数字信号处理器技术原理与开发应用(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王军宁 著

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• 第二版
• 工程技术

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040286007

商品编码：29692107697

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名:数字信号处理器技术原理与开发应用(第二版)

定价：43.10元

售价：29.3元,便宜13.8元,折扣67

作者:王军宁

出版社：高等教育出版社

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787040286007

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.899kg

编辑推荐

本书以美国德州仪器公司的数字信号处理器TMS320C254xDSP为代表，介绍数字信号处理器技术的基本概念、结构、实现及使用开发方法。全书共分十章。以DSP技术开发和系统开发为基础，结合当今嵌入式系统技术和计算机技术，注重与电子信息类专业基础课程的联系，讲述DSP的结构、特点、技术原理及系统开发。可作为大学本、专科生学习及实验、创新及工程设计之用，对于研究生及有关DSP技术开发人员也是十分有用的参考书。

内容提要

本书系普通高等教育“十一五”*规划教材，以广为应用的美国德州仪器（TI）公司TMS320C54xDSP为典型代表，并结合*DSP器件和系统开发技术，介绍数字信号处理器（DSP）技术的基本概念、结构、实现、器件开发及系统开发方法。全书共分十章，章介绍了数字信号处理器技术的发展和特点。第二章介绍了当今各种不同的DSP器件结构和指标。第三章详细描述了C54xDSP的硬件结构和编程模型及与高速DSP的结构差异。第四章全面介绍了DSP指令及编程优化。第五章介绍了DSP各种开发工具及使用。第六章是TI DSP可视化集成开发环境CCS的介绍与使用。第七章介绍了TIDSP／BIOS的开发方法及使用。第八章是数字信号处理器软硬件设计与应用举例。第九章是现代数字信号处理技术系统开发方法与原理介绍（MATLAB／Simulink、CCS Link、DSP Builder、SOPC Builder等）。第十章是数字信号处理器技术开发与原理实验。全书以DSP技术开发和系统开发为基础，结合当今嵌入式系统技术和计算机技术，注重与电子信息类专业基础课程的联系，讲述DSP的结构、特点、技术原理及系统开发。可作为大学本、专科生学习及实验、创新及工程设计之用，对于研究生及有关DSP技术开发人员也是十分有用的参考书。

目录

章 数字信号处理器技术综述第二章 现代数字信号处理器介绍第三章 C54x数字信号处理器结构第四章 C54x数字信号处理器程序设计开发基础第五章 C54x数字信号处理器开发工具第六章 C54x处理器可视化集成开发环境CCS第七章 DSP／BIOS嵌入式软件开发第八章 数字信号处理器软硬件设计与应用第九章 现代数字信号处理技术系统开发第十章 数字信号处理技术开发及原理实验指导附录参考文献

作者介绍

文摘

序言

《探索数字信号处理的奥秘：从理论到实践的深度解析》 前言 在信息爆炸的时代，数字信号处理（DSP）已成为现代科技的基石，渗透到我们生活的方方面面，从通信、医疗到娱乐、军事，无处不在。它赋予了我们对声音、图像、视频等信息进行高效、精准处理的能力，推动着技术的飞跃和社会的进步。本书旨在为读者揭示数字信号处理的深刻原理，并引导读者掌握其实际开发应用的关键技术，从而踏上探索数字世界奇妙旅程的征途。 第一篇：理论基石——拨开数字信号处理的迷雾 第一章：信号与系统的初步认知 在深入数字信号处理的世界之前，我们首先需要建立起对“信号”和“系统”的基本理解。本章将从最基础的概念出发，详细阐述： 信号的本质与分类： 我们将探讨什么是信号，它们如何代表现实世界的信息，以及如何根据不同的属性（如模拟与数字、周期与非周期、能量与功率等）对信号进行分类。通过生动的例子，让读者体会到信号的普遍性与多样性。 系统的概念与特性： 系统是处理信号的“黑箱”，本章将定义什么是系统，以及描述系统如何响应输入信号。我们将重点介绍系统的基本特性，如线性、时不变性、因果性、稳定性等，并阐释这些特性在系统分析和设计中的重要意义。 时域与频域的初步桥梁： 信号的分析可以在时间域和频率域进行。本章将初步介绍时域分析的基本方法，并引入频域的概念，为后续傅里叶变换等核心内容打下基础。我们将解释为什么理解信号的频率成分至关重要。 第二章：傅里叶变换——揭示信号的频率奥秘 傅里叶变换是数字信号处理领域最核心、最强大的工具之一。它将信号从复杂的时间域转换到更直观的频率域，从而揭示信号的内在频率结构。 傅里叶级数（FS）与傅里叶变换（FT）： 本章将从周期信号的傅里叶级数开始，逐步推导到非周期信号的傅里叶变换。我们将深入讲解其数学原理，包括积分表示、收敛条件等，并提供易于理解的几何和物理意义解释。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 在实际应用中，我们处理的信号往往是离散的。因此，DFT及其高效计算算法FFT成为重中之重。我们将详细阐述DFT的定义、性质，以及FFT算法（如Cooley-Tukey算法）如何极大地提高了计算效率，使其在工程实践中得以广泛应用。 傅里叶变换的性质及其应用： 线性性、时移性、频移性、卷积定理等傅里叶变换的重要性质，将为我们理解和设计信号处理系统提供关键的理论指导。我们将通过具体的例子，展示这些性质在滤波器设计、系统分析等方面的应用。 第三章：Z变换——分析离散时间系统的有力工具 Z变换是离散时间信号与系统分析的“万能钥匙”，它在离散系统分析中的作用类似于连续系统中的拉普拉斯变换。 Z变换的定义与性质： 本章将详细介绍Z变换的定义，以及其收敛域（ROC）的概念。我们将重点讲解Z变换的各项重要性质，如线性性、时移性、卷积性质、微分性质等，并阐述这些性质如何简化离散时间系统的分析。 逆Z变换： 从Z域的表示回到时域的信号，是Z变换分析的重要组成部分。本章将介绍求解逆Z变换的几种常用方法，包括部分分式展开法、长除法、留数定理法等。 离散时间系统的表示与分析： 利用Z变换，我们可以方便地分析线性时不变（LTI）离散系统的频率响应、稳定性等关键性能指标。本章将介绍系统的传递函数、零极点分析等概念，并展示如何通过Z域分析来预测系统的行为。 第四章：采样理论——连接模拟与数字世界的桥梁 采样是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的关键步骤。精确的采样能够无损地保留原始信号的信息，而错误的采样则会导致不可挽回的信息失真。 奈奎斯特-香农采样定理： 本章的核心是深入探讨奈奎斯特-香农采样定理。我们将详细解释该定理的内容、数学推导以及其物理意义。理解采样频率与信号最高频率之间的关系，是保证数字信号保真度的根本。 采样过程中的失真——混叠： 当采样频率不足时，会发生“混叠”现象，导致高频分量错误地“折叠”到低频区域，造成信号失真。本章将详细阐述混叠的成因、表现形式以及如何避免。 过采样与欠采样： 除了基本采样，我们还将介绍过采样和欠采样的概念及其应用场景。过采样可以提高系统的信噪比和动态范围，而欠采样则可以在特定条件下简化系统设计。 第五章：数字滤波器——塑造信号的频率特性 数字滤波器是数字信号处理中最基本也是最重要的组成部分之一，它们能够根据需要选择性地通过或衰减信号的特定频率分量，从而达到信号增强、去噪、信号分离等目的。 滤波器的基本概念与分类： 本章将介绍滤波器的基本功能，以及如何根据频率响应将滤波器分为低通、高通、带通、带阻等类型。我们还将区分理想滤波器和实际滤波器的差异。 无限冲激响应（IIR）滤波器： IIR滤波器以其高效的计算和良好的频率选择性而著称。本章将介绍IIR滤波器的基本结构（如直接型、级联型、并联型），以及常用的设计方法（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）。 有限冲激响应（FIR）滤波器： FIR滤波器具有零相位失真、稳定性好等优点。本章将深入探讨FIR滤波器的结构，以及常用的设计方法，如窗函数法（汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。 滤波器的性能指标： 评价一个滤波器的优劣，需要考虑通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度、相位响应等关键指标。本章将对这些指标进行详细解释。 第二篇：开发实践——将理论付诸实践 第六章：数字信号处理器的硬件架构与编程模型 数字信号处理器（DSP）是专门为执行高速、复杂的数字信号处理算法而设计的微处理器。了解其独特的硬件架构和编程模型，是进行DSP开发的前提。 DSP的核心架构： 本章将深入剖析DSP的典型架构，包括其指令集、累加器、乘法器/累加器（MAC）单元、零开销循环、指令流水线等，解释这些特性如何实现高效的信号处理运算。 存储器结构与访问： DSP通常采用哈佛或改进哈佛架构，具有独立的数据总线和指令总线，以提高数据访问速度。我们将探讨其存储器映射、DMA（直接内存访问）等机制。 DSP的指令集与寻址方式： 了解DSP特有的指令集，如SIMD（单指令多数据流）指令，以及其丰富的寻址模式（如位反转寻址、循环寻址），对于编写高效的DSP代码至关重要。 DSP的开发环境与工具链： 介绍常用的DSP开发工具，包括集成开发环境（IDE）、编译器、汇编器、调试器、仿真器等，以及它们在整个开发流程中的作用。 第七章：DSP开发基础——从代码到可执行程序 掌握DSP的开发流程，能够将算法设计转化为实际运行在DSP硬件上的程序。 DSP程序的结构： 介绍DSP程序的组成部分，包括初始化代码、主循环、中断服务例程等，以及它们之间的协同工作方式。 汇编语言与C语言在DSP开发中的结合： 虽然DSP通常使用C语言进行高级编程，但为了追求极致的性能，很多关键算法会使用汇编语言进行优化。本章将探讨如何有效地结合使用C语言和汇编语言。 中断机制与实时性： DSP系统通常需要对外部事件做出快速响应。本章将详细介绍DSP的中断系统，包括中断向量表、中断优先级、中断服务程序的编写等，以及如何利用中断实现系统的实时性。 DSP的性能优化技巧： 针对DSP的特点，我们将介绍一系列性能优化技巧，如利用MAC单元、零开销循环、位反转寻址、指令流水线冲突避免、代码重排等，以最大化DSP的处理能力。 第八章：典型DSP应用开发实例——实践出真知 理论学习需要通过实践来巩固和深化。本章将通过几个典型的DSP应用开发实例，引导读者将所学知识应用于解决实际问题。 音频信号处理应用： 音频采集与播放： 介绍如何通过ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）接口，在DSP上实现音频数据的采集和播放。 音频滤波与均衡： 实现低通、高通滤波器，以及多段均衡器，用于音频信号的去噪、音效增强等。 音频编码与解码（如MP3/AAC基础）： 简要介绍音频压缩的基本原理，以及如何在DSP上实现简单的音频编解码流程。 通信信号处理应用： 调制与解调基础： 介绍ASK、FSK、PSK等基本调制解调方法的原理，并在DSP上实现简单的调制解调功能。 数字锁相环（DPLL）： 讲解DPLL在通信系统中的作用，以及其在DSP上的实现。 回声消除： 实现基本的声学回声消除算法，提高通信的清晰度。 图像与视频信号处理应用（入门）： 图像采集与显示（基本）： 介绍如何在DSP上连接摄像头和显示屏，实现基本的图像采集和显示。 简单的图像滤波： 实现如高斯模糊、边缘检测等基础图像处理算法。 第九章：嵌入式DSP系统的设计与集成 将DSP集成到完整的嵌入式系统中，是实现实际应用的关键。 DSP与其他硬件的接口： 介绍DSP如何与ADC、DAC、传感器、通信接口（如UART、SPI、I2C）、存储器（SDRAM、Flash）等外部硬件进行连接和数据交换。 实时操作系统（RTOS）在DSP中的应用： 讲解RTOS如何管理DSP的复杂任务，实现多任务并发、任务调度、资源共享等，从而提高系统的可维护性和实时性。 嵌入式DSP系统的调试与测试： 介绍在嵌入式环境下进行DSP程序调试的技巧，包括使用JTAG调试器、逻辑分析仪、示波器等工具，以及如何进行单元测试和系统集成测试。 功耗管理与性能优化： 在嵌入式系统中，功耗是重要的考量因素。本章将探讨DSP的低功耗模式，以及如何在满足性能需求的同时，降低系统功耗。 第十章：数字信号处理的前沿发展与未来展望 数字信号处理技术仍在不断演进，本章将带领读者展望其未来的发展方向。 机器学习与DSP的融合： 探讨深度学习、神经网络等AI技术在DSP领域的应用，如智能识别、自适应处理等。 软件定义无线电（SDR）的发展： 介绍SDR的理念，以及DSP在SDR中的核心作用。 新型DSP架构与处理技术： 关注FPGA、GPU在信号处理领域的应用，以及新兴的DSP架构。 DSP在物联网（IoT）、5G、自动驾驶等领域的应用前景： 展望DSP技术在这些快速发展领域的无限潜力。 结语 数字信号处理是一门充满挑战和机遇的学科。本书力求以清晰的逻辑、深入浅出的讲解，辅以丰富的实例，帮助读者构建扎实的理论基础，掌握实用的开发技能。希望通过本书的学习，读者能够深刻理解数字信号处理的魅力，并将其应用于解决各种工程难题，为未来的科技发展贡献自己的力量。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的语言风格非常欣赏，它保持了一种清晰、精准的专业叙述，同时又避免了过度晦涩的术语堆砌，使得理解的门槛相对友好。作者在阐述复杂算法的收敛性和稳定性时，所使用的数学表达都经过了深思熟虑，既保证了严谨性，又保证了逻辑的连贯性。我个人特别关注了书中关于高级调试技巧的部分，例如如何利用硬件断点和示波器探头来同步捕获DSP内部状态和外部物理信号，以排除难以定位的时序错误。这部分内容非常具体，简直就是一份操作手册。这本书的价值在于，它真正做到了理论指导实践，实践反哺理论的良性循环，它教会我的不仅仅是“如何编程”，更是“如何像一个合格的嵌入式系统架构师那样思考”。这份对细节的执着和对全局观的培养，是这本书最宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容的前瞻性上做得相当出色，它没有沉湎于过时的技术细节，而是着力于培养读者的“设计思维”。我印象最深的是关于软件定义无线电（SDR）和高性能滤波器的章节。作者并非只是罗列一堆现成的滤波器设计公式，而是巧妙地将算法效率与硬件资源的消耗紧密地联系起来，教导读者如何根据功耗预算和实时性要求来裁剪和选择最优的算法。这种贴合实际工程约束的讨论，极大地提高了这本书的实用价值。说实话，很多参考书在讲完理论后就戛然而止，但这本书却在很多关键节点提供了“如果资源受限怎么办？”、“如何利用硬件加速特性？”的应对策略。这使得这本书不仅仅是一本理论手册，更像是一本顶尖工程师的实战经验总结，对于希望从“会用”到“精通”的工程师群体，具有无可替代的价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和设计风格，给我一种非常沉稳、可靠的专业书籍的感觉，它不是那种花里胡哨、试图用鲜艳色彩来吸引眼球的读物，而是专注于知识的纯粹传递。我喜欢它那种严谨的学术氛围，每一个定义、每一个定理的引入都显得水到渠成，没有丝毫的牵强附会。尤其是在讲解模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的参数对最终系统精度的影响时，书中通过建立一套严密的误差模型，展示了如何量化这些非理想因素。这种自上而下的系统分析方法，极大地提升了我对整个信号链条的宏观把握能力。它不是零散的知识点堆砌，而是构建了一个完整的知识框架，让你清楚地知道每个模块在整个系统中扮演的角色和相互制约的关系，读起来感觉非常踏实和有条理。

评分☆☆☆☆☆

读完这本关于信号处理核心技术的书，我的整体感受是，它在深度和广度上都达到了一个很高的水准，尤其在对最新一代DSP架构的介绍上，体现出了作者紧跟时代前沿的专业素养。书中对流水线技术、并行处理单元的工作机制做了非常细致的剖析，这一点对于那些想深入理解处理器内部如何榨取性能的读者来说，是无价之宝。我注意到，作者在描述乘累加（MAC）单元的操作时，不仅解释了其功能，还详细对比了不同代际产品在延迟和吞吐量上的差异，这种对比分析的深度，远超一般教材的泛泛而谈。更值得称赞的是，它没有回避那些常常被教科书刻意弱化的“坑点”，比如中断处理的抖动问题、内存访问冲突的规避策略，这些都是实际项目中最头疼的地方。这本书像一本“避雷指南”，让工程师在实际部署前就能预见到潜在的陷阱。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是业界的福音，内容组织得太有条理了！我特别欣赏作者在讲解复杂的理论时，总是能找到那个最贴切、最直观的类比，让人一下子茅塞顿开。比如，对于傅里叶变换这种抽象的概念，书中通过大量的图示和实际的工程案例来铺陈，而不是堆砌公式，这对于初学者来说简直是救命稻草。我记得我以前啃其他教材时，经常会卡在一些关键的数学推导上，搞得自己信心全无。但这本书不同，它仿佛有一个耐心的导师在旁边，一步步引导你理解背后的逻辑，而不是简单地告诉你“这是结论”。它不仅仅停留在“是什么”的层面，更深入地探讨了“为什么”和“怎么用”。特别是关于实时系统设计和嵌入式平台上的优化技巧，那部分内容写得极其精炼且富有实操性，读完后感觉手里真的多了一把解决实际问题的利器。我对它那种将理论深度与工程实践完美结合的叙事方式，给予最高度的肯定。