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新加坡颜允圣新加坡郭森 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121073984

商品编码：29729653924

包装：平装

出版时间：2008-11-01

基本信息

书名:基于微信号结构的嵌入式信号处理

定价：56.00元

售价：38.1元,便宜17.9元,折扣68

作者:(新加坡)颜允圣(新加坡)郭森

出版社：电子工业出版社

出版日期：2008-11-01

ISBN：9787121073984

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

内容提要

本书简要介绍数字滤波器、DFT、FFT等数字信号处理中基本的理论和方法，重点讨论它们在数字信号处理器中的实现技术和方法。结合DSP开发应用技术，引入了常用的数字信号处理工具MATLAB、LabVIEW，以及ADSP开发工具VisualDSP 等。书中以ADI公司的Blackfin处理器为例，通过大量的实例，引导读者利用DSP处理器完成基本的数字信号处理算法，终将它应用到音频和图像处理等实时处理任务中。
本书的主要读者为高等院校电子类专业的本科生和研究生,同时也可以作为相关领域的科技工作者的参考书。

目录

章 绪言
1.1 嵌入式处理器：微信号结构
1.2 实时嵌入式信号处理
1.3 集成开发环境VisualDSP 介绍
1.4 更多的实验
1.5 使用图形化开发环境进行系统级的设计
1.6 练习题
基础篇 数字信号处理的概念
第2章 时域信号与系统
2.1 引言
2.2 时域数字信号
2.3 数字系统简介
2.4 非线性滤波器
2.5 更多的实验
2.6 用Blackfin仿真器实现滑动平均滤波器
2.7 用BF533/BF537 EZ-KIT实现滑动平均滤波器
2.8 LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块中的滑动平均滤波器
2.9 练习题
第3章 频域分析和处理
3.1 引言
3.2 z变换
3.3 频率分析
3.4 更多的实验
3.5 使用Blackfin软件仿真器进行频率分析
3.6 使用Blackfin BF533/BF537 EZ-KIT进行频率分析
3.7 使用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块进行频率分析
3.8 练习题
第4章 数字滤波
4.1 引言
4.2 有限冲激响应滤波器
4.3 无限冲激响应滤波器
4.4 自适应滤波器
4.5 使用Blackfin仿真器的自适应谱线增强
4.6 使用Blackfin BF533/BF537 EZ-KIT的自适应谱线增强
4.7 使用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块的自适应 谱线增强
4.8 练习题
提高篇 嵌入式信号处理系统和概念
第5章 Blackfin处理器简介
5.1 Blackfin处理器：嵌入式媒体处理器结构
5.2 Blackfin处理器的软件工具
5.3 基于FIR滤波器的图示均衡器
5.4 用Blackfin仿真器设计图示均衡器
5.5 用BF533/BF537 EZ-KIT实现图示均衡器
5.6 用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块实现图示均衡器
5.7 练习题
第6章 实时数字信号处理基础及实现
6.1 Blackfin处理器的数据类型
6.2 动态范围、精度和量化误差
6.3 实时处理概述
6.4 基于IIR滤波器的图示均衡器简介
6.5 使用Blackfin仿真器实现基于IIR滤波器的图示均衡器
6.6 用BF533/ BF537 EZ-KIT设计基于IIR滤波器的图示均衡器
6.7 使用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块实现基于IIR滤波器的图示均衡器
6.8 练习题
第7章 存储器系统和数据传输
第8章 程序代码优化和电源管理
应用篇 DSP的实际应用
第9章 DSP实际应用：音频编码和音效处理
0章 DSP实际应用：数字图像处理
附录A LabVIEW图形化编程说明
附录B 可用的网站
附录C 实验与练习中使用文件列表
附录D VisualDSP V4.5的实验更新
索引
参考文献

作者介绍

Woon-Seng Gan是新加坡南洋理工大学电子学和电子工程学院信息工程系的副教授。他是“Digital Signal Processors:Architectures Implementations and Applications”（Prentice Hall2005）的作者之一。在相关刊物和国际会议上发表学术论文130余篇。他的研究方向是嵌入式媒体信

文摘

序言

《嵌入式信号处理：理论与实践》 本书简介 在当今数字化浪潮席卷的时代，信号处理技术已渗透到我们生活的方方面面，从智能手机的语音识别到医疗设备的心电图分析，再到工业自动化中的传感器数据处理，无不体现其核心价值。而嵌入式系统，作为这些智能化应用的“大脑”，正日益承担起越来越重的信号处理任务。《嵌入式信号处理：理论与实践》正是这样一本致力于深入剖析如何在资源受限的嵌入式环境中高效实现信号处理算法的书籍。 本书并非一本仅限于理论推导的枯燥教材，而是力求在扎实的理论基础之上，融入丰富的工程实践经验，为读者提供一套系统、全面且可操作的嵌入式信号处理解决方案。我们旨在弥合理论与实际应用之间的鸿沟，帮助工程师、研究人员以及对嵌入式信号处理感兴趣的学习者，掌握从算法设计到硬件实现的全过程。 本书内容概览 本书共分为四个主要部分，循序渐进地引导读者进入嵌入式信号处理的深度世界。 第一部分：嵌入式系统与信号处理基础 在这一部分，我们将为读者打下坚实的基础。首先，我们不对任何具体通信协议，特别是微信，或其特有的技术细节进行深入探讨。而是从嵌入式系统的本质出发，介绍嵌入式系统的基本架构、组成要素（CPU、内存、外设、传感器等）及其在信号处理应用中的角色。我们将重点关注嵌入式系统的资源限制（如计算能力、内存大小、功耗）如何影响信号处理算法的选择和优化，并探讨实时操作系统的作用及其在信号处理任务调度中的重要性。 接着，我们将回顾嵌入式信号处理所依赖的核心理论知识。这包括： 离散时间信号与系统： 详细介绍离散时间信号的采样、量化，以及线性时不变（LTI）系统的基本概念，如卷积、差分方程等。 傅里叶变换及其应用： 深入讲解离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）的原理、计算效率以及在频率域分析中的关键作用。我们将重点讨论如何在嵌入式系统中高效实现FFT，并展示其在谱分析、滤波器设计等方面的应用。 Z变换： 阐述Z变换作为离散时间系统分析的有力工具，如何帮助我们理解系统的稳定性、频率响应和时域特性。 滤波器理论： 详细介绍数字滤波器（FIR和IIR）的设计原理、分类（低通、高通、带通、带阻）及其在信号去噪、信号增强等任务中的应用。我们将重点讨论如何在嵌入式系统中选择和实现低复杂度、高效率的滤波器。 概率论与随机过程基础： 介绍随机信号的基本概念，如均值、方差、自相关函数、功率谱密度等，以及这些概念在分析实际信号（如噪声信号）中的重要性。 第二部分：嵌入式信号处理算法的实现与优化 本部分是本书的核心，将重点关注如何在嵌入式平台上高效地实现和优化信号处理算法。我们不会提及任何与微信相关的技术，而是聚焦于普适性的嵌入式信号处理技术。 算法实现策略： 定点与浮点运算： 深入分析定点数和浮点数在嵌入式系统中的优缺点，以及如何在不同应用场景下进行权衡和选择。我们将讨论如何进行定点化设计，以降低计算复杂度和功耗。 数据表示与存储： 探讨高效的数据表示方式（如固定点、量化表示）以及优化内存访问模式，以减少内存占用和提高数据处理速度。 查找表（LUT）的应用： 介绍如何利用查找表来加速复杂的数学运算，如三角函数、指数函数等，并讨论其在嵌入式系统中的适用性。 常用信号处理算法的嵌入式实现： FFT/IFFT的优化实现： 除了基础的FFT原理，我们将深入探讨如何针对不同的嵌入式处理器架构（如DSP、ARM Cortex-M系列）进行FFT算法的优化，包括蝶形运算的位翻转、内存访问优化等。 滤波器实现的优化： 针对FIR和IIR滤波器，我们将探讨其在嵌入式系统中的不同实现方式（如直接型、级联型、并行型）及其计算复杂度。我们将重点介绍如何利用并行处理能力或流水线技术来加速滤波过程。 自适应滤波器的实现： 介绍LMS、RLS等常见自适应滤波器的原理，以及如何在嵌入式系统中实现这些算法，用于噪声消除、回声消除等场景。 相关与卷积的高效计算： 讨论在嵌入式系统中实现互相关和卷积运算的优化方法，例如利用FFT进行卷积，或采用专门的硬件加速指令。 算法性能优化技术： 流水线与并行计算： 介绍如何在嵌入式处理器上利用流水线和（如果可用）多核并行技术来加速信号处理任务。 代码优化： 深入讲解编译器优化选项、汇编语言编程技巧以及特定指令集的利用，以榨取硬件的最大性能。 内存管理优化： 探讨如何通过合理的数据结构设计、缓存优化和局部性原理的应用来减少内存访问延迟。 功耗优化： 分析信号处理任务对功耗的影响，并介绍一些降低功耗的策略，如动态电压频率调整（DVFS）、选择低功耗算法等。 第三部分：嵌入式信号处理硬件平台与工具链 本部分将聚焦于实际的硬件平台和开发工具，帮助读者将理论和算法转化为可运行的嵌入式系统。 嵌入式处理器选型： 介绍不同类型嵌入式处理器（如微控制器MCU、数字信号处理器DSP、ARM Cortex-A系列应用处理器）的特点，以及如何根据信号处理任务的需求（计算能力、功耗、成本、接口需求）来选择合适的处理器。我们将重点关注DSP和具备DSP扩展指令的MCU。 DSP架构与指令集： 深入介绍DSP处理器特有的架构特点，如哈佛架构、MAC（Multiply-Accumulate）单元、SIMD（Single Instruction Multiple Data）指令等，以及这些特性如何加速信号处理运算。 FPGA在信号处理中的应用： 探讨使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）进行信号处理硬件加速的优势，包括高度并行性、可定制性和低延迟。介绍FPGA上的信号处理IP核和开发流程。 嵌入式开发工具链： 详细介绍嵌入式软件开发过程中常用的工具，包括交叉编译器、调试器、性能分析工具（Profiler）、仿真器等，以及如何有效地使用它们来开发和调试信号处理程序。 实时操作系统（RTOS）的选择与使用： 讨论RTOS在嵌入式信号处理系统中的作用，如何管理任务、中断和资源，以满足实时性要求。介绍一些主流的RTOS及其在信号处理应用中的配置和优化。 硬件加速器与协处理器： 介绍一些嵌入式系统中集成的硬件加速器（如DMA控制器、硬件滤波器、FFT加速器）及其使用方法，如何将其与CPU协同工作以提升整体性能。 第四部分：嵌入式信号处理的实际应用案例 在最后一部分，我们将通过一系列精心挑选的、与微信技术无关的实际应用案例，来展示本书所讲解的理论和技术如何应用于解决真实世界的工程问题。 音频信号处理： 回声消除与噪声抑制： 介绍如何使用自适应滤波器在嵌入式设备上实现音频回声消除，以及如何利用滤波器和谱减法等技术来抑制背景噪声，提升音频质量。 语音识别基础（非特定平台）： 讨论在嵌入式系统中实现基本的语音特征提取（如MFCC）和简单的模式匹配算法，为实现简单的语音命令识别打下基础。 通信信号处理： 数字调制解调基础： 介绍ASK、FSK、PSK等基本数字调制解调技术的原理，以及如何在嵌入式系统中实现这些算法，用于简单的无线通信。 信道估计与均衡： 探讨在嵌入式系统中实现基本的信道估计和均衡算法，以补偿通信信道的失真。 图像与视频信号处理（基础）： 图像去噪与增强： 介绍在嵌入式平台上实现基本的图像滤波算法（如均值滤波、中值滤波、高斯滤波），以及简单的图像增强技术（如直方图均衡化）。 边缘检测基础： 讨论Sobel、Canny等边缘检测算法在嵌入式系统中的实现。 传感器数据处理： 数据融合与滤波： 介绍如何利用卡尔曼滤波等技术对来自不同传感器的测量数据进行融合和滤波，以提高测量精度和鲁棒性。 运动检测与分析： 讨论在嵌入式系统中处理加速度计、陀螺仪等传感器数据，实现简单的运动状态检测和分析。 本书特色 理论与实践并重： 强调理论知识的深入理解，并辅以大量的实际代码示例和工程经验，使读者能够快速上手。 普适性强： 书中的内容不局限于任何特定平台或协议，而是聚焦于嵌入式信号处理的核心技术，具有广泛的适用性。 深入的优化探讨： 重点关注在资源受限的嵌入式环境中实现算法效率最大化和功耗最小化的技术。 案例丰富： 结合多个实际应用领域，展示嵌入式信号处理的强大能力和广泛前景。 面向读者： 适合通信工程、电子工程、计算机科学等专业的学生，以及从事嵌入式系统开发、信号处理算法设计、硬件加速器开发等领域的工程师。 《嵌入式信号处理：理论与实践》 将是您在嵌入式信号处理领域探索和创新的得力助手。通过本书的学习，您将能够自信地驾驭复杂的信号处理算法，并在各种嵌入式应用中实现高性能、高效率的信号处理解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都远远超出了我的预期，尤其是在探讨新兴的硬件加速技术方面，展现出了作者前沿的视野。我注意到书中有一部分内容专门讨论了如何将传统的数字信号处理算法映射到异构计算架构上，比如FPGA或DSP协处理器。作者没有停留在概念层面，而是给出了大量的汇编级或寄存器级的操作范例，这对于那些希望将代码性能榨取到极致的底层开发人员来说，简直是如获至宝。更令人称奇的是，作者对功耗敏感型应用的讨论，这一点在当前移动和物联网时代显得尤为重要。书中详细对比了不同量化策略对能耗的影响，并提出了一个基于动态电压频率调节（DVFS）的自适应信号处理框架。这种将算法性能与能源效率紧密结合的分析角度，体现了作者深厚的系统级设计功底，这不是一般的信号处理教材能够企及的高度。

评分☆☆☆☆☆

初读这本书的章节安排，我感到了一种强烈的结构化思维。作者似乎非常清楚一个初学者从入门到精通所需要跨越的认知鸿沟，因此循序渐进地构建了知识体系。开头部分并未直接切入深奥的理论，而是花了相当篇幅来梳理嵌入式系统在现代信号处理中的地位和挑战，这种“宏观到微观”的引入方式，极大地帮助我建立了对整个领域的全局观。后续章节对基础算法的阐述也做到了深入浅出，特别是针对资源受限环境下的算法优化策略，提供了许多业界实战中的“黑科技”。我发现，很多教科书中一带而过的部分，在这本书里被详尽地剖析了其背后的硬件限制和软件实现上的权衡。比如，如何在高实时性要求下，巧妙地利用流水线和缓存机制来加速傅里叶变换的计算，这些具体的案例分析，远比抽象的数学推导来得实在和有效。这本书的叙述风格是那种严谨中带着启发性的，它不仅仅是告诉你“是什么”，更重要的是教会你“为什么”以及“怎么做才能更好”。

评分☆☆☆☆☆

我特别想赞扬这本书在参考资料和索引系统上的构建。一本优秀的参考书，其价值往往体现在它能够引导读者走向更广阔的天地。这本书在每一章的末尾都列出了极其详尽的引用文献列表，这些文献的选取非常精准，涵盖了从经典奠基之作到最新的顶会论文。更实用的是，书中提供了一个非常详细的术语索引，查找特定的算法或概念时效率极高，这对于我这种需要频繁在不同章节间跳转查阅定义的读者来说，简直是福音。此外，书中对各种开源库和工具链的介绍也十分到位，不仅列出了名称，还简要说明了它们各自的优缺点和适用场景。这使得这本书不仅仅是一个自洽的学习闭环，更是一个连接整个行业生态的桥梁，体现了作者极强的资源整合能力和对行业脉络的清晰把握。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格可以说是十分老练且充满个性的。它没有陷入学术论文那种晦涩难懂的泥潭，也没有流于通俗读物的肤浅。作者似乎是一位经验极其丰富的工程师，他的文字中充满了“过来人”的洞察力。在解释一些拗口的理论时，他常常会穿插一些非常生动形象的比喻，或者引用一些在实际项目中遇到的“坑”，这些“血泪教训”的分享，极大地拉近了与读者的距离，让学习过程充满了趣味性和代入感。例如，在讨论滤波器设计时，他不止于介绍窗函数，还特意提到了不同窗口函数在实际滤波时产生的旁瓣泄漏特性，以及在特定噪声环境下如何通过调整窗口参数来获得最佳的信噪比。这种基于实践的反思和总结，使得书中的每一个知识点都仿佛被赋予了生命和重量，不再是冰冷的公式，而是解决实际问题的利器。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计给我留下了极为深刻的印象，那种沉稳而又不失科技感的封面配色，让人一看就知道这是一本颇具技术含量的专业著作。拿到手里时，厚度适中，纸张的质感也相当不错，翻阅起来手感极佳，即便是长时间的阅读也不会觉得疲惫。我尤其欣赏它在排版上的用心，大量的图表和公式都被清晰地呈现出来，而且逻辑结构非常清晰，层次分明。作者对于细节的把控能力令人赞叹，很多复杂的概念，仅仅通过图示和精妙的布局安排，就能让读者豁然开朗。例如，其中关于信号流图的表示方法，对比了数种主流规范，并给出了自己的优化建议，这一点对于需要进行跨平台或跨团队协作的工程师来说，无疑是极具参考价值的。这本书的整体视觉体验，绝对称得上是技术书籍中的上乘之作，它不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的工艺品，让人在学习知识的同时，也能享受到阅读的愉悦。