DSP原理与实例应用(新世纪高职高专实用规划教材——机电系列) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王玮，万隆，吕兵，薛蕊，杨晓磊 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302255055

商品编码：29773858087

包装：平装

出版时间：2011-06-01

基本信息

书名：DSP原理与实例应用(新世纪高职高专实用规划教材——机电系列)

定价：35.00元

作者：王玮,万隆,吕兵,薛蕊,杨晓磊

出版社：清华大学出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787302255055

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.699kg

编辑推荐

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内容提要

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本书在介绍DSP基本概念的基础上，以TI公司的TMS320C28x系列DSP为模型，介绍了其硬件结构、中断系统、存储器组织及片内外设的基本原理及应用；同时介绍了DSP的开发环境及程序设计基础。本书注重实践，从典型案例出发，深入浅出地介绍了DSP的基本原理及应用，同时根据实际案例引出相关知识点并进行了知识总结，使读者对DSP应用技术更容易理解。
本书适合DSP初学者阅读；可作为电子、通信、计算机、自动控制和电力电子技术等专业的高年级本、专科生的DSP课程教材；也可作为DSP开发培训机构的培训教材；还可作为DSP技术研究和开发人员的参考用书。

目录

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章　DSP基础
1.1 DSP相关的几个概念
1.1.1　认识DSP
1.1.2　实时DSP系统
1.2　DSP芯片概述
1.2.1　DSP芯片的发展
1.2.2 DSP芯片的分类
1.2.3 DSP芯片的特点
1.2.4 DSP芯片的选择
1.2.5 TI的DSP芯片
1.2.6 DSP芯片的应用
1.3　数字运算基础
1.3.1 DSP中数的表示
1.3.2 DSP数的定标
1.3.3　浮点运算的定点DSP实现
习题
第2章　DSP的结构及原理
2.1 TMS320C28x处理器的主要特点
2.1.1 C28x的主要特点
2.1.2　引脚分布及引脚功能
2.2 CPU和总线
2.2.1 中央处理单元CPU
2.2.2　地址和数据总线
2.3　C28x的时钟和系统控制
2.3.1　案例介绍及知识要点
2.3.2　知识总结——时钟和系统控制概述
2.3.3　知识总结——时钟模块的寄存器
2.3.4　知识总结——锁相环PLL模块
2.4　看门狗模块
2.4.1　案例介绍及知识要点
2.4.2　看门狗模块功能结构
2.4.3　看门狗模块的寄存器
习题
第3章　DSP的软件开发环境
3.1　开发流程和开发工具
3.1.1　软件开发流程
3.1.2　软件开发工具
3.2　集成开发环境CCS
3.2.1 CCS集成开发环境概述
3.2.2 CCS环境配置
3.3 CCS基本操作
3.3.1　案例介绍及知识要点
3.3.2　知识总结——CCS调试界面及工程管理
　　3.3.3　知识总结——工程的构建
3.3.4　知识总结——工程的调试
3.3.5　知识总结——探针和图形显示
习题
第4章　DSP程序设计基础
4.1　认识公共目标文件
4.1.1　案例介绍及知识要点
4.1.2 知识总结一汇编器对段的处理
4.1.3　知识总结——链接器对段的处理
4.2　链接命令文件
4.2.1　案例介绍及知识要点
　……
第5章　DSP的中断
第6章　DSP的存储系统
第7章　定时器
第8章　串行通信接口SCI
第9章　A/D转换
0章　事件管理器
1章　通用输入/输出
附录A　考试指导
附录B　引脚信号说明和实例文件
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《信号处理技术在现代工业中的前沿应用》 内容概述： 本书深入探讨了数字信号处理（DSP）技术在推动现代工业发展中的关键作用与前沿应用。从基础理论的梳理到实际工程案例的剖析，本书旨在为读者构建一个全面而深刻的理解框架，揭示DSP技术如何赋能从智能制造、通信系统到医疗影像的各个领域，引领行业革新。 第一部分：数字信号处理基础理论与核心算法 本部分将系统性地介绍数字信号处理的基石。我们将从离散时间信号与系统的基本概念出发，阐述采样定理、量化、编码等数字化过程的核心原理。随后，深入讲解傅里叶变换（FT）、离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT），这不仅是理解信号频谱特性的关键，也是后续滤波、分析等应用的基础。 接着，我们将聚焦于Z变换及其性质，为分析离散时间系统提供强大的数学工具。在此基础上，本书将详细介绍各种经典的数字滤波器设计方法，包括IIR（无限冲分冲激响应）滤波器和FIR（有限冲分冲激响应）滤波器。我们将解释Butterworth、Chebyshev、Elliptic等不同类型的滤波器在性能上的权衡，以及窗函数法、频率采样法等FIR滤波器设计技巧。 信号的估计与预测是DSP的重要组成部分。本书将介绍最小均方误差（LMMSE）估计、卡尔曼滤波等先进的估计算法，并探讨它们在噪声消除、目标跟踪等方面的应用。此外，相关分析与卷积是理解信号相互作用、系统响应的核心，我们将对其数学原理和工程实践进行深入阐述。 第二部分：DSP在智能制造中的应用 在蓬勃发展的智能制造领域，DSP技术扮演着至关重要的角色。本书将重点关注DSP在工业自动化、质量控制和机器人技术中的应用。 工业自动化与过程控制： 传感器信号的采集与处理： 讲解如何利用DSP技术对来自各种工业传感器的模拟信号进行高精度采集、滤波和降噪，以获取真实可靠的测量数据。例如，在温度、压力、流量等参数的监测中，DSP可以有效滤除电磁干扰和机械振动带来的噪声。 先进控制算法的实现： 介绍PID（比例-积分-微分）控制器、模糊逻辑控制器、神经网络控制器等在DSP芯片上的高效实现。重点分析DSP如何为这些复杂控制算法提供强大的实时计算能力，从而实现对生产过程的精确调控，提高产品一致性和生产效率。 故障诊断与预测性维护： 探讨DSP在监测设备运行状态，识别异常模式方面的应用。通过对振动、声音、电流等信号的频谱分析和模式识别，DSP能够提前预警潜在的设备故障，实现预测性维护，减少非计划停机时间，降低维护成本。例如，在电机、泵等关键设备上，通过分析其振动频谱，可以诊断轴承磨损、不平衡等问题。 精密测量与质量检测： 机器视觉与图像处理： 详细阐述DSP在机器视觉系统中的应用，包括图像采集、预处理（如去噪、增强）、特征提取（如边缘检测、角点检测）和目标识别。通过DSP强大的并行处理能力，可以实现高速、高精度的产品外观缺陷检测，尺寸测量等，显著提升产品质量。 声学/超声波检测： 介绍DSP在声学传感器信号处理中的应用，例如利用超声波进行无损检测，通过分析反射波形来评估材料的内部缺陷。DSP能够精确地解析微弱的回波信号，并进行相关分析，从而判断材料的完整性。 光学测量技术： 探讨DSP在激光测量、白光干涉等光学测量技术中的信号处理过程，包括干涉条纹的提取、相位解包等，实现对物体表面形貌的高精度测量。 机器人技术与人机交互： 运动控制与路径规划： 分析DSP在机器人关节运动控制中的作用，如何通过DSP实时处理来自编码器、陀螺仪等传感器的反馈信息，实现对机器人末端执行器的高精度定位和轨迹跟踪。 环境感知与导航： 介绍DSP在处理激光雷达（LiDAR）、摄像头等传感器数据，构建环境三维模型，并进行SLAM（同步定位与建图）算法实现中的应用，使机器人能够自主导航和避障。 力觉/触觉反馈： 探讨DSP如何处理来自力传感器和触觉传感器的信号，为机器人实现更精细的操作和与环境的交互提供支持。 第三部分：DSP在通信系统中的创新应用 通信系统是DSP技术应用的另一大重要领域，从基础的信号调制解调到先进的多输入多输出（MIMO）系统，DSP都发挥着核心作用。 现代通信系统中的信号调制与解调： OFDM（正交频分复用）技术： 深入解析OFDM技术的核心原理，以及DSP如何高效实现OFDM信号的调制（IFFT）和解调（FFT），从而克服多径衰落，提高频谱利用率。在4G/5G通信、Wi-Fi等技术中，OFDM是关键。 MIMO（多输入多输出）系统： 讲解MIMO技术如何通过多根天线来提升通信容量和可靠性，并详细阐述DSP在波束成形、空分复用（SDM）、最大似然检测（MLD）等MIMO关键技术中的实现。 信道编码与解码： 介绍Turbo码、LDPC（低密度奇偶校验）码等现代高效信道编码技术的原理，以及DSP如何实现复杂的纠错编码和解码算法，提高通信系统的鲁棒性。 无线通信与物联网（IoT）： 低功耗通信协议处理： 探讨DSP在低功耗无线通信协议（如Bluetooth Low Energy, Zigbee）中的应用，如何通过优化的算法和硬件实现，延长电池寿命，满足物联网设备的需求。 软件定义无线电（SDR）： 介绍SDR的概念，以及DSP如何作为SDR的核心，通过软件配置实现灵活的无线通信功能，适应不同的通信标准和应用场景。 信号检测与识别： 在复杂的无线电环境中，DSP能够高效地检测和识别各种通信信号，为频谱监测、干扰抑制等提供技术支撑。 第四部分：DSP在医疗影像与生物信号分析中的突破 DSP技术为医疗健康领域带来了革命性的进步，显著提升了诊断的精度和效率。 医学影像增强与重建： CT/MRI图像处理： 详细介绍DSP在CT（计算机断层扫描）和MRI（磁共振成像）图像重建中的关键算法，如反投影法、迭代重建法，以及如何通过滤波和增强技术，提高图像的信噪比和空间分辨率，帮助医生更清晰地观察病灶。 超声成像信号处理： 阐述DSP在超声成像中的回波信号处理，包括脉冲压缩、多普勒效应处理等，实现对人体内部结构的实时成像。 医学图像分割与识别： 探讨DSP在图像分割技术中的应用，例如自动识别和勾画出肿瘤、器官等特定区域，为后续的定量分析和诊断提供基础。 生物信号的监测与分析： 心电图（ECG）与脑电图（EEG）分析： 介绍DSP在ECG和EEG信号采集、去噪、特征提取（如QRS波群检测、脑电节律分析）中的应用，为心脏疾病、神经系统疾病的早期诊断和监测提供依据。 语音与听觉信号处理： 探讨DSP在语音识别、语音合成、助听器信号处理中的应用，为听力障碍人士提供帮助，并为语音交互技术的发展奠定基础。 生理参数监测： 介绍DSP如何处理来自血氧仪、血压计等传感器的信号，实现对人体重要生理参数的实时、准确监测。 第五部分：DSP系统设计与实现考量 本书的最后部分将从工程实践的角度，探讨DSP系统的设计与实现。 DSP处理器架构与选型： 介绍不同类型的DSP处理器，如定点DSP、浮点DSP，以及其在功耗、性能、成本上的差异，为读者提供选型指导。 嵌入式DSP系统开发： 讲解嵌入式DSP系统的软硬件协同设计，包括汇编语言、C语言的优化编程，以及中断处理、DMA（直接存储器访问）等技术在提高系统效率中的作用。 FPGA在DSP加速中的应用： 探讨FPGA（现场可编程门阵列）作为DSP加速器的优势，如何利用其并行计算能力来实现对计算密集型DSP算法的高性能处理。 算法优化与性能调优： 强调算法在DSP系统中的重要性，介绍各种算法优化技术，如循环展开、流水线技术、指令级并行等，以最大化DSP处理器的性能。 实际项目开发流程： 结合案例，梳理DSP项目的完整开发流程，包括需求分析、算法设计、软硬件实现、测试与部署等环节，帮助读者掌握实际工程经验。 本书特色： 本书内容翔实，理论与实践相结合，力求贴近实际工程应用。通过丰富的图表、伪代码和案例分析，帮助读者理解抽象的数学概念，掌握实用的工程技术。本书适合高等院校机电类、电子信息类、自动化类专业的学生，以及从事相关领域工作的工程师阅读参考。它不仅是理论学习的宝贵资源，更是解决实际工程问题的有力工具。

评分☆☆☆☆☆

这本《DSP原理与实例应用》听起来像是专为我们这种需要快速上手实践的工程技术人员设计的教材。我最近在找一本能把那些晦涩的数字信号处理理论与实际项目紧密结合起来的书，市面上很多教材要么理论太深奥，读起来像在啃教科书，要么实例太简单，根本解决不了实际工程中的痛点。我特别期待这本书能在这两者之间找到一个完美的平衡点。比如，在傅里叶变换、滤波器的设计与实现这些核心章节中，如果能用清晰直观的图示来解释背后的数学原理，然后再立刻展示如何在主流的DSP芯片（比如TI的C6000系列或者ADI的Blackfin系列）上用C语言或汇编语言进行高效编程，那简直就是太棒了。我希望能看到一些关于实时系统约束下的算法优化技巧，例如如何处理定点运算的精度问题，以及如何利用硬件加速器来提升性能。如果书中还能附带一些完整的项目案例，例如音频降噪、电机控制或者简单的图像处理应用的代码和硬件连接指南，那就更好了，这将极大地缩短我将理论转化为实际产品的周期。总之，我希望它是一本能真正指导我从“知道原理”到“做出产品”的工具书，而不是一本束之高阁的参考手册。

评分☆☆☆☆☆

说实话，现在市场上的DSP教材实在太多了，要真正脱颖而出，内容必须有独到之处。我关注这本书的“实例应用”部分能有多么的“实例化”。很多书写着实例，但写得过于抽象，就像是把理论公式换了一种说法。我希望看到的“实例”是那种能让我直接在开发板上跑起来的完整工程片段。比如，针对通信领域，能否有基于DSP实现的调制解调基础模块（如QPSK/QAM的数字基带处理）的仿真和实现流程？或者针对音频处理，能否有关于波形生成、混响效果的DSP实现细节？特别想知道在讲解定点DSP编程时，作者是如何处理溢出和舍入误差的细节。在定点运算的世界里，数学上的“等于”在机器上往往意味着精度的牺牲，一本好的教材应该教会我们如何在有限的资源下，精确地管理这种精度损失。如果这本书在代码风格上也能体现出优秀的工程实践，例如清晰的注释、模块化的函数设计，那无疑会成为我案头的常备工具书，而不是一本只看不用的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

我对这本《DSP原理与实例应用》的期待，很大程度上来源于它“新世纪实用规划”这个定位。这意味着它应该紧跟当前工业界的主流技术栈，而不是停留在上个时代的经典算法上。例如，在现代信号处理中，FFT的应用已经非常普遍，我更想看到的是如何高效地实现快速傅里叶变换（FFT）的各种变种，比如扇形分解、蝶形运算的流水线优化，以及针对不同数据长度的FFT算法选择。此外，DSP的应用已不再局限于简单的滤波和频谱分析，而是深度融入了控制系统。我希望书中能花大力气讲解如何将数字PID控制器、状态观测器等控制算法，通过查表法、定点运算等方式，高效地移植到DSP平台上。这本书如果能提供一些关于DSP与FPGA协同工作的初步概念，哪怕只是在软件接口层面进行介绍，也会让它在应用价值上更上一层楼。毕竟，未来的嵌入式系统往往是异构计算的天下，提前了解这些前沿的集成思路，对提升读者的未来竞争力非常有益。

评分☆☆☆☆☆

拿到一本新教材，我通常会先翻看它的章节结构和内容深度。对于“机电系列”的规划教材，我更关注它在理论讲解上的实用性和对工程经验的倾斜。我希望这本书不是那种仅仅罗列公式和定义的老套路，而是能够深入剖析DSP应用场景中常见的陷阱和挑战。例如，在介绍IIR滤波器设计时，我非常好奇作者是如何处理双线性变换带来的频率映射问题，以及如何通过软件工具箱来辅助判断设计参数的合理性。一个优秀的教材应该能教会读者“为什么”要这么做，而不仅仅是“怎么做”。再者，针对高职高专的定位，我认为动手实践环节至关重要。如果书中每章末尾都能设计一些循序渐进的实验，最好能配套提供实验开发板的驱动接口说明和实验指导，那就太给力了。我特别关注它对实时性保证的阐述，毕竟在运动控制和嵌入式系统中，系统的延迟和抖动是决定成败的关键因素。我期待这本书能提供一些业界内行的经验总结，比如中断服务程序的编写规范，以及如何利用硬件看门狗和内存保护机制来确保系统的健壮性，这些往往是纯理论书籍里缺失的宝贵信息。

评分☆☆☆☆☆

我注意到这本书的定位是面向“机电系列”的读者，这使得我对它在机电一体化领域的应用侧重抱有很高的期望。在现代工业控制中，DSP承担着至关重要的角色，尤其是在电机驱动和伺服控制方面。我非常希望这本书能详尽地介绍如何利用DSP的专用定时器和PWM模块来实现高精度的矢量控制（FOC）或直接转矩控制（DTC）。这不仅仅是调用几个库函数的问题，更涉及到如何精确同步传感器（如编码器、霍尔元件）的采样时刻，如何进行复杂的坐标变换（如Clarke/Park变换）的实时计算，以及如何优化这些关键算法的执行时间以满足毫秒甚至微秒级的控制周期要求。如果书中能够提供一个完整的、基于DSP的无刷直流电机（BLDC）或永磁同步电机（PMSM）驱动系统的软硬件架构分析和实现流程，我会认为这本书的价值极高。这种深度结合了电力电子和实时计算的案例，是理论教材中最难得、也最能体现“应用”二字的价值所在。