嵌入式技術(shù)應(yīng)用是一門(mén)實(shí)踐性極強(qiáng)的技術(shù)，其內(nèi)容豐富、綜合性強(qiáng)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、問(wèn)題分析和解決能力具有至關(guān)重要的作用。隨著IT技術(shù)的快速發(fā)展，知識(shí)爆炸現(xiàn)象日益突出。嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)也從起初的以模擬、數(shù)字I/O端口數(shù)據(jù)采集為主逐漸擴(kuò)展到聲音、圖像等不同類(lèi)型信號(hào)的采集和處理，并不斷融合物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺(jué)、人工智能等技術(shù)。這種變化使得嵌入式系統(tǒng)技術(shù)體系越來(lái)越龐大，技術(shù)復(fù)雜度空前提高，同時(shí)也導(dǎo)致學(xué)習(xí)者難以在短時(shí)間內(nèi)快速掌握嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法，具備應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力。
NI公司出品的myRIO是專(zhuān)門(mén)針對(duì)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用而推出的便攜式嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，具有易于上手使用、編程開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、板載資源豐富等顯著特點(diǎn)，能夠使開(kāi)發(fā)者快速獨(dú)立完成完整的嵌入式工程項(xiàng)目，特別適合測(cè)控、機(jī)電、機(jī)器人等領(lǐng)域的系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。myRIO接口類(lèi)型極為豐富，涵蓋8個(gè)單端模擬輸入、2個(gè)差分模擬輸入、4個(gè)單端模擬輸出、2個(gè)對(duì)地參考模擬輸出、40個(gè)數(shù)字I/O端口(支持PWM 、正交編碼輸入)、1組音頻輸入輸出、1個(gè)USB接口(可連接攝像頭、U盤(pán)等)，可連接常用的各種類(lèi)型傳感器或者外圍設(shè)備。此外，myRIO還提供了SPI、I2C、UART、WiFi等器件級(jí)通信端口和系統(tǒng)級(jí)通信端口，可以容易實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用。
得益于LabVIEW圖形化開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，基于myRIO的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)入門(mén)難度大幅降低，而且由于LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、通信、信號(hào)處理等工具支持，嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中涉及的工程技術(shù)范圍也空前擴(kuò)大，可以使用的技術(shù)手段更加豐富，使得嵌入式開(kāi)發(fā)人員可以在有限時(shí)間內(nèi)迅速具備復(fù)雜工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力。
為了促進(jìn)讀者快速具備嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力，本書(shū)采用基本原理和應(yīng)用案例相結(jié)合的編寫(xiě)方式，精心設(shè)計(jì)具有實(shí)用價(jià)值的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，所有實(shí)例既重視myRIO嵌入式開(kāi)發(fā)基本技術(shù)的多種實(shí)現(xiàn)途徑，又特意體現(xiàn)不同基本技術(shù)之間的相互滲透與融合。而且本書(shū)遵循解決工程問(wèn)題的一般流程，將嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)分解為設(shè)計(jì)目標(biāo)導(dǎo)向下的硬件連線設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、完整的程序?qū)崿F(xiàn)等工作階段，引導(dǎo)讀者模仿書(shū)中實(shí)例，系統(tǒng)、深入地學(xué)習(xí)基于的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)。
全書(shū)分為8章。
第1章為L(zhǎng)abVIEW程序設(shè)計(jì)快速入門(mén)，簡(jiǎn)要介紹了程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LabVIEW的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、主要數(shù)據(jù)類(lèi)型、基本程序設(shè)計(jì)方法及典型設(shè)計(jì)模式。
第2章為myRIO嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，全方位展示myRIO開(kāi)發(fā)平臺(tái)基本特點(diǎn)、軟件配置方法、不同連接方式下的項(xiàng)目創(chuàng)建、功能測(cè)試及板載硬盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序獨(dú)立部署運(yùn)行等實(shí)用技術(shù)。
第3章為myRIO模擬信號(hào)采集與輸出，介紹了myRIO中模擬I/O端口的引腳分布，模擬I/O操作函數(shù)節(jié)點(diǎn)及其使用流程，模擬信號(hào)采集及模擬信號(hào)輸出相關(guān)應(yīng)用的電路連接、程序?qū)崿F(xiàn)。
第4章為myRIO數(shù)字信號(hào)采集與輸出，介紹了myRIO中數(shù)字I/O端口的引腳分布，數(shù)字I/O操作函數(shù)節(jié)點(diǎn)及其使用流程，數(shù)字信號(hào)采集及數(shù)字信號(hào)輸出相關(guān)應(yīng)用的電路連接、程序?qū)崿F(xiàn)。
第5章為myRIO系統(tǒng)級(jí)通信技術(shù)應(yīng)用，介紹了myRIO中UART通信端口的引腳分布、UART通信相關(guān)函數(shù)節(jié)點(diǎn)及其使用流程，myRIO內(nèi)置WiFi模塊的配置和使用方法，WiFi通信相關(guān)函數(shù)節(jié)點(diǎn)及其使用流程，并結(jié)合實(shí)用案例介紹了相關(guān)通信程序設(shè)計(jì)方法。
第6章為myRIO器件級(jí)通信技術(shù)應(yīng)用。介紹了SPI、I2C通信基本概念，myRIO中SPI、I2C通信端口的引腳分布情況，SPI、I2C通信相關(guān)函數(shù)節(jié)點(diǎn)及其使用流程，并結(jié)合實(shí)用案例分別介紹了SPI、I2C通信相關(guān)應(yīng)用的電路連接，以及數(shù)據(jù)收發(fā)程序的實(shí)現(xiàn)方法。
第7章為myRIO聲音信號(hào)采集與輸出，介紹了聲音信號(hào)采集基本原理，myRIO中的聲音信號(hào)輸入/輸出端口分布情況，聲音采集與聲音輸出相關(guān)函數(shù)節(jié)點(diǎn)及其使用流程，并結(jié)合實(shí)用案例介紹了聲音信號(hào)采集與聲音信號(hào)輸出的程序?qū)崿F(xiàn)方法。
第8章為myRIO圖像采集與機(jī)器視覺(jué)，介紹了圖像采集原理與機(jī)器視覺(jué)的基本概念，圖像采集與機(jī)器視覺(jué)相關(guān)函數(shù)節(jié)點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)例介紹了圖像采集相關(guān)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法、幾類(lèi)典型機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的程序設(shè)計(jì)方法。
本書(shū)由楊帆、張彩麗、劉晉東、李寧共同編寫(xiě)。張彩麗編寫(xiě)第1章和第2章，劉晉東編寫(xiě)第3章和第4章，楊帆編寫(xiě)第5章、第7章和第8章，李寧編寫(xiě)第6章，全書(shū)由楊帆統(tǒng)稿。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，學(xué)生王志強(qiáng)、馬佳、汪湘濤、謝林睿等參與了部分資料收集整理和程序驗(yàn)證，并對(duì)全文進(jìn)行初步校對(duì)。曾益慧創(chuàng)公司汪天陽(yáng)、趙旭棟工程師在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中針對(duì)部分技術(shù)給予了耐心指導(dǎo)，在此一并表示誠(chéng)摯的感謝！此外，本書(shū)得到了2019年產(chǎn)教合作協(xié)同育人項(xiàng)目(編號(hào)： 201901198034、201901107061)和陜西省科技廳社會(huì)發(fā)展項(xiàng)目(編號(hào)： 2016SF418)支持。
為了便于讀者使用，本書(shū)提供全部范例的程序代碼及關(guān)鍵技術(shù)的微視頻，需要的讀者可在清華大學(xué)出版社官網(wǎng)本書(shū)頁(yè)面下載相關(guān)資源。本書(shū)內(nèi)容涉及技術(shù)面較為寬廣，由于作者學(xué)識(shí)所限，書(shū)中難免出現(xiàn)疏忽之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
作者
2023年7月于西安
第1章LabVIEW程序設(shè)計(jì)快速入門(mén)
1.1LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介
1.1.1圖形化編程與LabVIEW
1.1.2LabVIEW 2018開(kāi)發(fā)環(huán)境
1.1.3LabVIEW程序設(shè)計(jì)初步
1.1.4LabVIEW程序運(yùn)行與調(diào)試
1.2LabVIEW中的數(shù)據(jù)類(lèi)型
1.2.1數(shù)值類(lèi)型
1.2.2布爾類(lèi)型
1.2.3枚舉類(lèi)型
1.2.4字符串類(lèi)型
1.2.5數(shù)組
1.2.6簇?cái)?shù)據(jù)
1.2.7波形數(shù)據(jù)
1.3LabVIEW程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
1.3.1循環(huán)結(jié)構(gòu)
1.3.2定時(shí)循環(huán)
1.3.3條件結(jié)構(gòu)
1.3.4順序結(jié)構(gòu)
1.3.5事件結(jié)構(gòu)
1.3.6子VI設(shè)計(jì)
1.3.7局部變量與全局變量
1.3.8屬性節(jié)點(diǎn)與功能節(jié)點(diǎn)
1.4LabVIEW應(yīng)用程序典型設(shè)計(jì)模式
1.4.1輪詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)模式
1.4.2事件響應(yīng)設(shè)計(jì)模式
1.4.3狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)模式
1.4.4主從式設(shè)計(jì)模式
1.4.5生產(chǎn)者/消費(fèi)者設(shè)計(jì)模式
第2章myRIO嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)
2.1myRIO介紹
2.1.1初識(shí)myRIO
2.1.2myRIO特點(diǎn)
2.1.3型號(hào)與規(guī)格
2.2開(kāi)發(fā)前的準(zhǔn)備工作
2.2.1檢查操作系統(tǒng)
2.2.2安裝文件的鏡像裝載
2.2.3安裝myRIO開(kāi)發(fā)軟件及工具包
2.3myRIO軟件配置
2.3.1USB線纜連接myRIO
2.3.2NI MAX配置myRIO軟件
2.4myRIO不同連接方式下的項(xiàng)目創(chuàng)建
2.4.1USB連接
2.4.2WiFi連接
2.4.3無(wú)設(shè)備連接
2.4.4指定IP連接
2.5myRIO使用前功能測(cè)試
2.5.1安裝向?qū)峁┑臏y(cè)試面板
2.5.2NI MAX測(cè)試myRIO
2.6myRIO開(kāi)發(fā)實(shí)用技術(shù)
2.6.1板載硬盤(pán)/U盤(pán)文件的讀寫(xiě)技術(shù)
2.6.2項(xiàng)目中子程序的管理和調(diào)用技術(shù)
2.6.3應(yīng)用程序的獨(dú)立部署和運(yùn)行技術(shù)
第3章myRIO模擬信號(hào)采集與輸出
3.1模擬信號(hào)采集技術(shù)及應(yīng)用
3.1.1模擬信號(hào)采集概述
3.1.2主要函數(shù)節(jié)點(diǎn)
3.1.3模擬信號(hào)采集技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
3.2模擬信號(hào)輸出技術(shù)及應(yīng)用
3.2.1模擬信號(hào)輸出技術(shù)概述
3.2.2主要函數(shù)節(jié)點(diǎn)
3.2.3模擬信號(hào)輸出技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
第4章myRIO數(shù)字信號(hào)采集與輸出
4.1數(shù)字信號(hào)采集技術(shù)及應(yīng)用
4.1.1數(shù)字信號(hào)采集技術(shù)概述
4.1.2主要函數(shù)節(jié)點(diǎn)
4.1.3數(shù)字信號(hào)采集技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
4.2數(shù)字信號(hào)輸出技術(shù)及應(yīng)用
4.2.1數(shù)字信號(hào)輸出技術(shù)概述
4.2.2主要函數(shù)節(jié)點(diǎn)
4.2.3數(shù)字信號(hào)輸出技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
第5章myRIO系統(tǒng)級(jí)通信技術(shù)應(yīng)用
5.1UART通信技術(shù)及應(yīng)用
5.1.1UART通信技術(shù)概述
5.1.2主要函數(shù)節(jié)點(diǎn)
5.1.3UART通信技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
5.2WiFi通信技術(shù)及應(yīng)用
5.2.1WiFi通信技術(shù)概述
5.2.2主要函數(shù)節(jié)點(diǎn)
5.2.3基于WiFi的局域網(wǎng)通信應(yīng)用實(shí)例
5.2.4基于WiFi的物聯(lián)網(wǎng)通信應(yīng)用實(shí)例
第6章myRIO器件級(jí)通信技術(shù)應(yīng)用
6.1SPI通信技術(shù)及應(yīng)用
6.1.1SPI通信技術(shù)概述
6.1.2主要函數(shù)節(jié)點(diǎn)
6.1.3SPI通信技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
6.2I2C通信技術(shù)及應(yīng)用
6.2.1I2C通信技術(shù)概述
6.2.2主要函數(shù)節(jié)點(diǎn)
6.2.3I2C通信技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
第7章myRIO聲音信號(hào)采集與輸出
7.1聲音信號(hào)采集技術(shù)及應(yīng)用
7.1.1聲音信號(hào)采集技術(shù)概述
7.1.2聲音信號(hào)采集函數(shù)節(jié)點(diǎn)
7.1.3聲音信號(hào)采集技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
7.2聲音信號(hào)輸出技術(shù)及應(yīng)用
7.2.1聲音信號(hào)輸出技術(shù)概述
7.2.2聲音信號(hào)輸出函數(shù)節(jié)點(diǎn)
7.2.3聲音信號(hào)輸出技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
第8章myRIO圖像采集與機(jī)器視覺(jué)
8.1圖像采集技術(shù)及應(yīng)用
8.1.1圖像采集技術(shù)概述
8.1.2圖像采集函數(shù)節(jié)點(diǎn)
8.1.3圖像采集技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
8.2機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及應(yīng)用
8.2.1機(jī)器視覺(jué)技術(shù)概述
8.2.2機(jī)器視覺(jué)函數(shù)節(jié)點(diǎn)
8.2.3機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
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