| 中文摘要 | 第1-4页 |
| 英文摘要 | 第4-10页 |
| 第一章 绪论 | 第10-19页 |
| ·本文的研究目的和意义 | 第10-11页 |
| ·扫描探针显微术 | 第11-15页 |
| ·扫描隧道显微镜 | 第11-13页 |
| ·原子力显微镜 | 第13页 |
| ·原子力显微镜发展现状及其应用 | 第13-15页 |
| ·AFM发展现状 | 第13-14页 |
| ·AFM主要应用研究 | 第14-15页 |
| ·AFM纳米操作的现状 | 第15-16页 |
| ·本文的主要研究工作 | 第16-19页 |
| 第二章 原子力作用机理及原子力显微镜系统辨识 | 第19-27页 |
| ·原子间力作用机理 | 第19-21页 |
| ·远场作用力 | 第19-20页 |
| ·近场作用力 | 第20-21页 |
| ·原子力显微镜系统辨识 | 第21-27页 |
| ·AFM系统辨识 | 第21-25页 |
| ·针尖——样品作用力 | 第21-23页 |
| ·微悬臂梁的动态特性 | 第23页 |
| ·接触模式仿真 | 第23-24页 |
| ·压电驱动器系统辨识 | 第24-25页 |
| ·AFM数学模型的建立 | 第25-27页 |
| 第三章 原子力显微镜反馈系统工作原理及控制方法 | 第27-44页 |
| ·反馈系统概述 | 第27-30页 |
| ·典型反馈系统 | 第27-28页 |
| ·反馈控制原理 | 第28-30页 |
| ·干扰的抑制 | 第28-29页 |
| ·跟踪 | 第29页 |
| ·对象不确定性的灵敏度 | 第29-30页 |
| ·原子力显微镜反馈系统概述 | 第30-31页 |
| ·原子力显微镜PID控制器 | 第31-35页 |
| ·模拟PID控制器 | 第31-33页 |
| ·数字PID控制算法 | 第33-35页 |
| ·位置式PID控制算法 | 第34页 |
| ·增量式PID控制算法 | 第34-35页 |
| ·基于模型的新型原子力显微镜反馈系统 | 第35-44页 |
| ·设定值前馈校正系统设计 | 第36-37页 |
| ·H~∞控制器设计 | 第37-41页 |
| ·鲁棒控制问题 | 第37-38页 |
| ·H~∞控制原理 | 第38-39页 |
| ·H~∞控制标准问题 | 第39-40页 |
| ·跟踪问题的标准化 | 第40-41页 |
| ·双自由度（2DOF）控制器设计 | 第41-44页 |
| ·基于模型的AFM 反馈系统 | 第41-42页 |
| ·双自由度（2DOF）控制器 | 第42-44页 |
| 第四章 AFM 纳米操作主控制器硬件设计 | 第44-64页 |
| ·AFM 纳米操作主控制器硬件系统综述 | 第44-45页 |
| ·AFM 纳米操作主控制器电路体系结构 | 第45-47页 |
| ·AFM 纳米操作主控制器模型硬件设计 | 第47-64页 |
| ·ARM 处理器及其外围电路设计 | 第47-53页 |
| ·Boot 选择电路 | 第51页 |
| ·Bank0/1 分配电路 | 第51-52页 |
| ·JTAG 调试电路 | 第52-53页 |
| ·PSD 输出信号前端处理及四路高速高精度数据采集 | 第53-56页 |
| ·USB2.0 通信电路 | 第56-57页 |
| ·Ethernet 通信接口 | 第57-60页 |
| ·ARM-DSP 间的HPI 通信接口 | 第60-62页 |
| ·其他接口电路 | 第62-64页 |
| 第五章 基于模型控制的高速 AFM 反馈系统硬件设计 | 第64-74页 |
| ·高速AFM 反馈系统硬件系统综述 | 第64-66页 |
| ·反馈控制器硬件主要组成 | 第66-74页 |
| ·TMS320C6701 简介 | 第66-68页 |
| ·处理单元 | 第66页 |
| ·总线结构 | 第66-67页 |
| ·多级流水结构 | 第67页 |
| ·硬件乘法器 | 第67页 |
| ·丰富的外围设备 | 第67-68页 |
| ·存储器接口 | 第68-69页 |
| ·EMIF 与SRAM 的接口 | 第68页 |
| ·EMIF 与FlASH 的接口 | 第68-69页 |
| ·DA 转换电路 | 第69-71页 |
| ·McBSP-R5232 通信接口 | 第71-74页 |
| ·TMS320C6701 的McBSP 模块的主要特点 | 第71-72页 |
| ·MAX3111E 简介 | 第72页 |
| ·McBSP-RS232 通信硬件连接 | 第72-74页 |
| 第六章 纳米操作主控制器软件模块设计 | 第74-84页 |
| ·软件层次结构 | 第74-78页 |
| ·软件层次 | 第74-76页 |
| ·uCLinux 操作系统简介 | 第76-77页 |
| ·内存管理 | 第76页 |
| ·文件系统 | 第76-77页 |
| ·多进程管理 | 第77页 |
| ·多线程技术 | 第77-78页 |
| ·设备驱动程序开发 | 第78-83页 |
| ·uCLinux 设备驱动程序开发概述 | 第78-80页 |
| ·uCLinux 对外围设备的管理 | 第79页 |
| ·设备驱动程序接口 | 第79页 |
| ·设备驱动程序结构 | 第79-80页 |
| ·ADC 采集设备驱动程序设计 | 第80页 |
| ·USB 传输设备驱动程序设计 | 第80-81页 |
| ·SPI 传输设备驱动程序设计 | 第81-82页 |
| ·HPI 传输设备驱动程序设计 | 第82-83页 |
| ·DSP（TM5320C6701）的FLASH 程序自引导实现 | 第83-84页 |
| 第七章 硬件调试与实验结果分析 | 第84-101页 |
| ·系统硬件调试 | 第84-92页 |
| ·A/D 调试 | 第84-86页 |
| ·D/A 调试 | 第86-87页 |
| ·I~2C 键盘接口实验 | 第87-89页 |
| ·USB 数据通信调试 | 第89-92页 |
| ·AFM 上样品成像质量影响因素分析 | 第92-101页 |
| ·接触模式下样品形貌质量的主要影响因素及其分析 | 第92-97页 |
| ·针尖——样品力值的影响 | 第93-94页 |
| ·扫描速度 | 第94-96页 |
| ·积分增益和比例增益的影响 | 第96-97页 |
| ·轻敲模式下样品形貌质量的主要影响因素及其分析 | 第97-101页 |
| ·驱动振幅的影响 | 第98-99页 |
| ·积分增益和比例增益的影响 | 第99-101页 |
| 第八章 总结与展望 | 第101-103页 |
| 参考文献 | 第103-108页 |
| 发表论文和科研情况说明 | 第108-109页 |
| 致谢 | 第109页 |
