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商品簡介
作者簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
《PSoC3控制器與機器人設計》以機器人和PSoC3控制器為載體，首先介紹以Cypress公司PSoC3為代表的嵌入式控制器的開發環境、結構、組件以及編程語言等內容，然后逐步深入到機器人驅動、傳感等部件的開發環節，最后通過將傳感器、電機以及機器人模塊等元素搭建成一個機器人整體，講解了具體的機器人設計實例，將機器人與嵌入式系統的開發與實踐貫穿于全書的始終。
本書涵蓋了嵌入式系統、編程語言、傳感器、機器人控制等多方面的內容，并通過具體的實驗展現出來，使讀者在獲取理論知識的同時，提高動手實踐和創新能力，提高對于自動控制、嵌入式系統、機器人學等多學科知識的綜合運用能力。
本書適合從事自動控制、嵌入式系統、機器人等相關學科研究的技術人員閱讀，也適合本科、研究生相關專業的師生作為學習用書。
作者簡介
作者王景川多年來從事機器人技術開發、教學以及競賽指導工作，現任中國自動化學會機器人競賽工作委員會委員、中國人工智能學會青年委員會委員等職。指導學生獲得國際和國內機器人比賽冠軍16項；2011年獲IEEE ICRA（國際機器人與自動化大會）最佳服務機器人獎。
名人/編輯推薦
1．嵌入式系統、編程語言、傳感器、機器人控制等多方面的內容融合在一起，通過實例進行講解。使讀者能夠融會貫通，舉一反三。
2．提高讀者對于自動控制、嵌入式系統、機器人學等多學科知識的綜合運用能力。
2．提高讀者對于自動控制、嵌入式系統、機器人學等多學科知識的綜合運用能力。
序
在機器人技術相關的教學和科研過程中，我們發現實驗是此領域中獲取知識不可缺少的環節，因而無論是在嵌入式系統還是機器人領域，都歡迎大家去盡可能地接觸實物、硬件，這將加深讀者對問題的理解，雖然會花費較多的精力，但這個過程還是充滿樂趣與成就感的。
本書的最終目標是希望讀者能利用Cypress PSoC以及電機、相關傳感器搭建一個機器人平臺，因此對于機器人的結構、機器人傳感器、信號處理以及程序編制等的介紹都是必不可少的。
第1章，從微控制器開始，讓讀者了解什么是SoC、什么是PSoC，以及我們身邊使用PSoC的各種產品。
第2章，介紹了Cypress PSoC3的開發環境、PSoC Creator的使用，以及本書使用的開發板——CY8CKIT－030，使用此板之前的一些硬件準備等。
第3章，介紹了一般的C編程語言，這也是PSoC3編譯器使用的語言，具有C開發經驗的讀者可以跳過此章。
第4章，從單片機的結構展開，讓讀者了解PSoC3的系統結構，然后介紹了PSoC3的組件配置、布線方法、端口設置等。
第5章，從數字輸入展開，并通過“開關控制LED”和“CapSense控制LED”，讓讀者了解PSoC3基本組件的使用方法以及邏輯電路等基本知識。
第6章，相對于第5章介紹的基本組件，本章介紹的組件如USB通信、A／D轉換、中斷以及I2C通信等都屬于高級組件，了解了這些就可以進行更廣泛的PSoC應用了。
第7章，介紹了機器人開發中最常用的伺服電機以及電機在PSoC下如何使用，這也是大家比較熟知的PWM。
第8章，Cypress PSoC支持今后組件的升級，也支持用戶的自擴展組件，這些都是本章中介紹的內容，這也是PSoC3的靈活特性之一。
第9章，介紹了更廣泛的機器人傳感器，并通過實際案例的使用，讓讀者了解如何利用PSoC3實現這些傳感器的項目開發。
第10章，從機器人的控制方法、機器人結構、運動學等基本知識展開，讓基礎較少的開發者也能很快了解機器人開發所需的內容，最后是一個實例的實現，希望能對大家的開發有所啟示。
本書由王景川、陳衛東、古平晃洋（日）共同編著，并結合了近年來在上海交通大學教學實踐中的經驗。在編寫過程中得到了Cypress公司中國區大學計劃部經理魏榮博士的大力支持，她為本書的編寫提供了PSoC硬件開發資源；本書編寫時也得到了上海交通大學密西根聯合學院、電信學院自動化系相關同學的協助，書中的部分實驗都是由他們來最后實現，Cypress公司的FAE協助其中部分技術內容的完善。
由于編者水平有限，書中難免有疏漏之處，敬請讀者批評指正。
編著者
本書的最終目標是希望讀者能利用Cypress PSoC以及電機、相關傳感器搭建一個機器人平臺，因此對于機器人的結構、機器人傳感器、信號處理以及程序編制等的介紹都是必不可少的。
第1章，從微控制器開始，讓讀者了解什么是SoC、什么是PSoC，以及我們身邊使用PSoC的各種產品。
第2章，介紹了Cypress PSoC3的開發環境、PSoC Creator的使用，以及本書使用的開發板——CY8CKIT－030，使用此板之前的一些硬件準備等。
第3章，介紹了一般的C編程語言，這也是PSoC3編譯器使用的語言，具有C開發經驗的讀者可以跳過此章。
第4章，從單片機的結構展開，讓讀者了解PSoC3的系統結構，然后介紹了PSoC3的組件配置、布線方法、端口設置等。
第5章，從數字輸入展開，并通過“開關控制LED”和“CapSense控制LED”，讓讀者了解PSoC3基本組件的使用方法以及邏輯電路等基本知識。
第6章，相對于第5章介紹的基本組件，本章介紹的組件如USB通信、A／D轉換、中斷以及I2C通信等都屬于高級組件，了解了這些就可以進行更廣泛的PSoC應用了。
第7章，介紹了機器人開發中最常用的伺服電機以及電機在PSoC下如何使用，這也是大家比較熟知的PWM。
第8章，Cypress PSoC支持今后組件的升級，也支持用戶的自擴展組件，這些都是本章中介紹的內容，這也是PSoC3的靈活特性之一。
第9章，介紹了更廣泛的機器人傳感器，并通過實際案例的使用，讓讀者了解如何利用PSoC3實現這些傳感器的項目開發。
第10章，從機器人的控制方法、機器人結構、運動學等基本知識展開，讓基礎較少的開發者也能很快了解機器人開發所需的內容，最后是一個實例的實現，希望能對大家的開發有所啟示。
本書由王景川、陳衛東、古平晃洋（日）共同編著，并結合了近年來在上海交通大學教學實踐中的經驗。在編寫過程中得到了Cypress公司中國區大學計劃部經理魏榮博士的大力支持，她為本書的編寫提供了PSoC硬件開發資源；本書編寫時也得到了上海交通大學密西根聯合學院、電信學院自動化系相關同學的協助，書中的部分實驗都是由他們來最后實現，Cypress公司的FAE協助其中部分技術內容的完善。
由于編者水平有限，書中難免有疏漏之處，敬請讀者批評指正。
編著者
目次
第1章 PSoC概要
1.1 PSoC微控制器
1.1.1 微控制器
1.1.2 微控制器的運行
1.1.3 PSoC
1.2 PSoC家族1—5
第2章 PSoC開發環境
2.1 開發環境的構建
2.1.1 PSoC Creator安裝方法
2.1.2 編譯器許可證的安裝
2.2 硬件的準備
2.2.1 CY8CKIT—030開發板
2.2.2 焊接
2.2.3 驅動程序的安裝
2.2.4 卸載驅動程序的方法
2.3 操作測試
2.3.1 工程創建
2.3.2 元器件的配置與設置
2.3.3 元器件的配線
2.3.4 面包板的使用
2.3.5 工程創建與燒寫
2.3.6 快捷鍵列表
第3章 C語言的使用方法
3.1 PSoC3 C編譯器概要
3.2 C語言程序的基本構成
3.2.1 預處理
3.2.2 Main函數
3.2.3 Loop語句
3.3 數值操作、四則運算
3.3.1 數據類型
3.3.2 以bit單位來考慮
3.3.3 數據類型
3.3.4 數據類型的使用方法
3.3.5 四則運算
3.3.6 比較運算
3.3.7 邏輯運算
3.3.8 條件語句
3.3.9 數組
3.4 函數與其調用方法
3.5 全局變量和局部變量
3.6 字符處理方法
3.6.1 傳送函數中的參數
3.6.2 注釋（Comments）的寫法
3.6.3 Define
3.7 程序禮儀
第4章 單片機結構
4.1 一般單片機結構
4.1.1 單片機的硬件結構
4.1.2 指令系統
4.1.3 內存結構
4.2 PSoC3的構成
4.2.1 PSoC的系統概要
4.2.2 PSoC3 CPU系統
4.2.3 時鐘
4.2.4 晶體振蕩器與PSoC的連接方法
4.2.5 電源系統
4.2.6 復位
4.3 哈佛結構和馮？諾伊曼結構
4.4 單片機程序運行流程
4.5 內置組件（外圍設備）的構成
4.5.1 手工布線的方法
4.5.2 組件的配置方法
第5章 普通組件的使用
5.1 端口組件
5.1.1 驅動模式
5.1.2 模擬端口設定
5.1.3 數字端口的設定
5.1.4 一個組件控制多個引腳
5.2 開關輸入和LED輸出
5.2.1 硬件配置方法
5.2.2 軟件代碼記述
5.2.3 基本邏輯
5.2.4 邏輯電路設計
5.2.5 觸發器的設計
5.3 字符型LCD
5.4 CapSense
5.4.1 CapSense檢測方式
5.4.2 CapSense組件的使用方法
5.5 數據表的讀法
5.5.1 Example Project的導入
5.5.2 震顫
第6章 高級組件的使用
6.1 USB通信
6.1.1 USB UART組件
6.1.2 代碼記述
6.1.3 驅動安裝
6.1.4 USB通信軟件
6.1.5 數值傳輸
6.2 A／D轉換
6.2.1 A／D 組件說明
6.2.2 A／D組件配置
6.2.3 代碼記述
6.2.4 應用操作
6.3 中斷
6.3.1 中斷優先級
6.3.2 中斷種類
6.3.3 中斷組件的使用方法
6.3.4 代碼記述
6.3.5 應用操作
6.4 I2C通信
6.4.1 加速度傳感器
6.4.2 I2C通信的基礎
6.4.3 應用程序的設計
第7章 PWM與伺服電機控制
7.1 執行器與直流電機
7.1.1 直流電機
7.1.2 H橋
7.2 PWM
7.2.1 PWM組件
7.2.2 PWM使用
7.2.3 代碼記述
7.3 電機控制
7.3.1 模塊配置
7.3.2 引腳配置
7.3.3 代碼記述
7.3.4 燒錄與演示
第8章 原創組件的制作方法
8.1 原創組件流程
8.2 組合已有組件
8.2.1 設計規范
8.2.2 制作準備
8.2.3 硬件配置
8.2.4 配置圖標
8.2.5 軟件制作
8.2.6 組件擴展
8.2.7 組件的使用方法
8.3 自制組件――Verilog篇
8.4 編輯原有組件第9章 機器人傳感器
9.1 傳感器分類
9.2 開關傳感器
9.2.1 開關傳感器原理
9.2.2 開關傳感器實驗
9.3 光電編碼器
9.3.1 增量式編碼器
9.3.2 絕對式編碼器
9.3.3 增量式編碼器實驗
9.3.4 UART
9.4 測距傳感器
9.4.1 超聲測距傳感器
9.4.2 激光測距傳感器
9.4.3 紅外測距傳感器
9.4.4 超聲測距傳感器實驗
9.4.5 紅外測距傳感器實驗
第10章 機器人控制實例設計
10.1 移動機器人
10.2 轉速控制
10.2.1 轉速與閉環
10.2.2 PID
10.2.3 PID參數整定
10.2.4 PID控制實驗
10.3 移動機器人控制實例
10.3.1 機器人模型搭建
10.3.2 機器人速度控制實例
10.3.3 移動機器人避障實例
參考文獻
1.1 PSoC微控制器
1.1.1 微控制器
1.1.2 微控制器的運行
1.1.3 PSoC
1.2 PSoC家族1—5
第2章 PSoC開發環境
2.1 開發環境的構建
2.1.1 PSoC Creator安裝方法
2.1.2 編譯器許可證的安裝
2.2 硬件的準備
2.2.1 CY8CKIT—030開發板
2.2.2 焊接
2.2.3 驅動程序的安裝
2.2.4 卸載驅動程序的方法
2.3 操作測試
2.3.1 工程創建
2.3.2 元器件的配置與設置
2.3.3 元器件的配線
2.3.4 面包板的使用
2.3.5 工程創建與燒寫
2.3.6 快捷鍵列表
第3章 C語言的使用方法
3.1 PSoC3 C編譯器概要
3.2 C語言程序的基本構成
3.2.1 預處理
3.2.2 Main函數
3.2.3 Loop語句
3.3 數值操作、四則運算
3.3.1 數據類型
3.3.2 以bit單位來考慮
3.3.3 數據類型
3.3.4 數據類型的使用方法
3.3.5 四則運算
3.3.6 比較運算
3.3.7 邏輯運算
3.3.8 條件語句
3.3.9 數組
3.4 函數與其調用方法
3.5 全局變量和局部變量
3.6 字符處理方法
3.6.1 傳送函數中的參數
3.6.2 注釋（Comments）的寫法
3.6.3 Define
3.7 程序禮儀
第4章 單片機結構
4.1 一般單片機結構
4.1.1 單片機的硬件結構
4.1.2 指令系統
4.1.3 內存結構
4.2 PSoC3的構成
4.2.1 PSoC的系統概要
4.2.2 PSoC3 CPU系統
4.2.3 時鐘
4.2.4 晶體振蕩器與PSoC的連接方法
4.2.5 電源系統
4.2.6 復位
4.3 哈佛結構和馮？諾伊曼結構
4.4 單片機程序運行流程
4.5 內置組件（外圍設備）的構成
4.5.1 手工布線的方法
4.5.2 組件的配置方法
第5章 普通組件的使用
5.1 端口組件
5.1.1 驅動模式
5.1.2 模擬端口設定
5.1.3 數字端口的設定
5.1.4 一個組件控制多個引腳
5.2 開關輸入和LED輸出
5.2.1 硬件配置方法
5.2.2 軟件代碼記述
5.2.3 基本邏輯
5.2.4 邏輯電路設計
5.2.5 觸發器的設計
5.3 字符型LCD
5.4 CapSense
5.4.1 CapSense檢測方式
5.4.2 CapSense組件的使用方法
5.5 數據表的讀法
5.5.1 Example Project的導入
5.5.2 震顫
第6章 高級組件的使用
6.1 USB通信
6.1.1 USB UART組件
6.1.2 代碼記述
6.1.3 驅動安裝
6.1.4 USB通信軟件
6.1.5 數值傳輸
6.2 A／D轉換
6.2.1 A／D 組件說明
6.2.2 A／D組件配置
6.2.3 代碼記述
6.2.4 應用操作
6.3 中斷
6.3.1 中斷優先級
6.3.2 中斷種類
6.3.3 中斷組件的使用方法
6.3.4 代碼記述
6.3.5 應用操作
6.4 I2C通信
6.4.1 加速度傳感器
6.4.2 I2C通信的基礎
6.4.3 應用程序的設計
第7章 PWM與伺服電機控制
7.1 執行器與直流電機
7.1.1 直流電機
7.1.2 H橋
7.2 PWM
7.2.1 PWM組件
7.2.2 PWM使用
7.2.3 代碼記述
7.3 電機控制
7.3.1 模塊配置
7.3.2 引腳配置
7.3.3 代碼記述
7.3.4 燒錄與演示
第8章 原創組件的制作方法
8.1 原創組件流程
8.2 組合已有組件
8.2.1 設計規范
8.2.2 制作準備
8.2.3 硬件配置
8.2.4 配置圖標
8.2.5 軟件制作
8.2.6 組件擴展
8.2.7 組件的使用方法
8.3 自制組件――Verilog篇
8.4 編輯原有組件第9章 機器人傳感器
9.1 傳感器分類
9.2 開關傳感器
9.2.1 開關傳感器原理
9.2.2 開關傳感器實驗
9.3 光電編碼器
9.3.1 增量式編碼器
9.3.2 絕對式編碼器
9.3.3 增量式編碼器實驗
9.3.4 UART
9.4 測距傳感器
9.4.1 超聲測距傳感器
9.4.2 激光測距傳感器
9.4.3 紅外測距傳感器
9.4.4 超聲測距傳感器實驗
9.4.5 紅外測距傳感器實驗
第10章 機器人控制實例設計
10.1 移動機器人
10.2 轉速控制
10.2.1 轉速與閉環
10.2.2 PID
10.2.3 PID參數整定
10.2.4 PID控制實驗
10.3 移動機器人控制實例
10.3.1 機器人模型搭建
10.3.2 機器人速度控制實例
10.3.3 移動機器人避障實例
參考文獻
書摘/試閱
下面來看一下PsoC的內部模擬配線。作為PSoC的特點，可以說任何端口都可以用作模擬輸入。在PSoC3內部利用320個以上的結點和40個模擬輸入輸出線就可以實現。圖4—13所示是PsoC內部的可編程邏輯矩陣（（2PLD）。內部的布線主要有三種：其中有8根模擬內部總線（ANALOGBUS），與內部的模擬塊（Blocks）相連；16根模擬通用總線（ANALOGGLOBALS），連接內部總線與GPIO；兩根多路器選擇總線（AMUXBUS），連接了內部的多路器。這些內部布線呈左右對稱分布。
Creator的自動配線（Routing）是通過編譯用戶在Creator上的設置然后接通某些結點從而實現的。若要求精確度比較高的模擬設計，使用從數字電路部分離開的port0、3、4，可以得到更良好的特性，另外，配線長度要盡可能的短。
實際上，應該如何配線可以參照以下方法：
創建一個項目，用比較器配置Analog Pin Pin_1和Pin_2，如圖4—14所示。在PsoC中比較器的作用是對兩個模擬量進行比較輸出，輸出可以在軟件中進行采樣或者內部配線（Routing）至另一個組件。Build好以后，打開Workspace Explore中Results里的“.rpt”文件。
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