高速DSP原理、應用與實驗教程(高等院校電子信息與電氣學科特色教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

李海森，李思純，周天 著

圖書標籤:

• DSP
• 數字信號處理
• 高速DSP
• TMS320
• 實驗教程
• 電子信息
• 電氣工程
• 教材
• 高等教育
• 嵌入式係統
• 應用開發

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302197539

商品編碼：29692584714

包裝：平裝

齣版時間：2009-05-01

基本信息

書名:高速DSP原理、應用與實驗教程(高等院校電子信息與電氣學科特色教材)

：32.00元

售價：21.8元,便宜10.2元,摺扣68

作者:李海森,李思純,周天

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2009-05-01

ISBN：9787302197539

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.522kg

編輯推薦

---

內容提要

---

美國德州儀器（TI）公司的數字信號處理器（DSP）自從20世紀80年代初問世以來，以其獨特的體係結構、靈活的資源配置方式、快速實現各種數字信號處理和精密控製算法的突齣優點成為全球市場占有率高的主流産品。本書以TI公司三個主推DSP係列産品之一的C2XXX定點芯片為核心，係統地論述其結構組成原理、工程應用和驗證實驗，並配閤一定的思考與練習題。
　　本書適閤於從事TIDSP研究和開發的電氣工程和電子信息類學科等的高年級本科生或研究生，以及業界的工師和其他專業相關人員參考。

目錄

---

原理篇
　章 緒論
　　1.1 數字信號處理係統概述
　　1.2 數字信號處理實現技術途徑
　　　1.2.1 什麼是DSP
　　　1.2.2 數字信號處理的實現方法
　　1.3 DSP芯片的發展現狀與趨勢
　　　1.3.1 什麼是DSP芯片
　　　1.3.2 DSP、DSP芯片與DSPS
　　　1.3.3 DSP芯片的産生與主要生産廠商
　　　1.3.4 DSP芯片的發展趨勢
　　1.4 DSP芯片的分類
　　1.5 DSP芯片的應用
　　1.6 TMS320C2XXDSP的主要特點
　　　1.6.1 TMS320係列
　　　1.6.2 TMS320C2XX的主要特點
　　本章思考題
　第2章 C2XX硬件組成與體係結構
　　2.1 概述
　　2.2 C2XX的硬件組成
　　　2.2.1 中央處理單元（CPU）
　　　2.2.2 存儲器和I／O空間
　　　2.2.3 片內外圍
　　2.3 C2XX的總綫結構
　　2.4 引腳和信號說明
　　　2.4.1 邏輯掃描電路
　　　2.4.2 C203和F206芯片的封裝
　　　2.4.3 C203和F206信號描述
　　本章思考題
　第3章 C2XX中央處理單元與程序控製
　　3.1 概述
　　3.2 輸入定標部分
　　3.3 乘法部分
　　　3.3.1 乘法器
　　　3.3.2 乘積定標移位器
　　3.4 中央算術邏輯部分
　　　3.4.1 中央算術邏輯單元（CALU）
　　　3.4.2 纍加器
　　　3.4.3 輸齣數據定標移位器
　　3.5 輔助寄存器與狀態寄存器
　　　3.5.1 ARAU和輔助寄存器功能　　
　　　3.5.2 狀態寄存器ST。和ST1
　　3.6 程序地址生成與流水綫
　　　3.6.1 程序計數器（PC）
　　　3.6.2 堆棧（STACK）
　　　3.6.3 微堆棧（MSTACK）
　　　3.6.4 流水綫操作
　　3.7 轉移、調用和返迴
　　　3.7.1 無條件轉移、調用及返迴
　　　3.7.2 有條件轉移、調用和返迴
　　3.8 重復指令
　　3.9 中斷與中斷管理
　　　3.9.1 中斷操作的三個階段
　　　3.9.2 中斷錶
　　　3.9.3 可屏蔽中斷
　　　3.9.4 中斷標誌寄存器（IFR）
　　　3.9.5 中斷屏蔽寄存器（IMR）
　　　3.9.6 中斷控製寄存器（ICR）
　　　3.9.7 非屏蔽中斷
　　　3.9.8 中斷服務程序（ISR）
　　　3.9.9 中斷等待時間
　　3.10 復位操作
　　3.11 節能方式
　　本章思考題
　第4章 C2XX存儲空間與I／O空間
　　4.1 概述
　　4.2 存儲器和I／O空間概況
　　4.3 程序存儲器
　　4.4 數據存儲器
　……
　第5章 C2XX片內外設接口
　第6章 C2XX尋址試試和指令係統
應用篇
第7章 係統硬件應用
第8章 係統軟件應用
第9章 定點DSP數據格式及定標技術
0章 C2XX DSP開發工具與實驗平颱
1章 DSP專門實驗
附錄 習題參考答案
參考文獻

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

深入解析高速數字信號處理的奧秘：原理、實踐與前沿應用 數字信號處理（DSP）技術是現代電子信息科學的基石，尤其在通信、雷達、圖像處理、醫療儀器以及工業自動化等領域，高速DSP的應用更是扮演著至關重要的角色。隨著信息時代的飛速發展，數據量的爆炸式增長以及對實時性要求的不斷提升，對信號處理速度和效率的需求也日益迫切。本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且兼具實踐性的學習平颱，引領大傢探索高速DSP世界的廣闊天地。 本書內容涵蓋瞭高速DSP的核心理論、關鍵技術、典型算法實現以及前沿應用，特彆關注將理論知識與實際工程應用相結閤。我們不隻是在紙上談兵，更注重培養讀者解決實際問題的能力，通過大量的案例分析和實驗指導，幫助讀者將所學知識融會貫通，並能獨立完成復雜的DSP係統設計與開發。 第一部分：高速DSP基礎理論與核心概念 本部分將為您奠定堅實的高速DSP理論基礎。我們將從數字信號的本質齣發，深入剖析采樣定理、量化噪聲、奈奎斯特率等基本概念，並在此基礎上，重點講解傅裏葉變換（DFT）、快速傅裏葉變換（FFT）及其在信號分析中的核心地位。您將理解不同頻率成分如何影響信號特性，以及為何FFT如此高效。 隨後，我們將深入探討數字濾波器設計。從經典的FIR（有限衝激響應）和IIR（無限衝激響應）濾波器理論入手，詳細講解它們的數學模型、設計方法（如窗函數法、頻率采樣法、Parks-McClellan算法等）以及各自的優缺點。我們將特彆關注在高速應用場景下，濾波器設計的關鍵考量因素，如計算復雜度、延遲、穩定性以及對硬件資源的消耗。您將學會如何根據具體需求選擇和設計最適閤的濾波器。 此外，本部分還將介紹現代DSP係統中至關重要的部分——自適應信號處理。我們將講解最小均方（LMS）算法、歸一化最小均方（NLMS）算法等經典自適應算法，並探討它們在噪聲消除、迴聲抑製、均衡等方麵的應用。理解自適應濾波器的動態調整能力，對於應對時變信號和復雜環境至關重要。 第二部分：高速DSP關鍵技術與算法優化 進入第二部分，我們將聚焦於提升DSP處理速度的關鍵技術。這部分是本書的重中之重，旨在揭示如何讓信號處理“飛”起來。 1. 高速算法實現策略： FFT加速技術： 除瞭基礎的FFT算法，我們將深入探討各種優化版本，如Cooley-Tukey算法的各種蝶形結構，以及如何根據硬件特性（如內存訪問模式、計算單元數量）來選擇最優的FFT實現方式。例如，我們將分析不同長度的FFT對硬件資源的占用和計算量的影響。 流水綫（Pipelining）與並行處理（Parallelism）： 這是實現高速DSP的靈魂。我們將詳細闡述流水綫技術如何將復雜的計算任務分解為多個階段，並讓各個階段並行工作，從而顯著縮短整體處理時間。同時，我們將介紹不同類型的並行處理架構，如SIMD（單指令多數據流）、多核處理以及GPU計算，並探討如何將DSP算法映射到這些架構上以實現極緻的性能提升。 內存優化與數據管理： 高速DSP對數據吞吐量要求極高，內存訪問的效率直接影響整體速度。我們將深入研究數據局部性、緩存一緻性、DMA（直接內存訪問）控製器等概念，以及如何通過閤理的內存劃分、數據預取和緊湊數據結構來最小化內存訪問延遲，優化數據流動。 定點與浮點運算的權衡： 在資源受限的高速嵌入式係統中，定點運算往往是提升速度和降低功耗的關鍵。我們將詳細講解定點運算的原理、溢齣與捨入誤差的處理，以及如何進行有效的定點化設計，包括信號縮放、量化位寬選擇等。同時，也會討論何時浮點運算的精度優勢不可替代，以及如何利用硬件浮點單元加速浮點運算。 高效的數學庫與硬件加速器： 我們將介紹如何利用現有的高性能數學庫，如BLAS（基礎綫性代數子程序）和FFTW（最快傅裏葉變換庫），以及理解專門為DSP優化的硬件指令集（如SIMD指令、DSP專用指令）。 2. 典型高速DSP算法的優化實現： 相關與捲積的快速計算： 相關和捲積是DSP中最基本也是計算量最大的運算之一。我們將重點講解如何利用FFT來加速相關和捲積的計算，即“頻域相乘法”。這對於圖像處理中的濾波、模式識彆中的匹配等至關重要。 濾波器的高速實現： 除瞭理論設計，我們將深入探討FIR和IIR濾波器在硬件上的高速實現技術，如直接型、轉置型結構，以及如何利用流水綫技術和並行計算來加速濾波過程。對於FIR濾波器，我們將分析其在寄存器級並行和多重纍加（MAC）單元上的優化。 快速傅裏葉變換（FFT）的高性能工程實現： 針對不同長度的FFT，我們將講解如何根據硬件資源（如RAM大小、乘法器數量）選擇最優的算法變種和內存訪問策略。我們將深入剖析迴溯（in-place）算法與非迴溯（out-of-place）算法的差異，以及如何優化蝶形運算的執行順序。 自適應濾波器的硬件友好實現： 針對LMS等自適應算法，我們將探討如何將其分解為高效的MAC運算，並利用流水綫技術加速其收斂速度。同時，也會討論其在固定點運算下的精度問題及解決方案。 其他高性能算法： 根據實際需求，我們還將介紹如快速沃爾什-哈達瑪變換（FWHT）、矩陣運算的優化實現等，這些算法在特定領域同樣具有重要的應用價值。 第三部分：高速DSP實驗與開發實踐 理論知識的掌握離不開實踐的檢驗。本書的第三部分將帶領讀者進行一係列精心設計的實驗，將所學理論付諸實踐，並熟悉開發流程。 1. 實驗環境搭建與工具鏈介紹： 我們將詳細介紹常用的DSP開發平颱，包括主流的DSP處理器（如TI C6000係列、Analog Devices SHARC係列等）及其配套的開發套件（如CCS、ADSP-BF5XX EZ-KIT Lite等）。同時，我們將講解交叉編譯、調試器使用、性能分析工具（如性能計數器、探針）等開發過程中必備的工具。 2. 經典DSP算法的編程實現與性能調優： FFT算法的硬件加速實驗： 您將有機會在目標DSP平颱上實現不同長度的FFT算法，並通過性能分析工具，觀察不同優化策略（如改變FFT長度、使用編譯器優化選項、手動優化匯編代碼）對執行時間的影響。 數字濾波器在DSP上的高效實現： 您將實現FIR和IIR濾波器，並學會如何通過流水綫化、利用DSP的MAC指令來加速濾波運算。實驗將引導您觀察不同濾波器結構對性能的影響。 自適應濾波器在噪聲消除中的應用實驗： 您將實現LMS算法，並在實際的噪聲環境中進行測試，觀察算法的收斂性能以及參數選擇對降噪效果的影響。 相關與捲積的加速計算實驗： 您將體驗如何利用FFT來加速相關和捲積的計算，並與直接捲積法進行性能對比。 通信信號處理實驗： 結閤高速DSP的應用場景，我們將設計一些通信相關的實驗，例如，模擬簡單的調製解調過程，其中會涉及到數字下變頻、濾波器設計等。 3. 嵌入式DSP係統集成與性能評估： 在掌握瞭單個算法的實現後，我們將引導讀者將多個DSP模塊集成到一個完整的係統中，並進行端到端的性能評估。這包括數據輸入輸齣接口的處理、多任務調度、中斷管理等。我們將重點關注如何在高吞吐量下保證係統的穩定性和實時性。 第四部分：高速DSP前沿應用與發展趨勢 隨著技術的不斷進步，高速DSP的應用領域也在持續拓展，並且呈現齣新的發展趨勢。本部分將為您勾勒齣高速DSP的未來圖景，激發您的創新思維。 5G通信與軟件定義無綫電（SDR）： 5G通信對信號處理的實時性和復雜度提齣瞭極高的要求。我們將探討高速DSP在5G基帶處理、波束賦形、信道編碼與解碼等核心技術中的應用。同時，我們將介紹軟件定義無綫電（SDR）的概念，以及如何利用可重構的DSP硬件實現靈活、高效的無綫通信係統。 人工智能與機器學習的硬件加速： 深度學習等AI算法往往需要海量的計算能力。我們將探討如何將AI模型部署到DSP平颱上，利用DSP的高效運算能力加速推理過程，實現邊緣AI的應用。例如，在圖像識彆、語音處理等領域。 雷達與電子戰係統： 高速DSP在現代雷達係統（如相控陣雷達、脈衝多普率雷達）的信號采集、目標跟蹤、乾擾抑製等方麵發揮著關鍵作用。我們將介紹DSP在這些復雜係統中的具體實現。 醫療影像與生物信號處理： 在醫學影像處理（如CT、MRI）以及生物信號分析（如心電圖、腦電圖）中，對實時性和精度要求極高。我們將探討高速DSP如何加速影像重建、特徵提取以及異常檢測。 工業自動化與嵌入式係統： 實時控製、運動控製、傳感器數據融閤等是工業自動化領域高速DSP的重要應用。我們將展示DSP如何在智能製造、機器人技術等領域賦能。 FPGA與DSP協同設計： 隨著FPGA（現場可編程門陣列）的算力不斷提升，FPGA與DSP的協同設計成為一種重要的趨勢。我們將探討如何利用FPGA的並行計算能力加速DSP算法，以及如何實現軟硬件的靈活結閤。 本書特色： 理論與實踐深度融閤： 每一個理論概念都配有詳細的解釋和生動的類比，並緊密結閤實際的工程應用和實驗。 麵嚮工程實踐： 重點關注高速DSP的實現細節、性能優化和實際開發流程，幫助讀者掌握解決工程問題的能力。 豐富的實驗內容： 提供從基礎算法到係統集成的完整實驗設計，讓讀者動手實踐，加深理解。 緊跟技術前沿： 涵蓋瞭當前和未來高速DSP的重要應用領域和發展趨勢。 清晰的結構與深入的講解： 全書邏輯清晰，循序漸進，從基礎到高級，確保讀者能夠全麵掌握高速DSP的知識體係。 本書適閤於高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術等相關專業的本科生、研究生，以及從事DSP係統設計、嵌入式開發、通信工程師、算法工程師等相關領域的專業技術人員。通過本書的學習，您將能夠深刻理解高速DSP的原理，熟練掌握關鍵算法的實現與優化技術，並能夠將其成功應用於實際的工程項目中，在飛速發展的電子信息時代，為您插上騰飛的翅膀。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我從事相關行業已經有些年頭瞭，手裏也攢瞭不少資料。市麵上很多教材側重於算法的數學推導，而忽略瞭在真實係統中遇到的各種“坑”。然而，這本書給我的感覺是，作者真正下過功夫在工程現場。它對DSP的開發流程、調試技巧，甚至是一些常見的性能瓶頸問題，都進行瞭詳盡的剖析。我尤其對書中關於FPGA與DSP協同工作的章節印象深刻，這在很多純DSP教材中是比較少見的深度。它不僅告訴你“怎麼做”，更告訴你“為什麼這樣做更有效率”。對於需要快速投入項目開發的工程師來說，這本書無疑是一本實用的工具書。書中提供的那些實驗代碼示例，雖然我沒有完全照搬，但它的思路和框架設計，為我後續的開發工作提供瞭極大的啓發，節省瞭我不少摸索的時間。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的門檻不低，但迴報是巨大的。它並非那種隻停留在概念層麵的科普讀物，而是深入到瞭芯片級彆和指令集的層麵。我花瞭相當一部分時間去研究那些關於並行處理和嚮量化操作的章節，這部分內容對於追求極緻性能的信號處理任務至關重要。作者在講解這些復雜技術時，並沒有采用那種高高在上的學術腔調，而是用一種非常務實的態度來闡述其背後的物理意義和邏輯限製。這種平衡感掌握得非常好。如果說有什麼遺憾，可能就是某些前沿的、尚未成熟的技術涉及較少，但考慮到教材的定位，這完全可以理解。總而言之，這是一本能真正提升你對高速數字信號處理係統設計理解深度的典範之作，非常值得反復研讀。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校研究生，在選擇參考書時非常謹慎，這本書之所以被我選中，很大程度上是因為它名字裏帶的“特色教材”這幾個字，感覺可能在深度和廣度上有所突破。閱讀體驗上，這本書的章節結構安排得很有邏輯性，從基礎的DSP架構到高級的算法實現，層層遞進，循序漸進。對於初學者來說，可能需要一定的時間去消化那些數學公式和硬件描述語言，但這本書的作者似乎深諳教學之道，總能在關鍵節點給齣非常清晰的解釋和圖示。我個人覺得，它在介紹新的DSP芯片特性時，並沒有簡單地羅列參數，而是結閤具體的應用場景來展示這些特性的優勢，這種“講故事”般的敘述方式，大大提升瞭閱讀的趣味性和吸收率。特彆是關於濾波器設計的章節，它對比瞭不同架構下的實現效率，讓我對“高速”二字有瞭更具象的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本關於高速DSP的書，拿到手的時候我就被它的厚度給鎮住瞭，感覺內容一定非常紮實。我本來以為這種偏技術的教材都會寫得比較枯燥，沒想到這本書在講解理論的同時，還非常注重實際應用，這一點我非常欣賞。比如，它在介紹一些復雜的數字信號處理算法時，都會穿插一些實際的工程案例，這對於我們這些想把理論知識轉化為實際動手能力的學習者來說，簡直是太重要瞭。書中對於高速運算的底層原理分析得非常透徹，無論是從時序、流水綫設計還是資源優化方麵，都有很獨到的見解。我特彆喜歡它對硬件實現的探討，畢竟DSP的性能最終還是要體現在硬件上，這本書在這方麵的講解非常到位，讓我對如何優化代碼以適應特定DSP架構有瞭更深的理解。尤其是那些關於高速數據采集和實時處理的章節，讀起來讓人感覺思路豁然開朗，不再是那種紙上談兵的感覺。

評分☆☆☆☆☆

作為一名教師，我一直在尋找能夠有效銜接理論教學與實際工程需求的教材。這本教程恰好填補瞭這一空白。它的內容組織非常適閤作為高年級本科生或研究生的專業核心課程教材。書中的理論部分嚴謹可靠，而配套的實驗環節設計得相當巧妙，緊密圍繞著“高速”和“實時”這兩個核心目標。我們嘗試用書中的實驗指導來搭建一個小型的高速數據處理平颱，發現學生們在動手實踐過程中，對DSP的內部工作機製有瞭前所未有的直觀認識。特彆是書中對功耗和散熱等實際工程問題的關注，也讓學生們在設計之初就樹立瞭完整的係統觀，而不僅僅是關注算法的準確性。這本書的價值在於，它成功地將抽象的數字邏輯轉化為瞭可觸摸、可驗證的工程實踐。