數字信號處理器技術原理與開發應用(第二版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王軍寜 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• DSP
• 嵌入式係統
• 信號處理
• 微處理器
• ARM
• TI
• 開發應用
• 第二版
• 工程技術

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040286007

商品編碼：29692107697

包裝：平裝

齣版時間：2011-03-01

基本信息

書名:數字信號處理器技術原理與開發應用(第二版)

定價：43.10元

售價：29.3元,便宜13.8元,摺扣67

作者:王軍寜

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2011-03-01

ISBN：9787040286007

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.899kg

編輯推薦

本書以美國德州儀器公司的數字信號處理器TMS320C254xDSP為代錶，介紹數字信號處理器技術的基本概念、結構、實現及使用開發方法。全書共分十章。以DSP技術開發和係統開發為基礎，結閤當今嵌入式係統技術和計算機技術，注重與電子信息類專業基礎課程的聯係，講述DSP的結構、特點、技術原理及係統開發。可作為大學本、專科生學習及實驗、創新及工程設計之用，對於研究生及有關DSP技術開發人員也是十分有用的參考書。

內容提要

本書係普通高等教育“十一五”*規劃教材，以廣為應用的美國德州儀器（TI）公司TMS320C54xDSP為典型代錶，並結閤*DSP器件和係統開發技術，介紹數字信號處理器（DSP）技術的基本概念、結構、實現、器件開發及係統開發方法。全書共分十章，章介紹瞭數字信號處理器技術的發展和特點。第二章介紹瞭當今各種不同的DSP器件結構和指標。第三章詳細描述瞭C54xDSP的硬件結構和編程模型及與高速DSP的結構差異。第四章全麵介紹瞭DSP指令及編程優化。第五章介紹瞭DSP各種開發工具及使用。第六章是TI DSP可視化集成開發環境CCS的介紹與使用。第七章介紹瞭TIDSP／BIOS的開發方法及使用。第八章是數字信號處理器軟硬件設計與應用舉例。第九章是現代數字信號處理技術係統開發方法與原理介紹（MATLAB／Simulink、CCS Link、DSP Builder、SOPC Builder等）。第十章是數字信號處理器技術開發與原理實驗。全書以DSP技術開發和係統開發為基礎，結閤當今嵌入式係統技術和計算機技術，注重與電子信息類專業基礎課程的聯係，講述DSP的結構、特點、技術原理及係統開發。可作為大學本、專科生學習及實驗、創新及工程設計之用，對於研究生及有關DSP技術開發人員也是十分有用的參考書。

目錄

章 數字信號處理器技術綜述第二章 現代數字信號處理器介紹第三章 C54x數字信號處理器結構第四章 C54x數字信號處理器程序設計開發基礎第五章 C54x數字信號處理器開發工具第六章 C54x處理器可視化集成開發環境CCS第七章 DSP／BIOS嵌入式軟件開發第八章 數字信號處理器軟硬件設計與應用第九章 現代數字信號處理技術係統開發第十章 數字信號處理技術開發及原理實驗指導附錄參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《探索數字信號處理的奧秘：從理論到實踐的深度解析》 前言 在信息爆炸的時代，數字信號處理（DSP）已成為現代科技的基石，滲透到我們生活的方方麵麵，從通信、醫療到娛樂、軍事，無處不在。它賦予瞭我們對聲音、圖像、視頻等信息進行高效、精準處理的能力，推動著技術的飛躍和社會的進步。本書旨在為讀者揭示數字信號處理的深刻原理，並引導讀者掌握其實際開發應用的關鍵技術，從而踏上探索數字世界奇妙旅程的徵途。 第一篇：理論基石——撥開數字信號處理的迷霧 第一章：信號與係統的初步認知 在深入數字信號處理的世界之前，我們首先需要建立起對“信號”和“係統”的基本理解。本章將從最基礎的概念齣發，詳細闡述： 信號的本質與分類： 我們將探討什麼是信號，它們如何代錶現實世界的信息，以及如何根據不同的屬性（如模擬與數字、周期與非周期、能量與功率等）對信號進行分類。通過生動的例子，讓讀者體會到信號的普遍性與多樣性。 係統的概念與特性： 係統是處理信號的“黑箱”，本章將定義什麼是係統，以及描述係統如何響應輸入信號。我們將重點介紹係統的基本特性，如綫性、時不變性、因果性、穩定性等，並闡釋這些特性在係統分析和設計中的重要意義。 時域與頻域的初步橋梁： 信號的分析可以在時間域和頻率域進行。本章將初步介紹時域分析的基本方法，並引入頻域的概念，為後續傅裏葉變換等核心內容打下基礎。我們將解釋為什麼理解信號的頻率成分至關重要。 第二章：傅裏葉變換——揭示信號的頻率奧秘 傅裏葉變換是數字信號處理領域最核心、最強大的工具之一。它將信號從復雜的時間域轉換到更直觀的頻率域，從而揭示信號的內在頻率結構。 傅裏葉級數（FS）與傅裏葉變換（FT）： 本章將從周期信號的傅裏葉級數開始，逐步推導到非周期信號的傅裏葉變換。我們將深入講解其數學原理，包括積分錶示、收斂條件等，並提供易於理解的幾何和物理意義解釋。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： 在實際應用中，我們處理的信號往往是離散的。因此，DFT及其高效計算算法FFT成為重中之重。我們將詳細闡述DFT的定義、性質，以及FFT算法（如Cooley-Tukey算法）如何極大地提高瞭計算效率，使其在工程實踐中得以廣泛應用。 傅裏葉變換的性質及其應用： 綫性性、時移性、頻移性、捲積定理等傅裏葉變換的重要性質，將為我們理解和設計信號處理係統提供關鍵的理論指導。我們將通過具體的例子，展示這些性質在濾波器設計、係統分析等方麵的應用。 第三章：Z變換——分析離散時間係統的有力工具 Z變換是離散時間信號與係統分析的“萬能鑰匙”，它在離散係統分析中的作用類似於連續係統中的拉普拉斯變換。 Z變換的定義與性質： 本章將詳細介紹Z變換的定義，以及其收斂域（ROC）的概念。我們將重點講解Z變換的各項重要性質，如綫性性、時移性、捲積性質、微分性質等，並闡述這些性質如何簡化離散時間係統的分析。 逆Z變換： 從Z域的錶示迴到時域的信號，是Z變換分析的重要組成部分。本章將介紹求解逆Z變換的幾種常用方法，包括部分分式展開法、長除法、留數定理法等。 離散時間係統的錶示與分析： 利用Z變換，我們可以方便地分析綫性時不變（LTI）離散係統的頻率響應、穩定性等關鍵性能指標。本章將介紹係統的傳遞函數、零極點分析等概念，並展示如何通過Z域分析來預測係統的行為。 第四章：采樣理論——連接模擬與數字世界的橋梁 采樣是將連續的模擬信號轉換為離散的數字信號的關鍵步驟。精確的采樣能夠無損地保留原始信號的信息，而錯誤的采樣則會導緻不可挽迴的信息失真。 奈奎斯特-香農采樣定理： 本章的核心是深入探討奈奎斯特-香農采樣定理。我們將詳細解釋該定理的內容、數學推導以及其物理意義。理解采樣頻率與信號最高頻率之間的關係，是保證數字信號保真度的根本。 采樣過程中的失真——混疊： 當采樣頻率不足時，會發生“混疊”現象，導緻高頻分量錯誤地“摺疊”到低頻區域，造成信號失真。本章將詳細闡述混疊的成因、錶現形式以及如何避免。 過采樣與欠采樣： 除瞭基本采樣，我們還將介紹過采樣和欠采樣的概念及其應用場景。過采樣可以提高係統的信噪比和動態範圍，而欠采樣則可以在特定條件下簡化係統設計。 第五章：數字濾波器——塑造信號的頻率特性 數字濾波器是數字信號處理中最基本也是最重要的組成部分之一，它們能夠根據需要選擇性地通過或衰減信號的特定頻率分量，從而達到信號增強、去噪、信號分離等目的。 濾波器的基本概念與分類： 本章將介紹濾波器的基本功能，以及如何根據頻率響應將濾波器分為低通、高通、帶通、帶阻等類型。我們還將區分理想濾波器和實際濾波器的差異。 無限衝激響應（IIR）濾波器： IIR濾波器以其高效的計算和良好的頻率選擇性而著稱。本章將介紹IIR濾波器的基本結構（如直接型、級聯型、並聯型），以及常用的設計方法（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）。 有限衝激響應（FIR）濾波器： FIR濾波器具有零相位失真、穩定性好等優點。本章將深入探討FIR濾波器的結構，以及常用的設計方法，如窗函數法（漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法。 濾波器的性能指標： 評價一個濾波器的優劣，需要考慮通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度、相位響應等關鍵指標。本章將對這些指標進行詳細解釋。 第二篇：開發實踐——將理論付諸實踐 第六章：數字信號處理器的硬件架構與編程模型 數字信號處理器（DSP）是專門為執行高速、復雜的數字信號處理算法而設計的微處理器。瞭解其獨特的硬件架構和編程模型，是進行DSP開發的前提。 DSP的核心架構： 本章將深入剖析DSP的典型架構，包括其指令集、纍加器、乘法器/纍加器（MAC）單元、零開銷循環、指令流水綫等，解釋這些特性如何實現高效的信號處理運算。 存儲器結構與訪問： DSP通常采用哈佛或改進哈佛架構，具有獨立的數據總綫和指令總綫，以提高數據訪問速度。我們將探討其存儲器映射、DMA（直接內存訪問）等機製。 DSP的指令集與尋址方式： 瞭解DSP特有的指令集，如SIMD（單指令多數據流）指令，以及其豐富的尋址模式（如位反轉尋址、循環尋址），對於編寫高效的DSP代碼至關重要。 DSP的開發環境與工具鏈： 介紹常用的DSP開發工具，包括集成開發環境（IDE）、編譯器、匯編器、調試器、仿真器等，以及它們在整個開發流程中的作用。 第七章：DSP開發基礎——從代碼到可執行程序 掌握DSP的開發流程，能夠將算法設計轉化為實際運行在DSP硬件上的程序。 DSP程序的結構： 介紹DSP程序的組成部分，包括初始化代碼、主循環、中斷服務例程等，以及它們之間的協同工作方式。 匯編語言與C語言在DSP開發中的結閤： 雖然DSP通常使用C語言進行高級編程，但為瞭追求極緻的性能，很多關鍵算法會使用匯編語言進行優化。本章將探討如何有效地結閤使用C語言和匯編語言。 中斷機製與實時性： DSP係統通常需要對外部事件做齣快速響應。本章將詳細介紹DSP的中斷係統，包括中斷嚮量錶、中斷優先級、中斷服務程序的編寫等，以及如何利用中斷實現係統的實時性。 DSP的性能優化技巧： 針對DSP的特點，我們將介紹一係列性能優化技巧，如利用MAC單元、零開銷循環、位反轉尋址、指令流水綫衝突避免、代碼重排等，以最大化DSP的處理能力。 第八章：典型DSP應用開發實例——實踐齣真知 理論學習需要通過實踐來鞏固和深化。本章將通過幾個典型的DSP應用開發實例，引導讀者將所學知識應用於解決實際問題。 音頻信號處理應用： 音頻采集與播放： 介紹如何通過ADC（模數轉換器）和DAC（數模轉換器）接口，在DSP上實現音頻數據的采集和播放。 音頻濾波與均衡： 實現低通、高通濾波器，以及多段均衡器，用於音頻信號的去噪、音效增強等。 音頻編碼與解碼（如MP3/AAC基礎）： 簡要介紹音頻壓縮的基本原理，以及如何在DSP上實現簡單的音頻編解碼流程。 通信信號處理應用： 調製與解調基礎： 介紹ASK、FSK、PSK等基本調製解調方法的原理，並在DSP上實現簡單的調製解調功能。 數字鎖相環（DPLL）： 講解DPLL在通信係統中的作用，以及其在DSP上的實現。 迴聲消除： 實現基本的聲學迴聲消除算法，提高通信的清晰度。 圖像與視頻信號處理應用（入門）： 圖像采集與顯示（基本）： 介紹如何在DSP上連接攝像頭和顯示屏，實現基本的圖像采集和顯示。 簡單的圖像濾波： 實現如高斯模糊、邊緣檢測等基礎圖像處理算法。 第九章：嵌入式DSP係統的設計與集成 將DSP集成到完整的嵌入式係統中，是實現實際應用的關鍵。 DSP與其他硬件的接口： 介紹DSP如何與ADC、DAC、傳感器、通信接口（如UART、SPI、I2C）、存儲器（SDRAM、Flash）等外部硬件進行連接和數據交換。 實時操作係統（RTOS）在DSP中的應用： 講解RTOS如何管理DSP的復雜任務，實現多任務並發、任務調度、資源共享等，從而提高係統的可維護性和實時性。 嵌入式DSP係統的調試與測試： 介紹在嵌入式環境下進行DSP程序調試的技巧，包括使用JTAG調試器、邏輯分析儀、示波器等工具，以及如何進行單元測試和係統集成測試。 功耗管理與性能優化： 在嵌入式係統中，功耗是重要的考量因素。本章將探討DSP的低功耗模式，以及如何在滿足性能需求的同時，降低係統功耗。 第十章：數字信號處理的前沿發展與未來展望 數字信號處理技術仍在不斷演進，本章將帶領讀者展望其未來的發展方嚮。 機器學習與DSP的融閤： 探討深度學習、神經網絡等AI技術在DSP領域的應用，如智能識彆、自適應處理等。 軟件定義無綫電（SDR）的發展： 介紹SDR的理念，以及DSP在SDR中的核心作用。 新型DSP架構與處理技術： 關注FPGA、GPU在信號處理領域的應用，以及新興的DSP架構。 DSP在物聯網（IoT）、5G、自動駕駛等領域的應用前景： 展望DSP技術在這些快速發展領域的無限潛力。 結語 數字信號處理是一門充滿挑戰和機遇的學科。本書力求以清晰的邏輯、深入淺齣的講解，輔以豐富的實例，幫助讀者構建紮實的理論基礎，掌握實用的開發技能。希望通過本書的學習，讀者能夠深刻理解數字信號處理的魅力，並將其應用於解決各種工程難題，為未來的科技發展貢獻自己的力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和設計風格，給我一種非常沉穩、可靠的專業書籍的感覺，它不是那種花裏鬍哨、試圖用鮮艷色彩來吸引眼球的讀物，而是專注於知識的純粹傳遞。我喜歡它那種嚴謹的學術氛圍，每一個定義、每一個定理的引入都顯得水到渠成，沒有絲毫的牽強附會。尤其是在講解模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的參數對最終係統精度的影響時，書中通過建立一套嚴密的誤差模型，展示瞭如何量化這些非理想因素。這種自上而下的係統分析方法，極大地提升瞭我對整個信號鏈條的宏觀把握能力。它不是零散的知識點堆砌，而是構建瞭一個完整的知識框架，讓你清楚地知道每個模塊在整個係統中扮演的角色和相互製約的關係，讀起來感覺非常踏實和有條理。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本關於信號處理核心技術的書，我的整體感受是，它在深度和廣度上都達到瞭一個很高的水準，尤其在對最新一代DSP架構的介紹上，體現齣瞭作者緊跟時代前沿的專業素養。書中對流水綫技術、並行處理單元的工作機製做瞭非常細緻的剖析，這一點對於那些想深入理解處理器內部如何榨取性能的讀者來說，是無價之寶。我注意到，作者在描述乘纍加（MAC）單元的操作時，不僅解釋瞭其功能，還詳細對比瞭不同代際産品在延遲和吞吐量上的差異，這種對比分析的深度，遠超一般教材的泛泛而談。更值得稱贊的是，它沒有迴避那些常常被教科書刻意弱化的“坑點”，比如中斷處理的抖動問題、內存訪問衝突的規避策略，這些都是實際項目中最頭疼的地方。這本書像一本“避雷指南”，讓工程師在實際部署前就能預見到潛在的陷阱。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容的前瞻性上做得相當齣色，它沒有沉湎於過時的技術細節，而是著力於培養讀者的“設計思維”。我印象最深的是關於軟件定義無綫電（SDR）和高性能濾波器的章節。作者並非隻是羅列一堆現成的濾波器設計公式，而是巧妙地將算法效率與硬件資源的消耗緊密地聯係起來，教導讀者如何根據功耗預算和實時性要求來裁剪和選擇最優的算法。這種貼閤實際工程約束的討論，極大地提高瞭這本書的實用價值。說實話，很多參考書在講完理論後就戛然而止，但這本書卻在很多關鍵節點提供瞭“如果資源受限怎麼辦？”、“如何利用硬件加速特性？”的應對策略。這使得這本書不僅僅是一本理論手冊，更像是一本頂尖工程師的實戰經驗總結，對於希望從“會用”到“精通”的工程師群體，具有無可替代的價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是業界的福音，內容組織得太有條理瞭！我特彆欣賞作者在講解復雜的理論時，總是能找到那個最貼切、最直觀的類比，讓人一下子茅塞頓開。比如，對於傅裏葉變換這種抽象的概念，書中通過大量的圖示和實際的工程案例來鋪陳，而不是堆砌公式，這對於初學者來說簡直是救命稻草。我記得我以前啃其他教材時，經常會卡在一些關鍵的數學推導上，搞得自己信心全無。但這本書不同，它仿佛有一個耐心的導師在旁邊，一步步引導你理解背後的邏輯，而不是簡單地告訴你“這是結論”。它不僅僅停留在“是什麼”的層麵，更深入地探討瞭“為什麼”和“怎麼用”。特彆是關於實時係統設計和嵌入式平颱上的優化技巧，那部分內容寫得極其精煉且富有實操性，讀完後感覺手裏真的多瞭一把解決實際問題的利器。我對它那種將理論深度與工程實踐完美結閤的敘事方式，給予最高度的肯定。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的語言風格非常欣賞，它保持瞭一種清晰、精準的專業敘述，同時又避免瞭過度晦澀的術語堆砌，使得理解的門檻相對友好。作者在闡述復雜算法的收斂性和穩定性時，所使用的數學錶達都經過瞭深思熟慮，既保證瞭嚴謹性，又保證瞭邏輯的連貫性。我個人特彆關注瞭書中關於高級調試技巧的部分，例如如何利用硬件斷點和示波器探頭來同步捕獲DSP內部狀態和外部物理信號，以排除難以定位的時序錯誤。這部分內容非常具體，簡直就是一份操作手冊。這本書的價值在於，它真正做到瞭理論指導實踐，實踐反哺理論的良性循環，它教會我的不僅僅是“如何編程”，更是“如何像一個閤格的嵌入式係統架構師那樣思考”。這份對細節的執著和對全局觀的培養，是這本書最寶貴的財富。