DSP芯片的原理與開發應用(第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張雄偉，陳亮，徐光輝 著

圖書標籤:

• DSP
• 數字信號處理
• 芯片
• 嵌入式係統
• 開發
• 應用
• 通信
• 控製
• 算法
• 第三版

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787505384286

商品編碼：29729193445

包裝：平裝

齣版時間：2003-02-01

基本信息

書名：DSP芯片的原理與開發應用(第3版)

定價：39.00元

作者：張雄偉,陳亮,徐光輝

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2003-02-01

ISBN：9787505384286

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版次：1

裝幀：平裝

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商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書首先介紹瞭廣泛應用的DSP芯片的基本結構和特徵，以及定點和浮點DSP處理中的一些關鍵問題；其次介紹瞭目前應用*廣的TI DSP芯片中的TMS320C5000係列及其硬件結構、匯編指令和尋址方式；然後介紹瞭基於C和匯編語言的開發方法、能過三個應用係統介紹瞭定點和浮點DSP芯片的開發過程，較為詳細介紹瞭DSP係統的軟硬件設計方法，通過三個應用係統介紹瞭定點和浮點DSP芯片的開發過程，並介紹瞭數字濾波器和FFT等常用數字信號處理算法的DSP實現；*後，為便於教學之用，提供瞭DSP實驗指導

內容提要

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本書由淺入深、全麵係統地介紹瞭DSP芯片的基本原理、開發和應用。首先介紹瞭廣泛應用的DSP芯片的基本結構和特徵，以及定點和浮點DSP處理中的一些關鍵問題；其次介紹瞭目前應用廣的TI DSP芯片中的TMS320C5000係列及其硬件結構、匯編指令和尋址方式；然後介紹瞭基於C和匯編語言的開發方法、能過三個應用係統介紹瞭定點和浮點DSP芯片的開發過程，較為詳細介紹瞭DSP係統的軟硬件設計方法，通過三個應用係統介紹瞭定點和浮點DSP芯片的開發過程，並介紹瞭數字濾波器和FFT等常用數字信號處理算法的DSP實現；後，為便於教學之用，提供瞭DSP實驗指導。
本書的目的是使讀者瞭解DSP芯片的基本原理和常用DSP芯片的應用，熟悉DSP芯片開發工具及使用，掌握DSP係統的軟硬件設計和應用係統開發方法，具備獨立從事DSP應用開發的能力。
本書內容全麵、舉例豐富、實用性強，可作為通信和電子專業研究生和高年級大學生的教材以及DSP芯片應用人員的培訓教訓，對於從事DSP芯片開發應用的科技人員和高校教師也具重要的參考價值。

目錄

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章概述第2章DSP芯片的基本結構和特徵第3章DSP芯片的定點運算第4章DSP芯片的浮點運算第5章TMS320C5000係列DSP芯片的硬件結構第6章TMS320C5000DSP芯片的匯編語言第7章公共目標文件格式——COFF第8章DSP芯片的開發工具及應用第9章CCS集成開發環境的特徵環境的特徵及使用0章基於C語言的DSP芯片開發1章基於C和匯編語言混閤的DSP芯片開發2章DSP小硬件係統的設計3章DSP硬件係統的接口設計4章DSP係統的軟件設計5章DSP芯片應用開發實例6章數字濾波器的DSP實現7章FFT算法的DSP實現8章DSP應用實驗指導附錄A常用DSP芯片的引腳圖附錄BTMS320C54x匯編語言指令集附錄CSEED係列DSP開發係統簡介

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理（DSP）芯片的原理與開發應用（第三版）》 內容簡介 本書是一本係統介紹數字信號處理（DSP）芯片原理、架構、指令集、開發環境以及實際應用技術的專業技術書籍。本書共分為三個部分，涵蓋瞭DSP芯片從基礎理論到實際開發的完整流程。 第一部分：DSP芯片基礎理論與核心技術 本部分深入剖析瞭DSP芯片的設計理念、關鍵技術以及其在數字信號處理領域的獨特優勢。 第一章：數字信號處理概述 本章將首先迴顧數字信號處理（DSP）的基本概念，包括模擬信號與數字信號的區彆，采樣、量化、編碼等數字化過程。 詳細介紹離散時間信號與係統（DTDS）的基本理論，如Z變換、離散傅裏葉變換（DFT）、快速傅裏葉變換（FFT）等核心算法，以及這些算法在信號分析、濾波、調製解調等方麵的應用。 闡述DSP在現代科技中的重要地位，例如通信、音頻、視頻、圖像處理、雷達、醫療儀器等領域。 引入DSP芯片的概念，解釋為何需要專門的DSP芯片來高效處理實時信號，以及其與通用微處理器（MPU）和微控製器（MCU）在架構和性能上的根本差異。 探討DSP處理流程的典型模型，包括信號采集、預處理、核心算法處理、後處理及輸齣等環節。 第二章：DSP芯片的體係結構 本章聚焦於DSP芯片的核心——其獨特的體係結構。我們將從宏觀到微觀，全麵解析DSP芯片的設計精髓。 哈佛（Harvard）與改進型哈佛（Modified Harvard）體係結構： 詳細解釋這兩種體係結構如何通過分離指令存儲器和數據存儲器，以及獨立的總綫，極大地提高瞭指令執行效率和數據訪問速度。我們將通過圖示和對比，清晰地展示其優勢。 指令集架構（ISA）： 介紹DSP芯片指令集的特點，包括單周期指令、MAC（乘纍加）指令、飽和算術指令、位操作指令等，這些指令專門為DSP算法優化，能夠在一個或幾個時鍾周期內完成復雜運算。 算術邏輯單元（ALU）： 深入講解DSP芯片中ALU的設計，特彆是其支持快速乘法和纍加運算的能力，這是DSP性能的關鍵。 專用硬件加速器： 探討DSP芯片中常見的硬件加速單元，如DMA控製器、濾波器硬件、FFT硬件等，這些單元能夠並行處理特定的信號處理任務，進一步提升整體性能。 流水綫（Pipelining）技術： 解釋DSP芯片如何利用指令流水綫來提高吞吐量，通過將指令執行分解為多個階段，實現指令的重疊執行。 存儲器結構與尋址模式： 詳細介紹DSP芯片內部存儲器的組織方式，如程序存儲器、數據存儲器、緩存（Cache）等，以及其支持的各種尋址模式（如圓形緩衝、位反轉尋址等），這些對於高效數據訪問至關重要。 外部接口： 概述DSP芯片常見的外部接口，如ADC/DAC接口、串行接口（SPI, I2C）、並行接口、高速通信接口（如TDM, McBSP）等，以及它們在連接傳感器、外部設備和與其他處理器通信中的作用。 第三章：DSP芯片的關鍵技術與性能優化 本章將進一步深入探討影響DSP芯片性能的關鍵技術，並介紹實現性能優化的策略。 乘纍加（MAC）單元： 詳細解析MAC單元的工作原理，包括其實現的高精度乘法器和纍加器，以及其在DSP算法（如捲積、相關、濾波器實現）中的核心作用。 飽和算術（Saturation Arithmetic）： 解釋飽和算術的概念及其在DSP中的應用，特彆是在處理信號幅度超齣錶示範圍時，避免溢齣導緻的結果錯誤。 流水綫衝突與解決： 深入分析DSP芯片流水綫執行過程中可能齣現的衝突（如數據依賴、控製依賴），以及各種解決技術，如延遲槽（Delay Slot）、分支預測等。 中斷處理與實時性： 講解DSP芯片的中斷機製，包括中斷嚮量、中斷優先級、中斷響應時間等，以及如何利用中斷來處理外部事件和保證信號處理的實時性。 功耗管理： 探討DSP芯片的功耗特性，以及各種低功耗設計技術和軟件優化策略，以滿足嵌入式係統對能效的要求。 並行處理能力： 介紹DSP芯片如何通過多核、SIMD（單指令多數據）等技術實現並行處理，提高計算效率。 內存管理單元（MMU）與緩存（Cache）策略： 討論MMU和Cache在提高數據訪問速度和管理內存方麵的作用。 第二部分：DSP芯片的開發環境與工具鏈 本部分詳細介紹DSP芯片的軟件開發流程，包括編程語言、開發工具、調試技術以及仿真環境。 第四章：DSP軟件開發基礎 DSP開發流程概述： 介紹從需求分析、算法設計、代碼實現、編譯鏈接、燒錄調試到最終産品集成的完整軟件開發流程。 編程語言的選擇： 詳細討論在DSP開發中常用的編程語言，包括C語言、匯編語言。重點分析C語言在DSP開發中的優勢，如代碼的可移植性、易讀性，以及如何利用C語言實現高效的DSP算法。同時，闡述匯編語言在性能關鍵環節的優化作用，以及C語言與匯編語言的結閤使用。 編譯器與優化技術： 介紹DSP編譯器的工作原理，包括詞法分析、語法分析、中間代碼生成、代碼優化和目標代碼生成。深入講解各種編譯器優化選項（如循環優化、函數內聯、寄存器分配、常量摺疊等），以及它們如何影響代碼的執行效率和大小。 鏈接器與目標文件： 解釋鏈接器在將多個目標文件和庫文件組閤成可執行映像文件中的作用，包括符號解析、地址分配等。介紹程序存儲區（.text）、數據存儲區（.data, .bss）等概念。 DSP匯編語言基礎： 針對特定DSP架構，介紹其匯編語言的指令格式、尋址方式、寄存器使用規則，以及如何通過匯編語言實現對硬件的精細控製和性能優化。 第五章：DSP開發工具鏈 集成開發環境（IDE）： 介紹主流DSP廠商提供的集成開發環境，如TI的Code Composer Studio (CCS)、Analog Devices的CrossCore Embedded Studio (CCES)等。講解IDE的功能，包括代碼編輯器、編譯器、調試器、仿真器接口、工程管理等。 調試工具與技術： 詳細介紹DSP芯片的調試工具，包括在綫仿真器（JTAG/BDM）、邏輯分析儀、示波器等。講解常用的調試技術，如設置斷點、單步執行、觀察變量、內存監視、寄存器查看、代碼覆蓋率分析等。 仿真器與硬件加速器： 介紹仿真器（Emulator）和硬件加速器（如FPGA原型開發闆）在DSP開發中的作用，它們能夠加速開發過程，方便算法驗證和性能測試。 性能分析工具： 介紹用於分析DSP程序性能的工具，如性能計數器、代碼剖析工具（Profiler），幫助開發者識彆性能瓶頸。 庫函數與驅動程序： 介紹DSP廠商提供的DSP庫（如數學庫、信號處理庫、通信庫）和外設驅動程序，以及如何有效地使用這些庫來加速開發。 第六章：DSP軟件調試與優化 常見軟件調試技巧： 總結在DSP開發過程中可能遇到的常見問題，如內存訪問錯誤、指針越界、死鎖、中斷衝突、實時性問題等，並提供相應的調試方法和技巧。 性能分析與瓶頸識彆： 演示如何利用性能分析工具，如代碼剖析器（Profiler），來識彆DSP程序中的性能瓶頸，例如計算密集型函數、內存訪問延遲等。 代碼優化策略： 結閤具體算法和硬件特性，講解如何對C語言和匯編語言代碼進行優化，以提高執行速度、降低功耗、減小代碼尺寸。包括算法級的優化、數據結構的選擇、循環展開、流水綫優化、寄存器使用優化、內存訪問優化等。 中斷服務程序（ISR）的優化： 強調ISR對係統實時性的重要性，介紹如何編寫高效、快速的ISR，以及如何避免ISR中的復雜計算和長時間操作。 任務調度與實時操作係統（RTOS）： 探討在復雜的DSP應用中，如何使用實時操作係統（RTOS）來管理多任務、實現任務間的同步與通信，以及保證係統的實時性。 硬件協同優化： 講解如何根據DSP芯片的硬件特性，設計和編寫能夠充分利用其專用硬件加速器（如MAC單元、DMA）的代碼，以達到最佳性能。 第三部分：DSP芯片的典型應用與案例分析 本部分將通過一係列實際應用場景，展示DSP芯片在各個領域的強大能力，並引導讀者將所學知識付諸實踐。 第七章：通信係統中的DSP應用 調製解調技術： 詳細介紹DSP在現代通信係統中的核心作用，如數字信號的調製與解調。講解ASK、FSK、PSK、QAM等調製方式的DSP實現原理，以及FFT、IFFT等算法在OFDM（正交頻分復用）通信中的應用。 信道編碼與解碼： 闡述DSP在信道編碼（如捲積碼、Turbo碼、LDPC碼）和解碼（如Viterbi算法）中的應用，以提高通信的可靠性。 濾波器設計與實現： 介紹FIR（有限脈衝響應）和IIR（無限脈衝響應）濾波器的設計原理，以及如何在DSP芯片上高效實現數字濾波器，用於信號的抗混疊、去噪、均衡等。 自適應濾波： 講解自適應濾波器的概念，如LMS（最小均方）算法，及其在迴聲消除、噪聲抑製、信道均衡等方麵的應用。 軟件定義無綫電（SDR）： 介紹DSP在SDR技術中的核心地位，如何利用DSP強大的計算能力實現靈活的無綫通信係統的硬件功能軟件化。 具體通信場景分析： 以手機通信（如4G/5G基帶處理）、Wi-Fi、藍牙等為案例，分析DSP在其中的具體應用。 第八章：音頻與視頻處理中的DSP應用 數字音頻信號處理： 講解DSP在音頻領域的核心技術，如MP3、AAC等音頻編碼/解碼，音頻特效（如混響、均衡、降噪），以及語音識彆、語音閤成。 音頻采樣率轉換、比特深度轉換。 音效增強與空間音頻技術。 數字視頻信號處理： 闡述DSP在視頻領域的作用，如JPEG、MPEG等視頻編碼/解碼，視頻圖像的增強（如銳化、去噪、色彩校正），以及運動估計、幀內/幀間預測等視頻壓縮算法的關鍵環節。 視頻分辨率提升（Upscaling）與降噪。 流媒體技術中的DSP應用。 案例分析： 以數字電視、高清播放器、智能音箱、音頻工作站等産品為例，深入分析DSP在其中的關鍵技術實現。 第九章：圖像與計算機視覺中的DSP應用 數字圖像處理基礎： 介紹圖像的數字化錶示，像素操作，基本的圖像增強技術，如亮度/對比度調整、直方圖均衡化。 圖像濾波與邊緣檢測： 講解各種圖像濾波算法（如高斯濾波、中值濾波），以及邊緣檢測算法（如Sobel、Canny算子）在DSP上的實現。 特徵提取與匹配： 闡述DSP在SIFT、SURF等特徵提取算法中的應用，以及它們在圖像識彆、目標跟蹤中的作用。 計算機視覺基礎算法： 介紹DSP在圖像分割、形態學操作、幾何變換（如鏇轉、縮放）等方麵的應用。 深度學習與AI在DSP上的部署： 探討如何將輕量級的神經網絡模型部署在DSP芯片上，實現實時的人臉識彆、物體檢測、姿態估計等計算機視覺任務。 典型應用： 以安防監控、工業視覺檢測、自動駕駛中的感知模塊、智能手機的攝像頭算法等為例，分析DSP在其中的具體作用。 第十章：其他領域DSP應用與未來展望 醫療電子中的DSP應用： 介紹DSP在心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）、超聲波成像、醫學影像處理（如CT、MRI）等領域的應用，強調其在信號監測、分析和成像中的關鍵作用。 工業控製與儀器儀錶： 闡述DSP在電機控製、傳感器數據采集與處理、精密儀器測量、過程控製係統中的應用，突齣其實時性和高精度處理能力。 汽車電子中的DSP應用： 介紹DSP在ADAS（高級駕駛輔助係統）中的雷達信號處理、音頻係統、發動機控製單元（ECU）等方麵的應用。 嵌入式係統中的DSP： 總結DSP芯片在各種嵌入式係統中的通用性，以及與其他處理器（MCU、MPU）的協同工作模式。 DSP技術發展趨勢： 展望DSP芯片未來的發展方嚮，如AI與DSP的深度融閤、異構計算、更高的能效比、更強的實時性、麵嚮特定應用的專用DSP設計等。 總結與建議： 對全書內容進行總結，並為讀者提供進一步學習和實踐的建議。 本書內容翔實，理論與實踐相結閤，旨在幫助讀者深入理解DSP芯片的工作原理，掌握DSP軟件開發技術，並能夠獨立完成基於DSP芯片的係統設計和應用開發。本書適閤高等院校電子工程、通信工程、計算機科學等專業學生，以及從事相關領域研究和開發的工程師閱讀。

評分☆☆☆☆☆

說實話，初次翻開這本書時，我有點擔心它會過於理論化，畢竟現在市麵上很多教材都是把概念堆砌起來，缺乏實戰的指導。但讀瞭幾章後，我發現我的擔憂是多餘的。這本書在理論闡述的同時，非常注重與具體開發實踐的結閤。它沒有僅僅停留在“這個算法應該怎麼做”的層麵，而是深入到瞭“如何用這種特定芯片的指令集高效地實現這個算法”的層麵。比如，書中對於定點運算和浮點運算的精度損失分析，以及如何通過硬件特性來優化算法，這些都是教科書上很少提及的寶貴經驗。我特彆欣賞它對“代碼優化”的講解，如何利用流水綫、並行處理和緩存機製來榨乾DSP的每一分性能，這對於我們做嵌入式係統優化的人來說，簡直是實戰手冊。它讓我明白瞭，寫齣能跑的DSP代碼和寫齣高效的DSP代碼之間，存在著巨大的鴻溝，而這本書恰恰就在彌閤這個鴻溝。

評分☆☆☆☆☆

這本關於數字信號處理（DSP）芯片的書，對於我這個從模擬電路一路摸爬滾打過來的老工程師來說，簡直是雪中送炭。我之前一直覺得DSP這塊知識點太分散，各種指令集、流水綫架構看得人眼花繚亂，特彆是涉及到具體的硬件實現和開發流程時，更是感覺無從下手。這本書的結構設計非常巧妙，它沒有一開始就拋齣復雜的數學公式，而是從最基礎的信號處理概念入手，用清晰直觀的方式解釋瞭為什麼我們需要DSP芯片，以及它們是如何工作的。特彆是它對不同DSP架構的比較分析，比如哈佛架構和馮·諾依曼架構在處理DSP任務時的優劣，講得非常透徹。書中對乘積纍加器（MAC）單元的深入剖析，更是讓我茅塞頓開，明白瞭為什麼DSP的計算效率會比通用CPU高那麼多。對於我這種需要快速將理論知識轉化為實際項目應用的人來說，這種從宏觀到微觀、再到實際應用的邏輯鏈條構建，極大地縮短瞭我的學習麯綫。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於那些希望從零開始構建DSP係統的初學者來說，提供瞭極其詳盡的路綫圖。我記得我剛接觸DSP時，最頭疼的就是不知道從哪個模塊開始入手。這本書從芯片選型、係統架構設計，到外設的配置，再到驅動程序的編寫，每一步都做瞭詳盡的步驟分解。它的語言風格非常平實易懂，即便是初學者也能很快跟上節奏。特彆是關於模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的接口章節，詳細介紹瞭采樣定理、量化噪聲以及如何選擇閤適的轉換器來匹配DSP的處理能力，這些細節的把控，體現瞭作者深厚的工程經驗。書中配的那些架構圖和時序圖，繪製得清晰明瞭，比翻閱厚厚的Datasheet要直觀高效得多。它不僅僅是知識的傳遞，更像是一位經驗豐富的導師在手把手地帶你入門。

評分☆☆☆☆☆

從一個更專業的角度來看，這本書的深度和廣度都令人印象深刻。它不僅覆蓋瞭DSP的基礎運算核心，還花瞭大篇幅介紹瞭現代DSP芯片中的高級特性，比如硬件加速器、專用濾波器結構以及實時操作係統（RTOS）在DSP項目中的應用。最讓我眼前一亮的是，書中對不同應用場景下的DSP選型標準進行瞭深入探討，這對於項目前期的資源規劃至關重要。例如，在音頻處理中需要關注的是低延遲和高動態範圍，而在雷達信號處理中則更側重於大規模並行計算能力。作者似乎非常瞭解行業前沿的需求，並把這些前沿技術以一種易於理解的方式整閤進瞭理論體係中，而不是簡單地羅列技術名詞。這種將理論與行業實踐緊密結閤的敘事方式，極大地提升瞭本書的價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和內容組織邏輯堪稱一流，讀起來一點也不覺得枯燥。每一章的結尾都有一個“知識點迴顧”的小節，這對於我們這種需要時不時復習鞏固的人來說非常友好。而且，書中提供的案例代碼質量非常高，它們不僅僅是功能演示，更像是精心打磨過的模闆代碼，可以直接拿到項目中進行修改和擴展。我尤其喜歡它在講解復雜算法，比如FFT（快速傅裏葉變換）時，會先用數學推導一遍，緊接著就給齣用DSP指令集優化的匯編或C代碼實現，這種對比閱讀體驗極佳。它有效地打破瞭C語言和底層匯編之間的壁壘，讓讀者真正理解高級語言是如何映射到硬件指令的。總而言之，這是一本可以放在案頭，隨時翻閱參考的工具書，而不是讀完就束之高閣的“一次性”教材。