Xilinx FPGA數字信號處理權威指南：從HDL到模型和C的描述 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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何賓，張艷輝 著

圖書標籤:

• FPGA
• 數字信號處理
• HDL
• 模型
• C語言
• Xilinx
• 信號處理
• 可編程邏輯器件
• 嵌入式係統
• 通信係統

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302373414

版次：1

商品編碼：11586839

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： EDA工程技術叢書

開本：16開

齣版時間：2014-11-01

用紙：膠版紙

頁數：621

字數：977000

正文語種：中文

編輯推薦

　　本書係統全麵的介紹瞭在XilinxFPGA實現高性能信號處理的理論和方法。內容涵蓋瞭數字信號處理基本理論、數字通信信號處理理論、數字圖像處理理論以及自適應信號處理理論，書中提供瞭大量的設計實例，本書特色體現如下：
　　（1）理論分析到位：係統介紹信號處理係統組成、信號失真及測量、噪聲及處理方法、模擬信號及處理方法、數字信號處理關鍵問題，軟件無綫電處理方法。
　　（2）實現方法對比：從不同角度對數字信號處理器DSPs和現場可編程門陣列FPGA實現數字信號處理的本質進行瞭詳細的說明，通過處理性能和實現方法的比較，從而說明FPGA在實現數字信號處理的巨大優勢。
　　（3）混閤HDL描述：使用兩種硬件描述語言VHDL和VerilogHDL，係統地描述瞭二進製數的不同錶示方法，給齣瞭整數運算、定點數運算和浮點數運算的實現和驗證方法。
　　（4）全新設計環境：使用Xilinx全新一代的Vivado2013.3集成開發環境和MathWorks全新一代的集成開發環境MatlabR2013A，給齣模型設計實現數字信號處理的思想和具體實現方法。
　　（5）全新建模工具：使用Xilinx全新的高級綜閤工具（HighLevelSynthesis，HLS），說明使用C/C++語言描述FPGA數字信號處理的設計思想和具體實現方式。

內容簡介

　　本書全麵係統地從硬件描述語言、MATLABSimlink模型和C語言三個方麵，對XilinxFPGA數字信號處理的實現原理和方法進行瞭詳細的說明。全書內容涵蓋瞭數字信號處理的主要理論知識，其中包含通用數字信號處理、數字通信信號處理和數字圖像處理等方麵。全書分為五篇，共計16章。內容包括：信號處理理論基礎、數字信號處理方法、數字的錶示和運算的實現、CORDIC算法原理及實現、離散傅裏葉變換原理及實現、快速傅裏葉變換原理及實現、離散餘弦變換原理及實現、FIR濾波器和IIR濾波器原理及實現、其他常用數字濾波器原理及實現、重定時信號流圖原理及實現、通信信號處理原理及實現、數控振蕩器原理及實現、信號同步原理及實現、數字圖像處理原理及實現、動態視頻拼接原理及實現、自適應信號處理原理及實現等內容。本書的設計環境使用瞭Xilinx全新的Vivado集成開發環境和Mathworks全新的MATLABR2013a集成開發環境。在本書編寫的過程中，參考瞭大量全新的設計資料和業界設計標準。本書內容新穎、理論和應用並重，充分反映瞭XilinxFPGA實現數字信號處理的全新方法和技術，可以幫助讀者係統地掌握這些方法和技術。
　　本書可作為相關專業開設高性能數字信號處理課程的本科和研究生教學參考書，亦可作為從事FPGA數字信號處理相關教師、研究生和科技人員的自學參考書，同時還可作為Xilinx公司大學計劃教師和學生培訓用書。

內頁插圖

目錄

第一篇DSP係統的組成和處理方法
第1章信號處理理論
1．1信號定義及分類
1．2信號增益與衰減
1．3信號失真及測量
1．3．1放大器失真
1．3．2信號諧波失真
1．3．3諧波失真測量
1．4噪聲及處理方法
1．4．1噪聲的定義及錶示
1．4．2固有噪聲電平
1．4．3噪聲/失真鏈
1．4．4信噪比定義及錶示
1．4．5信號的提取方法
1．5模擬信號及處理方法
1．5．1模擬I/O信號的處理
1．5．2模擬通信信號處理
1．6數字信號處理關鍵問題
1．6．1數字信號處理係統結構
1．6．2信號調理方法
1．6．3模數轉換器ADC及量化效應
1．6．4數模轉換器DAC和信號重建
1．6．5SFDR的定義及測量
1．7通信信號軟件處理方法
1．7．1軟件無綫電的定義
1．7．2IF的軟件無綫電實現
1．7．3信道化處理
1．7．4基站軟件無綫電接收機
1．7．5SR采樣技術
1．7．6直接數字下變頻
1．7．7帶通采樣失敗的解決
第2章數字信號處理實現方法
2．1數字信號處理技術概念
2．1．1數字信號處理技術的發展
2．1．2數字信號處理算法的分類
2．1．3數字信號處理實現方法
2．2基於DSP的數字信號處理實現方法
2．2．1DSP的結構特點
2．2．2DSP的運行代碼及性能
2．3基於FPGA的數字信號處理實現方法
2．3．1FPGA原理
2．3．2FPGA的邏輯資源
2．3．3FPGA的高性能處理
2．3．4FPGA的最新發展
第3章數字的錶示和運算的實現
3．1整數的錶示方法
3．1．1二進製原碼格式
3．1．2二進製反碼格式
3．1．3二進製補碼格式
3．2整數值運算的HDL描述
3．2．1整數加法的HDL描述
3．2．2整數減法的HDL描述
3．2．3整數乘法的HDL描述
3．2．4整數除法的HDL描述
3．3定點數的錶示方法
3．3．1定點二進製數格式
3．3．2定點量化
3．3．3歸一化處理
3．3．4小數部分截斷
3．3．5一種不同的方法Trounding
3．4定點數運算的HDL描述
3．4．1定點數加法的HDL描述
3．4．2定點數減法的HDL描述
3．4．3定點乘法的HDL描述
3．4．4定點除法的HDL描述
3．5浮點數的錶示方法
3．5．1浮點數的格式
3．5．2浮點數的短指數錶示
3．6浮點運算的HDL描述
3．6．1單精度浮點數加法的HDL描述
3．6．2單精度浮點數減法的HDL描述
3．6．3單精度浮點數乘法的HDL描述
3．6．4單精度浮點數除法的HDL描述
第二篇數字信號處理基本理論和FPGA實現方法
第4章CORDIC算法原理及實現
4．1CORDIC算法原理
4．1．1圓坐標係鏇轉
4．1．2綫性坐標係鏇轉
4．1．3雙麯綫坐標係鏇轉
4．1．4CORDIC算法一般描述
4．2CORDIC算法性能分析
4．2．1輸齣量化誤差的確定
4．2．2近似誤差的分析
4．2．3捨入誤差的分析
4．2．4有效位deff的估算
4．2．5預測與仿真
4．3CORDIC硬件實現原理
4．3．1CORDIC循環結構的實現原理
4．3．2CORDIC非循環結構的實現原理
4．3．3實現CORDIC的非循環的流水綫結構
4．3．43種實現方式的性能比較
4．4CORDIC算法收斂性及實現
4．4．1CORDIC算法收斂性原理
4．4．2CORDIC象限映射實現
4．4．3嚮量模式的CORDIC迭代實現
4．4．4鏇轉模式的CORDIC迭代實現
4．5CORDIC子係統的設計
4．5．1CORDIC單元的設計
4．5．2參數化CORDIC單元
4．5．3鏇轉後標定的實現
4．5．4鏇轉後的象限解映射
4．6圓形坐標係算術功能的設計
4．6．1反正切的實現
4．6．2正弦和餘弦的實現
4．6．3嚮量幅度的計算
4．7流水綫技術的CORDIC實現
4．7．1帶有流水綫並行陣列的實現
4．7．2串行結構實現
4．7．3比較並行和串行實現
4．8嚮量幅值精度的研究
4．8．1CORDIC嚮量幅度： 設計任務
4．8．2驗證計算精度
第5章離散傅裏葉變換原理及信號頻譜分析實現
5.1傅裏葉變換的幾種形式
5.1.1連續時間、連續頻率——連續傅裏葉變換
5.1.2連續時間、離散頻率——傅裏葉級數
5.1.3離散時間、連續頻率——序列的傅裏葉變換
5.1.4離散時間、離散頻率——離散傅裏葉變換
5.2周期序列的離散傅裏葉級數
5.3離散傅裏葉變換
5.4離散傅裏葉級數與離散傅裏葉變換的關係
5.5離散傅裏葉變換和z變換的關係
5.6離散傅裏葉變換的性質
5.6.1綫性
5.6.2循環移位定理
5.6.3循環捲積定理
5.6.4復共軛序列的DFT
5.6.5DFT的共軛對稱性
5.7頻率域抽樣理論
5.8離散傅裏葉變換應用舉例
5.9離散傅裏葉變換的信號譜分析
5.9.1連續信號譜分析
5.9.2譜分析存在的問題
5.10離散傅裏葉變換信號分析的實現
5.10.1構建頻譜分析模型
5.10.2配置模型參數
5.10.3設置仿真參數
5.10.4運行和分析仿真結果
第6章快速傅裏葉變換FFT
6.1FFT的發展背景
6.2FFT快速變換的需求
6.3按時間抽取的基-2 FFT算法
6.3.1按時間抽取的基-2 FFT算法原理
6.3.2運算量分析
6.4按頻率抽取的基-2 FFT算法
6.4.1按頻率抽取的基-2 FFT算法原理
6.4.2運算量分析
6.5離散傅裏葉反變換的快速計算
6.6混閤基FFT算法
6.7FFT的C模型描述和實現
6.7.1創建新的設計工程
6.7.2創建源文件
6.7.3設計綜閤
6.7.4創建仿真測試文件
6.7.5運行協同仿真
6.7.6添加PIPELINE命令
6.7.7添加ARRAY_PARTITION命令
第7章離散餘弦變換原理及實現
7.1DCT的定義
7.2DCT-2和DFT的關係
7.3DCT變換的應用
7.4二維DCT變換原理
7.4.1二維DCT變換方法
7.4.2二維DCT算法描述
7.5二維DCT變換實現
7.5.1創建新的設計工程
7.5.2創建源文件
7.5.3設計綜閤
7.5.4創建仿真測試文件
7.5.5運行協同仿真
7.5.6添加PIPELINE命令
7.5.7修改PIPELINE命令
7.5.8添加PARTITION命令
7.5.9添加DATAFLOW命令
7.5.10添加INLINE命令
7.5.11添加RESHAPE命令
7.5.12修改RESHAPE命令
第8章FIR濾波器和IIR濾波器原理及實現
8.1模擬到數字濾波器的轉換
8.1.1微分方程近似
8.1.2雙綫性交換
8.2數字濾波器的分類和應用
8.3FIR數字濾波器的原理和結構
8.3.1FIR數字濾波器的特性
8.3.2FIR濾波器的設計規則
8.3.3FIR濾波器的轉置結構
8.4IIR數字濾波器的原理和結構
8.4.1IIR濾波器的原理
8.4.2IIR濾波器的模型
8.4.3IIR濾波器的z域分析
8.4.4IIR濾波器的性能及穩定性
8.5DA FIR濾波器的設計
8.5.1DA FIR濾波器的設計原理
8.5.2移位寄存器模塊設計
8.5.3查找錶模塊的設計
8.5.4查找錶加法器模塊的設計
8.5.5縮放比例加法器模塊的設計
8.5.6DA FIR濾波器完整的設計
8.6MAC FIR濾波器設計
8.6.112×8乘和纍加器模塊的設計
8.6.2數據控製邏輯模塊設計
8.6.3地址生成器模塊的設計
8.6.4完整的MAC FIR濾波器的設計
8.7FIR Compiler濾波器的設計
8.7.1生成FIR濾波器係數
8.7.2建模FIR濾波器模型
8.7.3仿真FIR濾波器模型
8.7.4修改FIR濾波器模型
8.7.5仿真修改後FIR濾波器模型
8.8HLS FIR濾波器的設計
8.8.1設計原理
8.8.2設計FIR濾波器
8.8.3運行仿真和驗證功能
8.8.4設計綜閤
8.8.5設計優化
8.8.6Vivado環境下的RTL仿真
第9章其他類型數字濾波器原理及實現
9.1滑動平均濾波器原理及結構
9.1.1滑動平均一般原理
9.1.28權值滑動平均結構及特性
9.1.39權重滑動平均結構及特性
9.1.4滑動平均濾波器的轉置結構
9.2微分器和積分器原理及特性
9.2.1微分器原理及特性
9.2.2積分器原理及特性
9.3積分梳狀濾波器原理及特性
9.4中頻調製信號産生和解調
9.4.1中頻調製信號的産生
9.4.2中頻調製信號的解調
9.4.3CIC提取基帶信號
9.4.4CIC濾波器的衰減及修正
9.5CIC濾波器實現方法
9.6CIC濾波器位寬確定
9.6.1CIC抽取濾波器位寬確定
9.6.2CIC插值濾波器位寬確定
9.7CIC濾波器的銳化
9.7.1SCIC濾波器的特性
9.7.2ISOP濾波器的特性
9.8CIC濾波器的遞歸和非遞歸結構
9.9CIC濾波器的實現
9.9.1單級定點CIC濾波器的設計
9.9.2滑動平均濾波器的設計
9.9.3多級定點CIC濾波器的設計
9.9.4浮點CIC濾波器的設計
9.9.5CIC插值和抽取濾波器的設計
第10章重定時信號流圖原理及實現
10.1信號流圖基本概念
10.1.1信號流圖關鍵路徑
10.1.2信號流圖的延遲
10.2割集重定時及規則
10.2.1割集重定時概念
10.2.2割集重定時規則1
10.2.3割集重定時規則2
10.2.4兩種重定時FIR的信號流圖
10.3脈動陣列及重定時
10.3.1脈動陣列概念
10.3.2FIR濾波器脈動陣列及重定時
10.3.3IIR濾波器脈動陣列及重定時
10.4自適應濾波器的SFG
第三篇通信信號處理理論和FPGA實現方法
第11章通信信號處理原理及實現
11.1信號檢測理論
11.1.1概率的柱狀圖錶示
11.1.2概率密度函數
11.2二進製基帶數據傳輸
11.2.1脈衝整形
11.2.2基帶傳輸信號接收錯誤
11.2.3匹配濾波器的應用
11.3信號調製技術
11.3.1信道與帶寬
11.3.2信號調製技術
11.3.3數字信號的傳輸
11.4脈衝整形濾波器原理及實現
11.4.1脈衝整形濾波器原理
11.4.2上采樣-濾波器脈衝整形的實現
11.4.3多相內插脈衝整形濾波器的實現
11.4.4量化和頻譜屏蔽的實現
11.5發射機原理及實現
11.5.1發射機原理
11.5.2發射機實現
11.6脈衝生成和匹配濾波器的實現
11.6.1脈衝生成原理和實現
11.6.2匹配濾波器原理和實現
11.7接收機原理及實現
11.7.1接收機原理
11.7.2理想信道接收機實現
11.7.3非理想信道接收機實現
第12章數控振蕩器原理及實現
12.1數控振蕩器的原理
12.2查找錶數控振蕩器原理及實現
12.2.1查找錶數控振蕩器原理
12.2.2使用纍加器生成一個斜坡函數
12.2.3纍加器精度的影響分析
12.2.4使用查找錶生成正弦波
12.2.5分析步長對頻率分辨率的影響
12.2.6頻譜純度的分析
12.2.7分析查找錶深度和無雜散動態範圍
12.2.8查找錶深度和實現成本
12.2.9動態頻率的無雜散動態範圍
12.2.10帶有抖動的無雜散動態範圍
12.2.11調諧抖動個數
12.2.12創建一個抖動信號
12.3IIR濾波器數控振蕩器原理及實現
12.3.1IIR濾波器數控振蕩器原理
12.3.2使用IIR濾波器生成正弦波振蕩器
12.3.3IIR振蕩器的頻譜純度分析
12.3.432位定點IIR濾波器生成正弦波振蕩器
12.3.512位定點IIR濾波器生成正弦波振蕩器
12.3.68位定點IIR濾波器生成正弦波振蕩器
12.4CORDIC數控振蕩器實現
12.4.1象限修正正弦/餘弦 CORDIC振蕩器
12.4.2鋸齒波驅動正弦/餘弦CORDIC振蕩器
第13章信號同步原理實現
13.1信號的同步問題
13.2符號定時及定時恢復
13.2.1符號定時原理
13.2.2符號定時恢復
13.2.3載波相位偏移及控製
13.2.4幀同步原理
13.2.5數字下變頻原理
13.2.6BPSK接收信號的同步原理
13.3數字變頻器原理及實現
13.3.1數字上變頻原理及實現
13.3.2數字下變頻原理及實現
13.4鎖相環原理及實現
13.4.1鎖相環原理
13.4.2相位檢測器的實現
13.4.3環路濾波器的實現
13.4.4相位檢測器和環路濾波器的實現
13.4.52型PLL的實現
13.4.61型PLL和2型PLL性能比較
13.4.7噪聲對2型 PLL的影響
13.5載波同步的實現
13.5.1科斯塔斯環的實現
13.5.2平方環的實現
13.6定時同步的實現
13.6.1匹配濾波器和最大有效點
13.6.2超前滯後門同步器
第四篇數字圖像處理理論和FPGA實現方法
第14章數字圖像處理原理及實現
14.1數字圖像處理基本方法
14.1.1灰度變換
14.1.2直方圖處理
14.1.3空間濾波
14.2System Generator數字圖像處理實現
14.2.1打開圖像濾波器設計
14.2.2分析數字圖像濾波器
14.2.3分析輸入和輸齣緩存模塊
14.2.4準備硬件協同仿真
14.2.5運行硬件協同仿真
14.3HLS圖像邊緣檢測實現
14.3.1創建新的設計工程
14.3.2創建源文件
14.3.3設計綜閤
14.3.4創建仿真測試文件
14.3.5運行協同仿真
14.3.6添加循環控製命令
14.3.7添加DATAFLOW命令
14.3.8添加INLINE命令
第15章動態視頻拼接原理及實現
15.1視頻拼接技術發展
15.2圖像拼接理論及關鍵方法
15.2.1圖像拼接係統概述
15.2.2圖像拼接流程
15.2.3圖像采集及錶示
15.2.4圖像配準和融閤
15.2.5圖像拼接演示
15.3圖像配準方法的原理及實現
15.3.1基於MATLAB的圖像配準係統
15.3.2關鍵點配準法
15.3.3SIFT圖像配準算法
15.3.4模闆匹配法
15.3.5灰度信息法
15.3.6頻域相位相關算法
15.3.7圖像配準方法對比與評價
15.4視頻拼接係統的設計與實現
15.4.1視頻拼接技術
15.4.2視頻拼接方法
15.4.3視頻拼接係統的實現
15.5FPGA視頻拼接係統硬件實現
15.5.1係統結構
15.5.2係統硬件平颱總體設計
15.5.3視頻數據采集模塊
15.5.4視頻數據存儲模塊
15.5.5視頻數據顯示模塊
15.5.6係統硬件平颱的測試
15.6FPGA視頻拼接係統軟件設計
15.6.1係統軟件設計概述
15.6.2係統中斷部分設計
15.6.3視頻采集模塊軟件設計
15.6.4視頻存儲模塊軟件設計
15.6.5視頻顯示模塊軟件設計
15.6.6係統整體測試
15．7Vivado HLS圖像拼接係統原理及實現
15．7．1OpenCV和HLS視頻庫
15．7．2AXI4流和視頻接口
15．7．3OpenCV到RTL代碼轉換的流程
15．7．4Vivado HLS實現OpenCV的方法
15．7．5Vivado HLS實現圖像拼接
第五篇自適應信號處理理論和FPGA實現方法
第16章自適應信號處理原理及實現
16.1自適應信號處理發展
16.2自適應信號處理係統
16.2.1通用信號處理係統結構
16.2.2FIR濾波器性能參數
16.2.3自適應濾波器結構
16.2.4通用自適應數字信號處理結構
16.2.5自適應信號處理係統模擬接口
16.2.6典型自適應數字信號處理結構
16.3自適應信號處理的應用
16.3.1信道辨識
16.3.2迴波對消
16.3.3聲學迴音消除
16.3.4電綫交流噪聲抑製
16.3.5背景噪聲抑製
16.3.6信道均衡
16.3.7自適應譜綫增強
16.4自適應信號處理算法
16.4.1自適應信號處理算法類型
16.4.2自適應濾波器結構
16.4.3維納-霍普算法
16.4.4最小均方算法
16.4.5遞歸最小二次方算法
16.5LMS算法的硬件實現結構
16.5.1基本LMS結構
16.5.2串行LMS結構
16.5.3重定時SLMS結構
16.5.4非規範的LMS(NCLMS)結構
16.5.5流水綫LMS結構
16.5.6超前技術
16.5.7PIPLMS結構
16.5.8復數LMS結構
16.5.9RLS和LMS技術的比較
16.6自適應濾波器的設計
16.6.1標準並行自適應LMS濾波器的設計
16.6.2非規範並行LMS濾波器的設計
16.6.3使用可配置LMS模塊實現LMS音頻
16.7自適應信號算法硬件實現方法
16.7.1最小二乘解的計算
16.7.2指數RLS算法實現
16.7.3QR-RLS算法原理及實現
16.8QR-RLS自適應濾波算法的實現
16.8.1QR算法的硬件結構
16.8.2QR-RLS的三數組方法
16.8.3QR邊界單元的實現
16.8.4QR內部單元的實現
16.8.5QR數組的實現
參考文獻

前言/序言

　　在當今發達的信息社會裏，人們所獲取的信息量在急劇地增加，因此就需要有高性能的信息處理手段對所獲取的海量信息進行高效地處理，以服務於信息社會的快速發展。在對信息進行數字化處理的過程中，基本的數字信號處理理論是非常重要的，這些理論已經為人類社會信息的處理服務瞭幾十年甚至上百年。
　　隨著計算機技術的不斷發展，數字信號處理的實現也從傳統的使用計算機，嚮使用高性能數字信號處理器發展； 但本質上，在這些平颱上實現數字信號處理還是純粹的軟件處理方法。隨著信息量的不斷增加，這些處理方法已經遠遠不能滿足諸如實時圖像和通信係統等高性能信息處理的要求。近些年來，隨著半導體技術的不斷發展，一種特殊的半導體器件——現場可編程陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）越來越引起信號處理者的興趣和高度關注。這是因為，這種器件具有強大的並行信號處理能力、卓越的靈活性以及很高的性價比。但是，由於傳統設計方法的限製，使得它的應用受到很大的製約。
　　作為全球知名的可編程邏輯器件廠商，美國Xilinx公司在FPGA的設計方法和設計手段上不斷地進行探索，尤其是在數字信號處理方麵，相繼推齣瞭基於模型設計的System Generator工具、基於C語言設計的高級綜閤工具HLS，使得FPGA在數字信號處理方麵的應用越來越便捷。數字信號處理應用工程師從傳統基於硬件描述語言（Hardware Description Language，HDL）的設計手段，嚮基於Simulink模型和基於C語言的設計方法轉變。未來，設計者將更加專注於係統級的高級建模，而不是隻專注於底層的具體實現問題。新設計手段和新設計思想的不斷齣現，大大降低瞭FPGA實現高性能數字信號處理的應用門檻，使得設計者能更好更快地設計齣滿足設計精度和設計性能的數字信號處理係統。
　　本書是在作者已經齣版的《FPGA數字信號處理實現原理及方法》（清華大學齣版社，2010）的基礎上，根據讀者學習和老師教學反饋的意見，曆時半年多時間對原書進行瞭大幅度的修訂。在國內，首次全麵係統地從HDL、MATLAB Simulink模型設計、C語言三個不同的角度，對數字信號處理基本理論、數字通信信號處理理論、數字圖像處理理論和自適應信號處理理論進行瞭詳細的介紹； 同時，在Xilinx最新的Vivado 2013.3集成開發環境和MathWorks最新的MATLAB R2013a集成開發環境下，通過大量的設計實例對所介紹的理論進行瞭驗證。
　　通過本書的學習，一方麵，讀者不僅能夠係統深入地學習數字信號處理的理論知識，並且可以通過書中大量的設計實例理解如何將數字信號處理的理論知識應用於解決實際的數字信號處理問題； 另一方麵，準確把握使用FPGA實現數字信號處理的方法，從而能夠靈活地運用不同的設計手段構建滿足設計要求的高性能信號處理係統。
　　在講授和學習本書內容時，可以根據教學安排以及學習側重點的不同，適當地選擇本書相關的章節內容。為瞭便於讀者能更好地理解和掌握數字信號處理理論知識，本書給齣瞭大量的設計實例； 同時，為瞭方便教師授課，也提供瞭教學資源。讀者可以通過登錄清華大學齣版社官方網站(http://www.tup.com.cn)，進入該書頁麵來獲取這些設計資源。
　　本書在編寫過程中，得到瞭許多人的熱心幫助，包括Xilinx 大中國區大學經理謝凱年博士，他為本書的編寫提供瞭硬件平颱和軟件授權； Xilinx亞太區市場傳播經理張俊偉女士，她為本書的編寫幫助尋找Xilinx技術專傢的支持； Xilinx大學計劃聘請的全球講師Bob Stewart教授和Louise Crockett教授，他們為本書編寫提供瞭設計資料； MathWorks中國教育業務發展前任總監陳煒博士，他為本書的編寫捐贈瞭正版的MATLAB R2013a工具； Xilinx全球技術支持Yash Palorkar等人，他們為本書編寫過程中遇到的技術問題進行瞭耐心細緻的解答。在本書編寫過程中，作者的學生張艷輝通過System Generator和HLS工具對作者提齣的很多新的設計目標進行瞭設計實現和驗證，也幫助作者整理瞭大量的書稿。此外，作者的學生李寶隆也負責整理相關的書稿。清華大學齣版社的領導和編輯一如既往地為本書的齣版提供瞭大量的幫助。在此，嚮他們錶示深深的謝意。
　　由於編者水平有限，編寫時間倉促，書中難免有疏漏之處，敬請讀者批評指正。
　　編者
　　2014年10月於北京

Xilinx FPGA數字信號處理權威指南：從HDL到模型和C的描述 內容簡介 本書是一本深入探討Xilinx FPGA在數字信號處理（DSP）領域的應用與實現的權威著作。作者憑藉深厚的理論功底和豐富的實踐經驗，係統地梳理瞭從底層硬件描述語言（HDL）到高級模型設計，再到C語言協同開發的完整流程。本書旨在為廣大讀者，無論是初學者還是資深工程師，提供一個全麵、深入且實用的學習平颱，幫助他們掌握利用Xilinx FPGA實現高效、高性能DSP係統的關鍵技術與方法。 第一部分：FPGA與數字信號處理基礎 在深入探討Xilinx FPGA在DSP領域的應用之前，本書首先為讀者構建堅實的理論基礎。 數字信號處理基礎迴顧： 詳細闡述瞭數字信號處理的核心概念，包括信號的采樣、量化、編碼，以及傅裏葉變換（FFT）、離散餘弦變換（DCT）、濾波器設計（FIR、IIR）、相關、捲積等基本算法。本書將這些經典算法與FPGA的並行處理能力相結閤，揭示其在硬件實現上的優勢。 FPGA架構與原理： 深入剖析Xilinx FPGA的核心架構，包括可配置邏輯單元（CLB）、數字信號處理切片（DSP Slices）、塊RAM（BRAM）、超規模邏輯單元（UltraScale+ architectures）等關鍵組成部分。理解這些硬件資源的特性，對於高效地設計和實現DSP算法至關重要。讀者將學習如何根據算法需求，閤理選擇和利用FPGA的硬件資源，優化設計。 FPGA設計流程概覽： 詳細介紹瞭使用Xilinx Vivado等開發工具進行FPGA設計的完整流程，包括項目創建、HDL編碼、仿真驗證、綜閤、實現（布局布綫）、時序約束、生成比特流以及下載到FPGA闆上進行硬件調試。本書將重點講解在DSP設計中，每個環節的關鍵注意事項和優化技巧。 第二部分：硬件描述語言（HDL）在DSP設計中的應用 硬件描述語言是實現FPGA邏輯功能的基礎。本書將重點講解如何使用Verilog或VHDL等HDL語言，高效地描述和實現復雜的DSP算法。 Verilog/VHDL基礎與DSP特性： 迴顧Verilog/VHDL的基本語法，並重點介紹如何利用這些語言來錶達並行計算、流水綫操作、存儲器訪問等DSP設計中常見的結構。本書將通過大量實例，展示如何將數學運算、狀態機控製、數據通路等DSP模塊用HDL進行精確描述。 高效HDL編碼實踐： 強調編寫可綜閤、可讀性強且易於優化的HDL代碼。本書將分享大量實際編碼經驗，例如： 流水綫設計： 如何通過引入流水綫寄存器，提高DSP算法的時序性能，實現高吞吐量。 並行處理： 如何通過多實例實例化、並行數據路徑等方式，充分發揮FPGA的並行計算能力。 狀態機設計： 如何設計高效的狀態機來控製DSP數據流的處理順序和控製邏輯。 數據類型與精度： 如何選擇閤適的數據類型（定點、浮點）和數值精度，在精度和資源消耗之間找到最佳平衡點。 資源優化技巧： 針對DSP Slices、BRAM等專用資源，講解如何編寫HDL代碼以充分利用這些硬件加速器。 DSP核心IP的HDL實現： 詳細解析Xilinx提供的各類DSP IP核（如AXI DSP Lite、AXI FFT IP等）的HDL實現原理。讀者將學習如何理解這些IP核的接口協議、內部結構以及如何根據自身需求對其進行定製化配置。 第三部分：高層次綜閤（HLS）與模型驅動設計 隨著FPGA設計復雜度的不斷提升，傳統HDL開發模式麵臨挑戰。高層次綜閤（HLS）技術將C/C++等高級語言轉換為HDL，極大地提高瞭開發效率。本書將深入探討HLS在DSP領域的應用。 C/C++語言在DSP中的優勢： 闡述使用C/C++進行DSP算法開發，相較於HDL的優勢，例如更快的算法驗證速度、更直觀的數學錶達方式以及與現有軟件生態的良好兼容性。 Xilinx Vitis HLS入門： 詳細介紹Xilinx Vitis HLS工具的使用方法，包括編寫HLS可綜閤的C/C++函數、添加編譯指示（pragmas）來控製接口、流水綫、並行度等，以及如何生成HDL網錶。 HLS驅動的DSP設計流程： 演示如何將C/C++算法通過HLS工具轉化為FPGA可執行的硬件邏輯。重點講解如何設計C++接口，使其能夠與FPGA其他部分的HDL邏輯或IP核進行高效通信（例如，通過AXI總綫）。 模型驅動設計與仿真： 介紹如何利用MATLAB/Simulink等工具進行DSP算法的建模與仿真。重點講解如何將Simulink模型導齣為C/C++代碼，並利用Vitis HLS進行硬件加速。這種模型驅動的設計方法，能夠顯著縮短從算法概念到硬件實現的周期。 HLS生成的HDL優化： 探討如何分析HLS生成的HDL代碼，並理解編譯指示對硬件實現的影響。介紹一些常用的HLS優化策略，以獲得更好的性能和資源利用率。 第四部分：C/C++協同設計與硬件加速 C/C++協同設計是現代FPGA開發的重要趨勢，它將軟件的靈活性與硬件的性能相結閤。本書將詳細講解如何在Xilinx FPGA平颱上實現C/C++協同設計，並利用其進行DSP應用的硬件加速。 C/C++與HDL的協同工作： 講解如何在同一FPGA項目中，將HDL編寫的底層接口模塊與C/C++編寫的高層控製邏輯或DSP算法相結閤。重點介紹AXI（Advanced eXtensible Interface）協議在不同模塊間的通信中的關鍵作用。 Xilinx Vitis平颱介紹： 詳細介紹Xilinx Vitis統一軟件平颱，該平颱集成瞭軟件開發、硬件加速以及係統級的調試能力。讀者將學習如何在Vitis中創建平颱、構建應用、集成硬件加速器。 C/C++硬件加速器設計： 演示如何將計算密集型的DSP算法用C/C++實現，並將其作為硬件加速器部署到FPGA上。講解如何利用OpenCL或Vitis HLS技術，將C/C++代碼轉化為可在FPGA上運行的內核。 片上係統（SoC）設計： 結閤Xilinx Zynq等SoC平颱，講解如何構建一個完整的DSP係統，其中ARM處理器負責運行軟件應用，而FPGA部分則負責執行高性能的DSP任務。 調試與性能分析： 提供在C/C++協同設計環境中進行係統調試的實用技巧，包括使用ILA（Integrated Logic Analyzer）、Vitis Debugger等工具。並介紹如何對DSP應用的性能進行分析和優化。 第五部分：Xilinx FPGA在典型DSP應用中的實踐 本書的最後部分，將通過一係列典型的DSP應用案例，將前述的理論與技術融會貫通，為讀者提供直觀且具有參考價值的實踐指導。 高性能濾波器設計與實現： 演示如何使用HDL、HLS或C/C++，針對不同應用場景（如通信、音頻、視頻）設計和實現高性能的FIR和IIR濾波器，並進行資源與性能的對比分析。 快速傅裏葉變換（FFT）的FPGA實現： 深入講解FFT算法的硬件實現原理，包括Radix-2、Radix-4等算法的結構，以及如何在Xilinx FPGA的DSP Slices和BRAM上高效實現FFT。 圖像與視頻信號處理： 介紹如何在FPGA上實現圖像濾波、邊緣檢測、特徵提取、視頻編碼/解碼等關鍵算法，並討論如何利用Xilinx的視頻IP核提高開發效率。 通信係統中的DSP應用： 探討在無綫通信、有綫通信等領域，FPGA在調製解調、信道編碼、均衡、同步等關鍵DSP任務中的應用。 機器學習與深度學習的硬件加速： 介紹如何利用FPGA對神經網絡進行硬件加速，包括模型量化、量化感知訓練、以及在FPGA上實現推理引擎。 本書特色 理論與實踐並重： 既有深入的理論講解，又不乏豐富的實踐案例，幫助讀者將知識轉化為實際能力。 全麵覆蓋： 從基礎的HDL開發，到先進的HLS和C/C++協同設計，全麵覆蓋Xilinx FPGA在DSP領域的開發流程。 緊跟前沿： 充分結閤Xilinx最新的FPGA器件和軟件工具（如UltraScale+架構、Vivado、Vitis），確保內容的先進性。 詳盡實例： 提供大量的代碼示例、設計模塊和應用案例，方便讀者學習和參考。 專傢視角： 作者將分享多年的實際工程經驗和獨到的見解，幫助讀者避免常見的陷阱，優化設計。 目標讀者 電子工程、計算機科學、通信工程等相關專業的在校學生。 從事FPGA設計、嵌入式係統開發、數字信號處理的工程師。 希望掌握Xilinx FPGA進行高性能DSP係統實現的研發人員。 對將軟件算法移植到硬件加速感興趣的研究者。 通過學習本書，讀者將能夠深刻理解Xilinx FPGA在數字信號處理領域的強大能力，並掌握利用HDL、HLS和C/C++等多種技術，高效地設計和實現各類復雜的DSP係統。本書是您在Xilinx FPGA數字信號處理領域邁嚮成功的寶貴資源。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對FPGA在通信、圖像處理等領域的應用都充滿瞭好奇。在接觸瞭幾個初步的項目後，我發現自己對於如何將復雜的數字信號處理算法高效地映射到FPGA硬件上感到力不從心。這本書的齣現，仿佛為我指明瞭方嚮。它提齣的“從HDL到模型和C”的設計路徑，正是當下業界主流的設計範式。我特彆希望這本書能夠深入剖析HDL在FPGA DSP設計中的核心作用，比如如何在VHDL或Verilog中高效地實現乘法器、纍加器等基本DSP單元，以及如何進行流水綫設計和並行化處理來提升吞吐量。同時，我也期待它能夠詳細講解模型在算法驗證和性能預測中的重要性，例如如何利用高級模型來捕捉算法的性能瓶頸，以及如何將其轉化為可綜閤的HDL代碼。至於C語言部分，我希望它能展現如何利用C語言的抽象能力，快速開發和驗證DSP算法，並最終將其高效地移植到FPGA硬件上，這對於加速産品迭代和降低開發成本至關重要。

評分☆☆☆☆☆

翻開目錄，立刻被其條理清晰的結構所吸引。從最基礎的FPGA架構和HDL語法入門，到深入探討各種DSP算法的原理和FPGA實現，再到最後提及高級的模型和C語言協同設計，整個知識體係的構建非常完整。我特彆期待書中關於“模型”部分的介紹，因為在實際的DSP項目開發中，往往需要藉助高級建模工具進行算法驗證和優化，然後纔能生成HDL代碼。如果這本書能詳細介紹如何利用MATLAB/Simulink等工具進行DSP算法建模，並說明如何將這些模型有效地移植到FPGA平颱上，那對我的工作將有極大的幫助。此外，我也很關心它如何處理“C語言”與FPGA設計的結閤。目前，很多高性能計算和算法開發都依賴於C/C++，如果能將C語言的開發優勢與FPGA的並行處理能力結閤起來，那將是一個巨大的突破。我希望書中能提供一些關於C-to-HDL轉換的技巧和注意事項，以及如何針對FPGA架構優化C語言算法。

評分☆☆☆☆☆

從封麵和書名來看，這本書瞄準的是具備一定FPGA或數字信號處理基礎的讀者，它似乎提供瞭一個從基礎到進階的完整學習路徑。我尤其關注書中關於HDL在DSP領域的應用，比如如何高效地實現各種DSP核，以及如何進行資源優化和時序約束。此外，它提到的“模型”部分，讓我聯想到在實際工程中，算法的開發和驗證往往是在高級語言或仿真環境中進行的，然後再將其移植到FPGA。我希望這本書能夠詳細介紹如何在FPGA DSP設計中有效地利用這些模型，包括模型的建立、仿真、以及與HDL代碼的集成。最後，關於C語言的引入，我認為這代錶瞭當前軟硬件協同設計的趨勢。我期待書中能夠深入探討如何利用C語言的靈活性和高效性來加速DSP算法的開發，以及如何將C語言的成果轉化為可執行的FPGA代碼，並實現最優的性能。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的體驗，我覺得它提供瞭一種從宏觀到微觀、從抽象到具體的設計哲學。在理解瞭FPGA的基礎硬件原理之後，它並沒有停留在簡單的HDL編碼層麵，而是進一步引齣瞭“模型”和“C語言”這兩個更高級彆的抽象。我非常想知道，書中是如何在“模型”層麵來處理信號處理算法的，是側重於算法的數學原理，還是更偏嚮於在像MATLAB這樣的環境中進行仿真和驗證？這一點對於我理解算法的設計流程至關重要。此外，它提到的“C語言”方麵，我非常好奇它會如何講解C語言在FPGA DSP設計中的應用。是僅僅介紹C-to-HDL的轉換工具，還是會深入講解如何編寫高性能的C代碼，以便在轉化為HDL後能夠獲得最佳的硬件性能？我期待它能夠提供一些實用的技巧，比如如何避免C語言中可能齣現的不可綜閤結構，以及如何利用C語言的特性來簡化復雜的DSP算法的開發。

評分☆☆☆☆☆

這本書的包裝非常簡潔大氣，封麵的設計也很專業，一看就知道是技術類書籍。拿到手裏沉甸甸的，厚度也相當可觀，不禁讓人對內容的深度和廣度充滿瞭期待。我一直對FPGA在數字信號處理領域的應用很感興趣，但總覺得很多理論知識和實際操作之間存在一層隔閡，希望能通過這本書找到一個很好的橋梁。從書名來看，它涵蓋瞭從硬件描述語言（HDL）到模型（Model）再到C語言的流程，這正是我希望瞭解的FPGA DSP設計全貌。我尤其關注它在模型和C語言層麵的闡述，因為這部分往往是實現算法效率和靈活性的關鍵，也是從概念走嚮實際産品的必經之路。希望這本書能夠提供清晰的步驟和豐富的案例，讓我能夠一步步地掌握如何有效地將DSP算法轉化為FPGA可執行的代碼，並且能夠理解不同抽象層級的優缺點和適用場景。如果它能深入講解一些經典DSP算法在FPGA上的具體實現技巧，比如FFT、濾波器等，那將是錦上添花。

評分☆☆☆☆☆

包裝完整，質量好，內容豐富。

評分☆☆☆☆☆

書包裝挺好。要看書啊..書啊....233

評分☆☆☆☆☆

618活動買的，很劃算，包裝也很好

評分☆☆☆☆☆

書是好書，但需要靜下心來好好學習，吾已近不惑，因愛好而學也。

評分☆☆☆☆☆

非常厚實的一本書，慢慢看吧。

評分☆☆☆☆☆

開本 16開

評分☆☆☆☆☆

送貨快，包裝完好，服務態度很好，內容翔實，還沒有讀，讀過來再來追加評論

評分☆☆☆☆☆

早上快10點下單，下午3點就收到，已經讀上瞭，這速度沒誰瞭

評分☆☆☆☆☆

多看書多學習