольные вопросы ............................................................................ 71 3

Стр.4

Оглавление Лекция 3. Структура типового проекта разработки киберфизической системы на основе микроконтроллера ...................................................... 72 Контрольные вопросы ............................................................................ 75 Лекция 4. Пример разработки киберфизической системы на основе микроконтроллера ...................................................................................... 75 Лекция 5. Часто встречающиеся ошибки при разработке киберфизических систем н основе микроконтроллеров ........................... 94 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 97 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................. 98 ПРИЛОЖЕНИЕ ............................................................................................ 100 4

Стр.5