DSP控制器原理与应用技术(工业和信息化部“十二五”规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姚睿，付大丰，储剑波 著

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• 通信
• 滤波算法

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115362773

商品编码：29729163887

包装：平装

出版时间：2014-08-01

基本信息

书名：DSP控制器原理与应用技术(工业和信息化部“十二五”规划教材)

定价：39.00元

作者：姚睿,付大丰,储剑波

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2014-08-01

ISBN：9787115362773

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书选择TI C2000中32位浮点处理器TMS320F28335为例，全面介绍了DSP控制器的原理与应用技术。全书共分8章，系统地讲述了DSP的基本概念、硬件基础、软件开发基础、基本外设及其应用开发方法、常用控制类和通信类外设模块原理及其应用开发方法、应用系统设计方法，以及基于Proteus的DSP系统设计与仿真方法。全书内容详实，通俗易懂，章节安排符合DSP开发流程，结构合理、重点突出、应用实例丰富。每章配有内容提要，附有习题与思考题，便于教学与自学。通过本书的学习，读者可以由浅入深地掌握DSP控制器原理与开发应用技术。

本书可作为普通高等院校相关专业研究生、高年级本科学生的DSP控制器原理与技术应用类课程教材，也可供科技人员自学时参考。

目录

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章 绪论1
1.1 概述1
1.1.1 数字信号处理及其实现方法1
1.1.2 DSP的主要特点2
1.2 DSP的发展及应用3
1.2.1 DSP的发展3
1.2.2 DSP的典型应用4
1.3 DSP应用系统及其设计开发5
1.3.1 DSP应用系统的构成5
1.3.2 DSP应用系统的设计方法5
1.4 典型DSP简介6
1.4.1 市场上DSP概况6
1.4.2 TI的DSP处理器概况6
1.4.3 TMS320C2000系列DSP控制器7
1.5 TMS320F28335 DSP控制器简介9
1.5.1 TMS320F28335芯片封装和引脚9
1.5.2 TMS320F28335 DSP控制器性能概述10
1.6 DSP控制器的基本原理和学习方法11
习题与思考题12
第2章 硬件基础13
2.1 内部功能结构13
2.1.1 总体结构及功能模块概述13
2.1.2 总线结构与流水线14
2.2 中央处理单元16
2.2.1 C28x CPU执行单元16
2.2.2 C28x CPU兼容模式18
2.2.3 C28x CPU寄存器组18
2.2.4 浮点处理单元FPU及其寄存器组21
2.3 存储器与存储空间22
2.3.1 存储空间映射22
2.3.2 片内存储器配置22
2.3.3 外部存储器接口24
2.4 时钟源模块24
2.4.1 概述24
2.4.2 各子模块及其控制25
2.5 电源与系统复位30
2.5.1 供电电源30
2.5.2 系统复位30
习题与思考题30
第3章 软件开发基础32
3.1 DSP软件开发流程32
3.2 汇编程序开发基础33
3.2.1 寻址方式与指令系统33
3.2.2 公共目标文件格式36
3.2.3 汇编程序开发40
3.3 C/C 程序开发基础42
3.3.1 TMS320x28xx C/C 优化编译器42
3.3.2 C/C 编程基础44
3.4 C/C 和汇编混合编程48
3.4.1 C/C 编译器运行环境48
3.4.2 C/C 和汇编接口52
3.4.3 混合编程方法53
3.5 集成开发环境及其应用57
3.5.1 集成开发环境简介57
3.5.2 DSP应用程序开发调试示例60
3.5.3 程序烧写66
3.5.4 通用扩展语言（GEL）简介66
3.5.5 DSP/BIOS工具简介67
3.6 基于示例模板的驱动程序开发67
3.6.1 驱动程序开发包简介67
3.6.2 外设寄存器访问的硬件抽象层方法68
3.6.3 片内外设驱动程序示例文件模板71
3.6.4 驱动程序设计方法72
习题与思考题72
第4章 基本外设及其应用开发75
4.1 通用数字输入/输出（GPIO）模块75
4.1.1 GPIO模块结构与工作原理75
4.1.2 GPIO寄存器76
4.1.3 GPIO模块应用示例80
4.2 中断管理系统83
4.2.1 中断管理系统概述83
4.2.2 各级中断及其管理84
4.2.3 中断响应过程87
4.2.4 中断向量表及其映射与描述88
4.3 CPU定时器92
4.3.1 CPU定时器结构与工作原理92
4.3.2 CPU定时器的寄存器92
4.3.3 CPU定时器中断示例93
习题与思考题94
第5章 控制类外设及其应用开发96
5.1　增强脉宽调制（ePWM）模块96
5.1.1　ePWM模块结构及工作原理96
5.1.2　ePWM各子模块及其控制98
5.1.3 ePWM应用示例109
5.1.4 高精度脉宽调制模块111
5.2 增强捕获（eCAP）模块112
5.2.1 捕获模式下结构及工作原理113
5.2.2 APWM模式下结构及工作原理114
5.2.3 eCAP中断控制115
5.2.4 eCAP模块的寄存器115
5.2.5 eCAP应用示例116
5.3 增强正交编码脉冲（eQEP）模块119
5.3.1 光电编码器工作原理119
5.3.2 eQEP模块结构及工作原理120
5.3.3 eQEP子模块及其控制120
5.3.4 eQEP中断控制129
5.3.5 eQEP应用示例130
5.4 模/数转换（ADC）模块134
5.4.1 ADC模块结构及工作原理134
5.4.2 ADC模块的寄存器141
5.4.3 ADC模块应用示例144
习题与思考题145
第6章 通信类外设及其应用开发148
6.1　串行通信（SCI）模块148
6.1.1　SCI模块的结构与工作原理148
6.1.2 SCI模块的寄存器154
6.1.3 SCI模块应用示例158
6.2　串行外设（SPI）模块160
6.2.1　SPI模块结构与工作原理160
6.2.2 SPI模块的寄存器163
6.2.3 SPI模块应用示例166
6.3 增强控制器局域网（eCAN）模块168
6.3.1 CAN总线及CAN帧格式168
6.3.2 eCAN结构与工作原理168
6.3.3 eCAN模块的寄存器169
6.3.4 eCAN模块的操作控制176
6.3.5 eCAN模块应用示例180
6.4 多通道缓冲串口（McBSP）模块182
6.4.1 McBSP的结构与工作原理182
6.4.2 McBSP寄存器185
6.4.3 McBSP模块应用示例189
6.5 I2C总线模块192
6.5.1 I2C总线的构成及信号类型192
6.5.2 I2C总线模块结构与工作原理192
6.5.3 I2C总线模块的寄存器193
6.5.4 I2C总线模块应用示例196
习题与思考题200
第7章 DSP应用系统设计201
7.1 DSP小系统设计201
7.1.1 电源电路设计201
7.1.2 复位电路设计204
7.1.3 时钟电路设计205
7.1.4 JTAG接口电路设计205
7.1.5 3.3V和5V混合逻辑系统接口设计205
7.1.6 外部存储器扩展206
7.2 模数接口电路设计207
7.2.1 片内ADC模块输入保护电路设计208
7.2.2 并行ADC接口电路设计209
7.2.3 并行DAC接口电路设计210
7.2.4 扩展并行接口的访问211
7.3 串行数据通信接口电路设计212
7.3.1 串行通信接口（SCI）212
7.3.2 串行外设接口（SPI）212
7.3.3 CAN总线控制器接口213
7.3.4 I2C日历时钟电路设计213
7.4 人机接口及显示电路设计217
7.4.1 键盘接口电路217
7.4.2 LED显示电路218
7.4.3 LCD及其接口电路222
7.5 永磁同步电机DSP控制系统设计225
7.5.1 永磁同步电机的数学模型225
7.5.2 基于DSP的永磁同步电动机矢量控制系统设计227
习题与思考题237
第8章 基于Proteus的DSP系统设计与仿真238
8.1 Proteus开发环境简介238
8.1.1 Proteus的软件组成238
8.1.2 Proteus ISIS基本操作239
8.2 Proteus ISIS原理图设计241
8.2.1 智能原理图输入流程241
8.2.2 原理图绘制常用工具241
8.2.3 Proteus VSM虚拟系统模型244
8.3 DSP系统设计与仿真244
8.3.1 设计示例245
8.3.2 仿真示例251
习题与思考题252
附录 176引脚LQFP封装F28335引脚功能分配和描述253
参考文献259

作者介绍

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文摘

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序言

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数字信号处理（DSP）控制器原理与应用技术——解锁工业智能化的核心引擎 在当今科技飞速发展的时代，数字信号处理（DSP）技术已成为推动各行各业创新与升级的关键驱动力。从通信、消费电子到汽车电子、医疗设备，再到日益重要的工业自动化领域，DSP芯片强大的实时计算和数据处理能力，正以前所未有的深度和广度渗透并重塑着现代科技的面貌。尤其是在工业领域，“中国制造2025”和“工业4.0”等战略的深入推进，对生产过程的智能化、自动化和精细化提出了更高的要求，而DSP控制器正是实现这些目标的核心技术之一。 本书旨在为广大读者，特别是高等院校的师生、工业界的研发工程师、技术爱好者以及相关领域的从业人员，提供一个全面、深入且极具实践指导意义的学习平台。本书并非仅仅罗列技术概念，而是力求将DSP控制器从基础原理到实际应用的整个链条有机地串联起来，帮助读者真正掌握这一颠覆性技术的精髓。 核心原理：洞悉DSP的强大心脏 本书的首要目标是为读者构建坚实的理论基础。我们将从数字信号处理的基本概念入手，解释什么是数字信号，为何需要进行数字处理，以及DSP技术相较于传统模拟信号处理的优势所在。接着，我们将深入剖析DSP控制器的核心架构。这部分内容将详细介绍DSP芯片的独特设计，包括其高性能的算术逻辑单元（ALU）、特殊的指令集（如MAC指令）、多级流水线技术、 DMA（直接内存访问）控制器、中断系统以及其特有的内存组织结构（如Harvard架构或Modified Harvard架构）。理解这些架构特性，是掌握DSP强大处理能力的关键。 我们将详细阐述DSP控制器中的关键算法和处理单元。这包括但不限于： 有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器： 深入讲解滤波器的设计原理、系数计算方法（如窗函数法、最小二乘法、频率采样法等）以及在实际应用中的滤波器实现，例如低通、高通、带通、带阻滤波器的具体设计与代码实现。 离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）： 阐述DFT的数学基础，以及FFT算法如何极大地提高计算效率。我们将探讨不同FFT算法的原理、计算量分析以及在频谱分析、信号调制解调等领域的应用。 自适应滤波器： 介绍LMS（最小均方）算法、RLS（递归最小二乘）算法等，以及它们在噪声消除、回声抵消、信道均衡等方面的强大威力。 统计信号处理： 讲解信号的统计特性（均值、方差、自相关函数、功率谱密度等），以及如何利用这些特性进行信号估计、检测和分类。 调制与解调技术： 介绍AM、FM、ASK、FSK、PSK、QAM等基本调制解调原理，以及DSP在实现这些技术中的高效性。 此外，本书还会重点关注DSP控制器在执行这些复杂运算时的效率优化策略，包括指令集的使用、汇编语言编程技巧、以及如何利用DSP的硬件加速功能来最大限度地提升处理速度。 关键技术：解锁DSP的实际应用能力 在掌握了DSP的核心原理之后，本书将着力于DSP控制器在实际工程中的应用技术。这部分内容强调理论与实践的结合，旨在让读者能够将所学知识转化为解决实际问题的能力。 DSP开发环境与工具链： 详细介绍主流DSP厂商（如TI、ADI、NXP等）提供的开发环境（IDE）、编译器、调试器、仿真器等工具链的使用方法。从项目创建、代码编写、编译链接，到下载调试，将提供详实的步骤指导。 硬件接口与外设： DSP控制器通常需要与各种外部设备进行交互。本书将详细讲解DSP与ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、PWM（脉冲宽度调制）发生器、定时器、串行通信接口（如SPI、I2C、UART）、并行接口、以太网接口、USB接口等关键外设的连接与编程。理解这些接口的原理和控制方式，是实现DSP与传感器、执行器、通信模块等进行信息交互的基础。 实时操作系统（RTOS）与任务调度： 在复杂的嵌入式系统中，RTOS扮演着至关重要的角色。本书将介绍RTOS的基本概念（任务、信号量、互斥锁、消息队列等），以及如何在DSP平台上移植和使用RTOS，实现多任务并发、资源共享和高效的实时控制。 嵌入式系统设计与优化： 探讨DSP在嵌入式系统中的整体设计思路，包括系统架构设计、功耗优化、内存管理、中断处理策略以及性能调试与优化技巧。 应用实例：工业智能化的实践蓝图 理论学习与技术掌握的最终目的是为了应用。本书的最后一部分，也是最精彩的一部分，将聚焦于DSP控制器在工业领域各个细分方向的实际应用案例。这些案例不仅具有典型性，更蕴含着作者在实际工程开发中的经验总结。 工业电机驱动与控制： 深入讲解如何利用DSP实现高性能的电机控制算法，如矢量控制（FOC）、直接转矩控制（DTC）等。涵盖永磁同步电机（PMSM）、交流感应电机（ACIM）等多种电机类型。讨论PWM生成、电流采样、速度与位置反馈等关键环节，以及如何通过DSP实现精确的速度、转矩和位置控制，从而提高生产效率、降低能耗。 工业通信与网络： 介绍DSP在工业现场总线（如CAN、EtherCAT、Profibus）中的应用，以及如何利用DSP实现高效的数据采集、传输和协议处理。探讨DSP在工业物联网（IIoT）中的角色，如何连接传感器、执行器，并与云端或本地服务器进行通信。 工业测量与检测： 讲解DSP在各类工业传感器信号处理中的应用，如温度、压力、位移、流量、力等传感器的信号采集、滤波、校准和数字转换。探讨DSP在图像处理和机器视觉中的应用，用于产品的缺陷检测、尺寸测量、目标识别等。 电力电子与新能源： 阐述DSP在电力变换器（如逆变器、变流器）、开关电源、不间断电源（UPS）以及太阳能逆变器、风力发电机控制等领域的应用。强调DSP在提高电力转换效率、稳定输出、保护功能以及实现能量管理方面的关键作用。 工业自动化与过程控制： 结合PID控制算法，讲解DSP如何实现精确的温度、压力、液位等工业过程参数的闭环控制。探讨DSP在PLC（可编程逻辑控制器）设计、运动控制、机器人控制等方面的应用，展示其在构建高度自动化生产线中的核心地位。 本书的每一个应用案例都将遵循“原理-实现-优化”的逻辑，从具体问题的提出，到DSP控制器的选型与硬件设计，再到软件算法的实现与调试，直至最终的性能优化，为读者提供一个完整的解决方案。我们将力求案例的典型性和实用性，让读者在学习理论知识的同时，也能获得宝贵的工程实践经验。 面向读者与学习目标 本书面向的读者群体广泛，包括但不限于： 高等院校电子工程、自动化、计算机科学与技术等专业的研究生和本科生： 为学生提供系统、深入的DSP理论知识和实践技能，为未来的科研和工程工作打下坚实基础。 工业界的研发工程师、嵌入式系统设计师、自动化工程师： 帮助工程师快速掌握DSP控制器技术，解决实际工程问题，提升产品性能，加速产品开发周期。 技术爱好者和自学者： 为对DSP技术感兴趣的学习者提供一个易于理解且内容丰富的入门和进阶指导。 通过学习本书，读者将能够： 深刻理解DSP控制器的基本原理、架构和工作机制。 掌握数字信号处理的核心算法和在DSP上的实现方法。 熟练运用主流DSP开发工具链进行项目开发和调试。 理解DSP与各种硬件外设的接口原理和编程技巧。 掌握在DSP平台上进行实时系统设计和优化的方法。 深入了解DSP控制器在工业自动化、通信、电力电子等领域的典型应用，并能独立分析和设计相关系统。 本书不仅仅是一本教材，更是一本赋能读者的工具书，一本引领工业智能化未来的实践指南。我们相信，通过对本书内容的系统学习和深入实践，读者将能够深刻理解DSP控制器在现代工业中的核心价值，并能有效地将其应用于自身的学习、研究和工程实践中，共同推动工业技术的进步与发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性简直超出了我的预期，完全符合“应用技术”这四个字的要求。我通常很反感那些只停留在数学推导层面而缺乏实际案例支撑的教材，但这本书在这方面做得非常出色。每一个章节的末尾，或者关键算法介绍之后，都会紧跟着一个或多个具体的应用案例分析，比如音频滤波器的实现、电机控制中的PID算法优化等等。这些案例不仅提供了算法的伪代码或C语言片段，更重要的是，它深入探讨了如何将这些代码移植到实际的DSP开发环境中去调试和优化，涉及到中断服务程序的设计、内存映射、以及特定指令集的利用效率等硬核内容。对于那些渴望将理论快速转化为生产力的人来说，这本书就像是一本详细的“操作手册”加“故障排除指南”，而不是一本空洞的“理论百科”。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的逻辑组织结构感到非常满意，它不是简单地罗列知识点，而是构建了一个严密的知识体系。开篇对于数字信号处理的基本概念回顾得恰到好处，没有过度纠缠于已经被无数教材讲烂的基础，而是迅速将重点聚焦到了“控制器”这一核心应用上。随后，作者很巧妙地将理论算法的学习与具体的硬件实现平台（比如某些主流DSP芯片的架构）进行了绑定，这种“知其所以然”的教学方式，比单纯讲算法原理要实在得多。我特别欣赏它对实时性、资源约束等工程实际问题的关注，很多教材只谈理想情况下的最优解，而这本书则会告诉你，在有限的资源下，如何权衡精度和速度，做出最实用的工程决策。这种由浅入深、层层递进的叙事方式，让初学者不会感到迷茫，有经验的工程师也能从中找到新的思考角度。

评分☆☆☆☆☆

这套书的排版和印刷质量相当不错，纸张的质感拿在手里很舒服，字体大小适中，阅读起来眼睛不累。尤其值得称赞的是，书中那些复杂的数学公式和电路图都清晰无比，线条锐利，标注一目了然。对于我们这些需要长时间面对技术资料的工程师来说，这种细节上的用心真的能大大提升学习效率。我记得有一次为了理解一个采样保持电路的转换过程，翻阅了好几家资料，只有这本教材里对应的图示能让我瞬间抓住核心要点。作者在图文编排上显然是下了大功夫的，理论推导和实际应用框图穿插得非常自然，不会让人感觉生硬地从理论跳到实践。而且，很多关键概念旁边的注释都非常精炼到位，避免了冗长拖沓的描述，直击痛点。总而言之，从物理媒介的角度来看，这绝对是一本值得收藏和反复翻阅的工具书，不是那种看完一遍就想扔掉的快餐读物。

评分☆☆☆☆☆

作者在处理复杂概念时的叙述风格非常独特，带有一种老派工程师特有的严谨与务实，少了一些花哨的修饰词，多的是实实在在的数据和原理剖析。例如，在讲解有限脉冲响应（FIR）滤波器设计时，它并没有止步于窗口函数的简单介绍，而是深入探讨了不同窗口函数在过渡带衰减和通带纹波之间的权衡，并用直观的图表展示了它们对系统稳定性的潜在影响。阅读过程中，我感觉自己仿佛不是在读一本教材，而是在听一位经验丰富的项目负责人讲解项目难点。这种风格使得信息传递的效率极高，即便是初次接触这些高阶滤波技术的读者，也能感受到其背后的工程哲学——在任何时候，我们都要对设计的后果负责。

评分☆☆☆☆☆

最让我感到惊喜的是这本书对“工业和信息化部‘十二五’规划教材”这一背景的真正贯彻。它体现出的不仅仅是技术的前沿性，更是对国家工业化标准和未来人才需求的深刻洞察。书中所选取的案例和技术路线，明显倾向于那些在当前国内制造业升级中急需的领域，比如高精度运动控制和工业物联网中的数据预处理。它不像一些翻译过来的教材那样，其应用背景完全脱离本土的产业生态。这种本土化的深度融合，使得我们应用这些知识时，能够更好地对接国内现有的工业标准和规范，减少了知识迁移的“水土不服”现象。可以说，这本书不仅是技术指南，更像是对未来几年国内相关技术人才能力画像的一个清晰描绘。