高速DSP原理、应用与实验教程(高等院校电子信息与电气学科特色教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李海森，李思纯，周天 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302197539

商品编码：29692186147

包装：平装

出版时间：2009-05-01

基本信息

书名:高速DSP原理、应用与实验教程(高等院校电子信息与电气学科特色教材)

定价：32.00元

售价：21.8元,便宜10.2元,折扣68

作者:李海森,李思纯,周天

出版社：清华大学出版社

出版日期：2009-05-01

ISBN：9787302197539

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

内容提要

美国德州仪器（TI）公司的数字信号处理器（DSP）自从20世纪80年代初问世以来，以其独特的体系结构、灵活的资源配置方式、快速实现各种数字信号处理和精密控制算法的突出优点成为全球市场占有率高的主流产品。本书以TI公司三个主推DSP系列产品之一的C2XXX定点芯片为核心，系统地论述其结构组成原理、工程应用和验证实验，并配合一定的思考与练习题。
　　本书适合于从事TIDSP研究和开发的电气工程和电子信息类学科等的高年级本科生或研究生，以及业界的工师和其他专业相关人员参考。

目录

原理篇
　章 绪论
　　1.1 数字信号处理系统概述
　　1.2 数字信号处理实现技术途径
　　　1.2.1 什么是DSP
　　　1.2.2 数字信号处理的实现方法
　　1.3 DSP芯片的发展现状与趋势
　　　1.3.1 什么是DSP芯片
　　　1.3.2 DSP、DSP芯片与DSPS
　　　1.3.3 DSP芯片的产生与主要生产厂商
　　　1.3.4 DSP芯片的发展趋势
　　1.4 DSP芯片的分类
　　1.5 DSP芯片的应用
　　1.6 TMS320C2XXDSP的主要特点
　　　1.6.1 TMS320系列
　　　1.6.2 TMS320C2XX的主要特点
　　本章思考题
　第2章 C2XX硬件组成与体系结构
　　2.1 概述
　　2.2 C2XX的硬件组成
　　　2.2.1 中央处理单元（CPU）
　　　2.2.2 存储器和I／O空间
　　　2.2.3 片内外围
　　2.3 C2XX的总线结构
　　2.4 引脚和信号说明
　　　2.4.1 逻辑扫描电路
　　　2.4.2 C203和F206芯片的封装
　　　2.4.3 C203和F206信号描述
　　本章思考题
　第3章 C2XX中央处理单元与程序控制
　　3.1 概述
　　3.2 输入定标部分
　　3.3 乘法部分
　　　3.3.1 乘法器
　　　3.3.2 乘积定标移位器
　　3.4 中央算术逻辑部分
　　　3.4.1 中央算术逻辑单元（CALU）
　　　3.4.2 累加器
　　　3.4.3 输出数据定标移位器
　　3.5 辅助寄存器与状态寄存器
　　　3.5.1 ARAU和辅助寄存器功能　　
　　　3.5.2 状态寄存器ST。和ST1
　　3.6 程序地址生成与流水线
　　　3.6.1 程序计数器（PC）
　　　3.6.2 堆栈（STACK）
　　　3.6.3 微堆栈（MSTACK）
　　　3.6.4 流水线操作
　　3.7 转移、调用和返回
　　　3.7.1 无条件转移、调用及返回
　　　3.7.2 有条件转移、调用和返回
　　3.8 重复指令
　　3.9 中断与中断管理
　　　3.9.1 中断操作的三个阶段
　　　3.9.2 中断表
　　　3.9.3 可屏蔽中断
　　　3.9.4 中断标志寄存器（IFR）
　　　3.9.5 中断屏蔽寄存器（IMR）
　　　3.9.6 中断控制寄存器（ICR）
　　　3.9.7 非屏蔽中断
　　　3.9.8 中断服务程序（ISR）
　　　3.9.9 中断等待时间
　　3.10 复位操作
　　3.11 节能方式
　　本章思考题
　第4章 C2XX存储空间与I／O空间
　　4.1 概述
　　4.2 存储器和I／O空间概况
　　4.3 程序存储器
　　4.4 数据存储器
　……
　第5章 C2XX片内外设接口
　第6章 C2XX寻址试试和指令系统
应用篇
第7章 系统硬件应用
第8章 系统软件应用
第9章 定点DSP数据格式及定标技术
0章 C2XX DSP开发工具与实验平台
1章 DSP专门实验
附录 习题参考答案
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《高性能信号处理系统设计：理论、实践与前沿探索》 第一章 现代信号处理的基石 本章将深入剖析现代信号处理在科学技术各个领域中扮演的核心角色。我们将从历史的角度回顾信号处理的发展历程，重点阐述其从早期的模拟技术向数字信号处理（DSP）的演进过程，并分析这一转变的关键驱动力，如计算能力的飞跃、算法的创新以及需求的增长。 在数字信号处理部分，我们将系统性地介绍数字信号处理的基本概念，包括信号的采样、量化和编码过程，并详细解释离散时间信号与离散傅里叶变换（DFT）之间的内在联系。我们将重点讲解傅里叶变换（FT）、离散傅里叶变换（DFT）以及快速傅里叶变换（FFT）等核心算法。其中，FFT算法将作为重点，深入探讨其算法原理、复杂度分析以及在实际应用中的效率优势。本章还会初步介绍Z变换和傅里叶级数等数学工具，为后续章节的深入分析奠定坚实的理论基础。 我们还将探讨滤波器在信号处理中的重要性。从基本的FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器出发，我们将详细讲解它们的结构、设计方法和性能指标，包括幅度响应、相位响应、过渡带宽度、阻带衰减等。此外，还会涉及窗函数法、频率采样法等常用的FIR滤波器设计技术，以及Bilinear变换法、脉冲不变法等IIR滤波器设计技术。 第二章 高性能计算架构与DSP处理器 本章将全面审视构建高性能信号处理系统的核心计算架构。我们将从通用微处理器（CPU）和专用信号处理器（DSP）的架构差异入手，分析它们在指令集、数据通路、存储器层次结构以及并行处理能力等方面的根本区别。CPU擅长通用计算和复杂的逻辑控制，而DSP则以其高速的乘累加（MAC）单元、专门的指令集（如SIMD）和优化的内存访问机制，在处理大量并行化的数学运算方面展现出无与伦比的优势。 我们将深入剖析典型的DSP处理器架构。这包括其核心运算单元（如MAC单元）的内部设计，如何实现高效的乘法和累加操作；其指令流水线技术，如何通过重叠执行多条指令来提高吞吐量；其数据存储器和程序存储器的组织方式，以及DMA（直接内存访问）控制器如何实现处理器与外部设备之间的高效数据传输，从而减轻CPU负担，加速数据吞吐。 此外，我们还将介绍并行处理技术在高性能信号处理中的作用。这包括多核DSP设计，如何通过增加多个独立的DSP核心来并行执行任务；以及GPU（图形处理器）作为一种强大的并行计算平台，其在信号处理领域的应用潜力，例如利用其大量的并行处理单元加速FFT、卷积等运算。 第三章 实时信号处理与系统实现 本章将聚焦于高性能信号处理系统在实时应用中的关键挑战与解决方案。我们将详细阐述实时信号处理的定义、性能指标（如延迟、吞吐量、响应时间）以及其在通信、雷达、音频、视频等领域的广泛应用。 我们将深入探讨系统实现的关键环节，包括A/D（模数转换）和D/A（数模转换）过程。我们将分析采样率、量化位数、动态范围、信噪比等关键参数对信号处理性能的影响，并讨论抗混叠滤波器和量化噪声等实际问题。 在嵌入式系统设计方面，我们将介绍如何将DSP处理器集成到完整的信号处理系统中。这包括系统硬件平台的选择，如选择合适的DSP芯片、存储器、接口芯片等；以及系统软件的设计，包括嵌入式操作系统（RTOS）的选择与配置，驱动程序的编写，以及应用层算法的实现。我们将强调嵌入式系统在资源受限环境下的设计考量，如功耗、体积和成本。 此外，本章还将介绍高速数据采集与处理技术。我们将讨论如何利用高性能的ADC/DAC芯片实现高采样率和高精度的信号采集，以及如何通过高效的数据缓冲和传输机制，确保数据在处理器和存储器之间流畅地流动，满足实时处理的需求。 第四章 高级信号处理算法与高性能实现 本章将深入探讨一系列先进的信号处理算法，并重点关注其在高性能计算平台上的高效实现策略。 我们将从自适应信号处理入手，讲解其基本原理，如维纳滤波、最小均方（LMS）算法、递归最小二乘（RLS）算法等。我们将分析这些算法如何根据输入信号的统计特性动态调整滤波器系数，从而有效地抑制噪声、消除干扰或进行信道均衡。 在谱分析领域，我们将介绍多种高级谱估计方法，超越传统的周期图法。这包括 Welch法（用于降低方差）、多窗口法（用于提高精度）、AR（自回归）模型谱估计、ARMA（自回归滑动平均）模型谱估计等。我们将详细分析这些方法的数学原理、计算复杂度以及在识别不同类型信号频率成分时的优缺点。 我们还将深入研究现代通信系统中的关键信号处理技术。这包括现代调制解调技术，如QAM（正交幅度调制）、PSK（相移键控）等，以及它们在高速数据传输中的作用。我们将探讨信道编码与解码技术，如卷积码、Turbo码、LDPC码等，以及它们如何提高数据传输的可靠性。此外，还将涉及盲均衡、同步技术以及干扰抑制等在实际通信系统中不可或缺的算法。 在图像和视频信号处理方面，我们将介绍一些重要的算法。这包括图像增强、去噪、边缘检测、特征提取等基础技术。对于视频处理，我们将探讨运动估计、帧间预测、块匹配等核心算法，以及它们在视频压缩标准（如H.264、HEVC）中的应用。 第五章 DSP在现代工程领域的应用实践 本章将通过一系列具体的工程应用案例，展示DSP在各个前沿领域的实际价值和广阔前景。 在通信系统领域，我们将深入分析DSP在软件定义无线电（SDR）中的核心作用。SDR允许通过软件配置和更新来实现复杂的信号处理功能，极大地提高了无线通信系统的灵活性和可重构性。我们将探讨DSP在基带信号处理、调制解调、信道估计、功率控制等方面的应用。 在雷达与声纳系统方面，我们将展示DSP如何实现复杂的信号生成、接收、处理和目标检测。这将包括脉冲压缩、多普勒处理、自适应波束形成、目标识别等关键技术。我们将分析DSP在提高雷达的探测距离、分辨率和抗干扰能力方面所扮演的关键角色。 在医疗诊断与生物医学工程领域，我们将探讨DSP在医学成像（如CT、MRI、超声）中的应用。DSP能够高效地处理海量的原始数据，重建高质量的医学图像，辅助医生进行准确诊断。此外，还将涉及生物信号（如心电图ECG、脑电图EEG）的采集、滤波和特征提取，以及在可穿戴设备中的应用。 在工业自动化与控制领域，DSP被广泛应用于电机控制、传感器信号处理、故障诊断等方面。我们将介绍DSP如何实现精确的电机转速和扭矩控制，如何处理来自各种传感器的实时数据以实现闭环控制，以及如何通过分析运行数据来预测和诊断设备故障，从而提高生产效率和设备可靠性。 最后，我们还将展望DSP在新兴技术领域的应用，例如人工智能（AI）与机器学习（ML）在信号处理中的融合。我们将探讨如何利用DSP硬件加速AI/ML模型的训练和推理，特别是在边缘计算场景下，DSP在处理本地数据、降低延迟、保护隐私方面的优势。 第六章 DSP系统性能优化与调试 本章将专注于提升DSP系统的运行效率，并提供实用的调试技巧。 我们将从软件优化角度出发，深入探讨代码生成和编译器优化的技术。这包括理解DSP编译器的优化选项，如何利用其进行循环展开、函数内联、寄存器分配等；以及手工优化策略，例如利用汇编语言编写关键函数，或者对算法进行数据流分析和并行化改进。 在硬件加速方面，我们将介绍如何利用DSP特有的硬件特性来优化算法。例如，如何最大化利用MAC单元进行乘累加操作，如何设计数据访问模式以充分发挥内存带宽，以及如何利用SIMD指令集并行处理数据。 对于嵌入式DSP系统，功耗管理是一个至关重要的方面。本章将探讨低功耗设计技术，包括利用DSP的低功耗模式、动态电压频率调整（DVFS）、以及优化的电源管理策略，以延长电池寿命或降低系统功耗。 在系统调试方面，我们将介绍一套系统化的调试流程。这包括使用仿真器和调试器进行代码级的调试，例如设置断点、单步执行、查看变量值、分析寄存器状态等。还将介绍逻辑分析仪和示波器等硬件调试工具，用于观察和分析信号在硬件系统中的实际行为，帮助定位硬件和软件之间的接口问题。 最后，我们将讨论性能测量与分析工具。我们将介绍如何使用性能分析器来识别代码中的性能瓶颈，例如哪些函数占用了最多的CPU时间，哪些部分的计算效率低下。通过这些分析，我们可以有针对性地进行优化，以达到最佳的系统性能。 第七章 DSP未来发展趋势与挑战 本章将对DSP技术的发展方向进行前瞻性分析，并探讨其面临的挑战。 我们将深入探讨多核与异构计算在DSP领域的演进。随着计算需求的不断增长，单一DSP核心已难以满足要求，多核DSP以及将DSP与其他处理器（如CPU、GPU、FPGA）集成形成的异构系统将成为主流。我们将分析这种趋势对算法设计和软件开发带来的影响。 人工智能（AI）与机器学习（ML）的深度融合是DSP发展的另一重要方向。我们将探讨DSP在嵌入式AI推理、边缘AI计算中的作用，以及如何设计更适合AI/ML算法的DSP架构。 在通信技术方面，我们将展望DSP在5G/6G通信、物联网（IoT）以及车联网（V2X）等领域的新应用。这些新兴技术对信号处理的带宽、延迟、功耗和智能化程度都提出了更高的要求，DSP将是实现这些要求的关键技术之一。 此外，我们将探讨DSP在可穿戴设备、智能家居、自动驾驶等新兴领域的应用潜力。这些应用场景对DSP的小型化、低功耗化和高集成度提出了更高要求。 最后，本章还将讨论DSP领域面临的一些关键挑战，包括算法复杂度的持续增加、日益严格的功耗和成本限制、以及对更高级别编程抽象和开发工具的需求。我们将分析这些挑战如何驱动DSP技术的持续创新和发展。

评分☆☆☆☆☆

这次拿到这本书，我最大的感受就是它的“干货”十足，完全没有那种学院派教材常见的晦涩难懂和故作高深的腔调。作者的语言风格非常直白且富有条理，即便是初次接触这个领域的新手，也能凭借清晰的逻辑脉络抓住重点。特别欣赏它在讲解一些关键算法时，会辅以大量的图示和流程图，这些视觉辅助工具极大地降低了理解复杂数学模型的难度。我翻阅了其中关于某个核心模块的章节，发现作者对不同实现路径的优缺点进行了非常客观的对比分析，这体现了作者深厚的行业积累，而不是简单的知识搬运工。这种深入剖析的写作手法，使得读者在学习知识的同时，还能培养出批判性思维和工程决策能力。这套教材的编写质量，绝对是能与市面上那些顶尖的国外原版教材相媲美的，甚至在某些方面更贴合我们本土的学习和应用环境。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对技术教材的期待通常都很高，但常常会失望。然而，这本书在细节处理上的匠心独运，让我感到惊喜。比如，在处理一个涉及到快速傅里叶变换的章节时，作者不仅清晰地推导了蝶形运算的公式，还特意用一个表格对比了不同算法在计算复杂度上的细微差异，这种对性能瓶颈的敏感度，体现了作者极高的工程素养。再者，全书的术语翻译和定义都非常统一和规范，这对于建立跨团队的交流标准至关重要。我注意到，书中对一些容易混淆的概念，比如采样率与带宽的关系，都进行了非常详尽和多角度的解释，确保读者不会产生根深蒂固的错误理解。这本书的价值不仅在于传授知识，更在于塑造一种严谨、细致、注重实效的工程思维模式。如果能配上一套配套的在线资源库，提供更多的代码示例和硬件接口说明，那将会是完美无缺的。

评分☆☆☆☆☆

我从一个更偏向于教学管理的角度来审视这本教材。首先，它在章节末尾设置的“思考题与自测”部分的详略得当，既能帮助学生巩固当天学到的知识，又不会因为题量过大而产生畏难情绪。这种平衡的难度设置，非常适合作为高校核心课程的指定教材。其次，教材中穿插的“拓展阅读”或“工程实例点拨”部分，虽然篇幅不长，但往往能将理论知识与前沿的研究热点或实际工业应用场景联系起来，这极大地激发了学生的学习兴趣，让他们看到了所学知识的实际价值。从整体的叙事风格来看，作者非常擅长用一种既保持学术严谨性又不失亲切感的语调进行阐述，这对于提升课堂教学的效率和效果是极为有利的。它成功地搭建了一座从基础理论到复杂应用的桥梁，相信无论是在本科高年级还是研究生入门阶段，都能发挥出巨大的作用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深技术人员，我更关注教材的实用性和前瞻性。这本书的排版设计给我留下了深刻印象，注释、公式推导和关键术语的标注都做得极为精细，几乎没有产生阅读上的歧义。我特地翻阅了关于系统级设计与调试的那部分，发现它不仅仅停留在告诉我们“怎么做”，更深层次地探讨了“为什么这样做”，这一点非常关键，它指导我们构建的是一个健壮的知识体系，而不是一堆零散的知识点。从章节结构来看，它似乎很注重工程实现细节的把控，比如不同硬件平台的适配性讨论，以及如何处理实际项目中的噪声和时序问题，这些都是教科书往往会避开但对工程师至关重要的环节。如果后续章节能够提供更多关于最新一代处理器的特性分析和优化技巧，那么这本书的价值将得到进一步的几何级提升。总体而言，它的专业度毋庸置疑，是一部值得反复研读的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当扎实，一看就是那种为专业学习者量身打造的教材。装帧和纸张质量都挺上乘的，拿在手里很有分量感，翻阅起来也比较舒服，长时间阅读眼睛不容易疲劳。内容上，首先映入眼帘的是清晰的目录结构，这对于我们快速定位知识点至关重要。我注意到它在章节安排上似乎遵循了循序渐进的原则，从基础概念的引入到复杂算法的深入探讨，逻辑过渡非常自然，这点对于自学者来说简直是福音。而且，从章节标题的措辞来看，作者对学科的把握非常精准，没有那种为了凑字数而堆砌的空泛理论，每一个标题都直指核心技术点。整体感觉是，这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的工程师手把手带着你走过整个技术栈的路线图，让人对其内容的深度和广度充满了期待。希望它在后续的实战案例和代码示例上也能保持这种高水准，真正做到理论与实践紧密结合，而不是停留在纸上谈兵的阶段。