前言

关于写一本书，认为难度较大，最初几乎没有这方面的想法。随着项目的顺利推进，以及项目数量的增多，认为有必要将累积的知识、经验、程序、文章等进行系统的梳理，形成条理清晰的文档，进而就产生了整理成书的想法，并坚决加以执行、推进和完善。这也是为了弥补之前在机车厂调试轨道交通工程维护车辆、城市轨道交通车辆时，未能将知识、技能、经验进行系统总结和提炼的缺憾。很多事情无法让其重来一遍，有机会的话，200%会做得更好。既然如此，那就顺其自然、持续积累、勇往直前。

在大学本科阶段，学习了 51 系列 8 位单片机，并采用单片机进行系统设计，应用了知识、加深了理解、锻炼了能力；同时，参加相关竞赛，也取得了不错的成绩。回想当时，可选择的方向很多，真正可实践的，或者有机会或环境进行尝试的，也不是那么多。遗憾的是，未能将经验和知识与同学们共享，也未能共同取得更大的进步。本科毕业设计时，转向了软件，项目做得很一般，我自己是很不满意的。当然，也确认了在软件方面我是有很大提升空间的。攻读研究生时，研究方向为控制和网络方面，并断断续续地进行了 32 位ARM的应用研究和设计。十余年后，在翻译技术文档和写作本书时，才真切体会到大学期间的学习和研究经历，以及扎实知识储备的重要性。基本概念、知识体系、看待事情的角度、解决问题的思路和方法等等，均可以在很大程度上加深对问题的理解、提高工作的效率、提升工作的质量。从更广更深的角度来思考、理解和写作，是非常好的，但鉴于资源和时间的限制，进行了一定的折中，在实现目标和追求极致中间，我选择了中间某个点。

本书主要介绍嵌入式系统的设计、开发和应用，涉及产品在轨道交通等行业的应用，涵盖嵌入式处理器、轨道交通车辆、计算机软件、无线Wi-Fi网络、传感器、电机、电气、通信协议、GNSS等专业知识。基于项目需求，可从多种嵌入式处理器中选择，例如STM32、

SAMD21、CC32X0 和MSP430 等。以上所述处理器，均在项目中有应用。综合考虑处理器开发资料的完备性以及处理器应用的经验，在本书叙述过程中，以CC3200 为侧重点，介绍了相关基本知识，系统开发流程，项目的设计、开发和应用案例。本书第十五章城市轨道交通车辆门控电机测试平台、第二十章无线电流检测设备及应用、第二十三章无线远程温度检测及应用，相关设备设计实现均采用了SAMD21 嵌入式处理器。

本书由三部分组成。第一部分主要介绍CC3200 嵌入式处理器的软硬件资源，以及外围接口开发案例。第二部分介绍采用CC3200 和SAMD21 实现电压检测、电流检测、电能质量监测、车门检测、电机测试，以及所实现设备或平台的应用。第三部分介绍基于CC3200 的无线网络设备设计和车载应用，例如电流无线检测、GNSS位置检测、无线振动检测，车载无线服务器，以及TCP和HTTP应用。对于TFTP、MQTT、OTA等非常实用的应用，由于在项目中未曾实际应用，故不在本书中论述，具体可参见CC3200 软件开发套件中的案例程序和文档。

如上所述，所设计应用的设备均未采用操作系统。对于实时嵌入式操作系统的应用，例如FreeRTOS、RT-Thread、uC/OS-II、Ali-Thing、LiteOS，是嵌入式系统设计开发的核心内容之一，在项目中使用不多，应用较少，故不在本书中论述，具体可参见相关操作系统程序、文档以及应用案例。

在本书撰写过程中，翻译了相关产品手册和技术文档，摘录了相关内容，参考了相关源代码。在理解和实践的过程中，沉淀了对技术和应用的理解，并将其文档化和模块化。在项目推进过程中，进行了记录和总结，撰写了相关专利、软件著作权和学术论文。本书第一部分主要介绍了嵌入式系统的设计开发，以及CC3200 嵌入式处理器各功能模块的应用；第二部分和第三部分很大篇幅内容是对学术论文的扩充，对相关技术设计和开发的细节描述较少，重点介绍了系统设计、算法原理、测试验证和设备应用等。书中章节中只列出了应用的核心程序和关键源代码，以提高篇幅的有效信息，加深对文章内容的提炼，同时便于读者参考以进行应用开发。书中的案例程序和源代码均采用CCS7.4.0 或CCS9.1.0 集成开发环境，并基于CC3200 SDKV1.3.0 软件开发套件进行了集成、验证和应用。

在书中所述项目的立项、研发、实施、应用过程中，项目组成员、相关技术人员、现场维护人员等均提供了有益的帮助，在此表示衷心的感谢。

希望本书对轨道交通和车辆行业的工程技术人员、嵌入式系统研发人员、相关专业的本科和研究生、高职类技师技工人员有所帮助和提升。

本书内容涉及面广，知识体系较为专业，难免会有介绍不全面、不深入或未采用最优方案等疏漏，难免会有错误或不完善之处，敬请广大读者理解、批评、指正。

作者联系方式：zelcsj@163.com。

宋杰
于马来西亚蒲种
2021 年 01 月 25 日