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新加坡顔允聖新加坡郭森 著

圖書標籤:

• 信號處理
• 嵌入式係統
• 微信號處理
• 數字信號處理
• 通信係統
• 無綫通信
• 微控製器
• 算法實現
• 軟件定義無綫電
• 信息處理

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121073984

商品編碼：29729653924

包裝：平裝

齣版時間：2008-11-01

基本信息

書名:基於微信號結構的嵌入式信號處理

定價：56.00元

售價：38.1元,便宜17.9元,摺扣68

作者:(新加坡)顔允聖(新加坡)郭森

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2008-11-01

ISBN：9787121073984

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.699kg

編輯推薦

內容提要

本書簡要介紹數字濾波器、DFT、FFT等數字信號處理中基本的理論和方法，重點討論它們在數字信號處理器中的實現技術和方法。結閤DSP開發應用技術，引入瞭常用的數字信號處理工具MATLAB、LabVIEW，以及ADSP開發工具VisualDSP 等。書中以ADI公司的Blackfin處理器為例，通過大量的實例，引導讀者利用DSP處理器完成基本的數字信號處理算法，終將它應用到音頻和圖像處理等實時處理任務中。
本書的主要讀者為高等院校電子類專業的本科生和研究生,同時也可以作為相關領域的科技工作者的參考書。

目錄

章 緒言
1.1 嵌入式處理器：微信號結構
1.2 實時嵌入式信號處理
1.3 集成開發環境VisualDSP 介紹
1.4 更多的實驗
1.5 使用圖形化開發環境進行係統級的設計
1.6 練習題
基礎篇 數字信號處理的概念
第2章 時域信號與係統
2.1 引言
2.2 時域數字信號
2.3 數字係統簡介
2.4 非綫性濾波器
2.5 更多的實驗
2.6 用Blackfin仿真器實現滑動平均濾波器
2.7 用BF533/BF537 EZ-KIT實現滑動平均濾波器
2.8 LabVIEW的Blackfin處理器嵌入式模塊中的滑動平均濾波器
2.9 練習題
第3章 頻域分析和處理
3.1 引言
3.2 z變換
3.3 頻率分析
3.4 更多的實驗
3.5 使用Blackfin軟件仿真器進行頻率分析
3.6 使用Blackfin BF533/BF537 EZ-KIT進行頻率分析
3.7 使用LabVIEW的Blackfin處理器嵌入式模塊進行頻率分析
3.8 練習題
第4章 數字濾波
4.1 引言
4.2 有限衝激響應濾波器
4.3 無限衝激響應濾波器
4.4 自適應濾波器
4.5 使用Blackfin仿真器的自適應譜綫增強
4.6 使用Blackfin BF533/BF537 EZ-KIT的自適應譜綫增強
4.7 使用LabVIEW的Blackfin處理器嵌入式模塊的自適應 譜綫增強
4.8 練習題
提高篇 嵌入式信號處理係統和概念
第5章 Blackfin處理器簡介
5.1 Blackfin處理器：嵌入式媒體處理器結構
5.2 Blackfin處理器的軟件工具
5.3 基於FIR濾波器的圖示均衡器
5.4 用Blackfin仿真器設計圖示均衡器
5.5 用BF533/BF537 EZ-KIT實現圖示均衡器
5.6 用LabVIEW的Blackfin處理器嵌入式模塊實現圖示均衡器
5.7 練習題
第6章 實時數字信號處理基礎及實現
6.1 Blackfin處理器的數據類型
6.2 動態範圍、精度和量化誤差
6.3 實時處理概述
6.4 基於IIR濾波器的圖示均衡器簡介
6.5 使用Blackfin仿真器實現基於IIR濾波器的圖示均衡器
6.6 用BF533/ BF537 EZ-KIT設計基於IIR濾波器的圖示均衡器
6.7 使用LabVIEW的Blackfin處理器嵌入式模塊實現基於IIR濾波器的圖示均衡器
6.8 練習題
第7章 存儲器係統和數據傳輸
第8章 程序代碼優化和電源管理
應用篇 DSP的實際應用
第9章 DSP實際應用：音頻編碼和音效處理
0章 DSP實際應用：數字圖像處理
附錄A LabVIEW圖形化編程說明
附錄B 可用的網站
附錄C 實驗與練習中使用文件列錶
附錄D VisualDSP V4.5的實驗更新
索引
參考文獻

作者介紹

Woon-Seng Gan是新加坡南洋理工大學電子學和電子工程學院信息工程係的副教授。他是“Digital Signal Processors:Architectures Implementations and Applications”（Prentice Hall2005）的作者之一。在相關刊物和國際會議上發錶學術論文130餘篇。他的研究方嚮是嵌入式媒體信

文摘

序言

《嵌入式信號處理：理論與實踐》 本書簡介 在當今數字化浪潮席捲的時代，信號處理技術已滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機的語音識彆到醫療設備的心電圖分析，再到工業自動化中的傳感器數據處理，無不體現其核心價值。而嵌入式係統，作為這些智能化應用的“大腦”，正日益承擔起越來越重的信號處理任務。《嵌入式信號處理：理論與實踐》正是這樣一本緻力於深入剖析如何在資源受限的嵌入式環境中高效實現信號處理算法的書籍。 本書並非一本僅限於理論推導的枯燥教材，而是力求在紮實的理論基礎之上，融入豐富的工程實踐經驗，為讀者提供一套係統、全麵且可操作的嵌入式信號處理解決方案。我們旨在彌閤理論與實際應用之間的鴻溝，幫助工程師、研究人員以及對嵌入式信號處理感興趣的學習者，掌握從算法設計到硬件實現的全過程。 本書內容概覽 本書共分為四個主要部分，循序漸進地引導讀者進入嵌入式信號處理的深度世界。 第一部分：嵌入式係統與信號處理基礎 在這一部分，我們將為讀者打下堅實的基礎。首先，我們不對任何具體通信協議，特彆是微信，或其特有的技術細節進行深入探討。而是從嵌入式係統的本質齣發，介紹嵌入式係統的基本架構、組成要素（CPU、內存、外設、傳感器等）及其在信號處理應用中的角色。我們將重點關注嵌入式係統的資源限製（如計算能力、內存大小、功耗）如何影響信號處理算法的選擇和優化，並探討實時操作係統的作用及其在信號處理任務調度中的重要性。 接著，我們將迴顧嵌入式信號處理所依賴的核心理論知識。這包括： 離散時間信號與係統： 詳細介紹離散時間信號的采樣、量化，以及綫性時不變（LTI）係統的基本概念，如捲積、差分方程等。 傅裏葉變換及其應用： 深入講解離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）的原理、計算效率以及在頻率域分析中的關鍵作用。我們將重點討論如何在嵌入式係統中高效實現FFT，並展示其在譜分析、濾波器設計等方麵的應用。 Z變換： 闡述Z變換作為離散時間係統分析的有力工具，如何幫助我們理解係統的穩定性、頻率響應和時域特性。 濾波器理論： 詳細介紹數字濾波器（FIR和IIR）的設計原理、分類（低通、高通、帶通、帶阻）及其在信號去噪、信號增強等任務中的應用。我們將重點討論如何在嵌入式係統中選擇和實現低復雜度、高效率的濾波器。 概率論與隨機過程基礎： 介紹隨機信號的基本概念，如均值、方差、自相關函數、功率譜密度等，以及這些概念在分析實際信號（如噪聲信號）中的重要性。 第二部分：嵌入式信號處理算法的實現與優化 本部分是本書的核心，將重點關注如何在嵌入式平颱上高效地實現和優化信號處理算法。我們不會提及任何與微信相關的技術，而是聚焦於普適性的嵌入式信號處理技術。 算法實現策略： 定點與浮點運算： 深入分析定點數和浮點數在嵌入式係統中的優缺點，以及如何在不同應用場景下進行權衡和選擇。我們將討論如何進行定點化設計，以降低計算復雜度和功耗。 數據錶示與存儲： 探討高效的數據錶示方式（如固定點、量化錶示）以及優化內存訪問模式，以減少內存占用和提高數據處理速度。 查找錶（LUT）的應用： 介紹如何利用查找錶來加速復雜的數學運算，如三角函數、指數函數等，並討論其在嵌入式係統中的適用性。 常用信號處理算法的嵌入式實現： FFT/IFFT的優化實現： 除瞭基礎的FFT原理，我們將深入探討如何針對不同的嵌入式處理器架構（如DSP、ARM Cortex-M係列）進行FFT算法的優化，包括蝶形運算的位翻轉、內存訪問優化等。 濾波器實現的優化： 針對FIR和IIR濾波器，我們將探討其在嵌入式係統中的不同實現方式（如直接型、級聯型、並行型）及其計算復雜度。我們將重點介紹如何利用並行處理能力或流水綫技術來加速濾波過程。 自適應濾波器的實現： 介紹LMS、RLS等常見自適應濾波器的原理，以及如何在嵌入式係統中實現這些算法，用於噪聲消除、迴聲消除等場景。 相關與捲積的高效計算： 討論在嵌入式係統中實現互相關和捲積運算的優化方法，例如利用FFT進行捲積，或采用專門的硬件加速指令。 算法性能優化技術： 流水綫與並行計算： 介紹如何在嵌入式處理器上利用流水綫和（如果可用）多核並行技術來加速信號處理任務。 代碼優化： 深入講解編譯器優化選項、匯編語言編程技巧以及特定指令集的利用，以榨取硬件的最大性能。 內存管理優化： 探討如何通過閤理的數據結構設計、緩存優化和局部性原理的應用來減少內存訪問延遲。 功耗優化： 分析信號處理任務對功耗的影響，並介紹一些降低功耗的策略，如動態電壓頻率調整（DVFS）、選擇低功耗算法等。 第三部分：嵌入式信號處理硬件平颱與工具鏈 本部分將聚焦於實際的硬件平颱和開發工具，幫助讀者將理論和算法轉化為可運行的嵌入式係統。 嵌入式處理器選型： 介紹不同類型嵌入式處理器（如微控製器MCU、數字信號處理器DSP、ARM Cortex-A係列應用處理器）的特點，以及如何根據信號處理任務的需求（計算能力、功耗、成本、接口需求）來選擇閤適的處理器。我們將重點關注DSP和具備DSP擴展指令的MCU。 DSP架構與指令集： 深入介紹DSP處理器特有的架構特點，如哈佛架構、MAC（Multiply-Accumulate）單元、SIMD（Single Instruction Multiple Data）指令等，以及這些特性如何加速信號處理運算。 FPGA在信號處理中的應用： 探討使用FPGA（Field-Programmable Gate Array）進行信號處理硬件加速的優勢，包括高度並行性、可定製性和低延遲。介紹FPGA上的信號處理IP核和開發流程。 嵌入式開發工具鏈： 詳細介紹嵌入式軟件開發過程中常用的工具，包括交叉編譯器、調試器、性能分析工具（Profiler）、仿真器等，以及如何有效地使用它們來開發和調試信號處理程序。 實時操作係統（RTOS）的選擇與使用： 討論RTOS在嵌入式信號處理係統中的作用，如何管理任務、中斷和資源，以滿足實時性要求。介紹一些主流的RTOS及其在信號處理應用中的配置和優化。 硬件加速器與協處理器： 介紹一些嵌入式係統中集成的硬件加速器（如DMA控製器、硬件濾波器、FFT加速器）及其使用方法，如何將其與CPU協同工作以提升整體性能。 第四部分：嵌入式信號處理的實際應用案例 在最後一部分，我們將通過一係列精心挑選的、與微信技術無關的實際應用案例，來展示本書所講解的理論和技術如何應用於解決真實世界的工程問題。 音頻信號處理： 迴聲消除與噪聲抑製： 介紹如何使用自適應濾波器在嵌入式設備上實現音頻迴聲消除，以及如何利用濾波器和譜減法等技術來抑製背景噪聲，提升音頻質量。 語音識彆基礎（非特定平颱）： 討論在嵌入式係統中實現基本的語音特徵提取（如MFCC）和簡單的模式匹配算法，為實現簡單的語音命令識彆打下基礎。 通信信號處理： 數字調製解調基礎： 介紹ASK、FSK、PSK等基本數字調製解調技術的原理，以及如何在嵌入式係統中實現這些算法，用於簡單的無綫通信。 信道估計與均衡： 探討在嵌入式係統中實現基本的信道估計和均衡算法，以補償通信信道的失真。 圖像與視頻信號處理（基礎）： 圖像去噪與增強： 介紹在嵌入式平颱上實現基本的圖像濾波算法（如均值濾波、中值濾波、高斯濾波），以及簡單的圖像增強技術（如直方圖均衡化）。 邊緣檢測基礎： 討論Sobel、Canny等邊緣檢測算法在嵌入式係統中的實現。 傳感器數據處理： 數據融閤與濾波： 介紹如何利用卡爾曼濾波等技術對來自不同傳感器的測量數據進行融閤和濾波，以提高測量精度和魯棒性。 運動檢測與分析： 討論在嵌入式係統中處理加速度計、陀螺儀等傳感器數據，實現簡單的運動狀態檢測和分析。 本書特色 理論與實踐並重： 強調理論知識的深入理解，並輔以大量的實際代碼示例和工程經驗，使讀者能夠快速上手。 普適性強： 書中的內容不局限於任何特定平颱或協議，而是聚焦於嵌入式信號處理的核心技術，具有廣泛的適用性。 深入的優化探討： 重點關注在資源受限的嵌入式環境中實現算法效率最大化和功耗最小化的技術。 案例豐富： 結閤多個實際應用領域，展示嵌入式信號處理的強大能力和廣泛前景。 麵嚮讀者： 適閤通信工程、電子工程、計算機科學等專業的學生，以及從事嵌入式係統開發、信號處理算法設計、硬件加速器開發等領域的工程師。 《嵌入式信號處理：理論與實踐》 將是您在嵌入式信號處理領域探索和創新的得力助手。通過本書的學習，您將能夠自信地駕馭復雜的信號處理算法，並在各種嵌入式應用中實現高性能、高效率的信號處理解決方案。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本書的章節安排，我感到瞭一種強烈的結構化思維。作者似乎非常清楚一個初學者從入門到精通所需要跨越的認知鴻溝，因此循序漸進地構建瞭知識體係。開頭部分並未直接切入深奧的理論，而是花瞭相當篇幅來梳理嵌入式係統在現代信號處理中的地位和挑戰，這種“宏觀到微觀”的引入方式，極大地幫助我建立瞭對整個領域的全局觀。後續章節對基礎算法的闡述也做到瞭深入淺齣，特彆是針對資源受限環境下的算法優化策略，提供瞭許多業界實戰中的“黑科技”。我發現，很多教科書中一帶而過的部分，在這本書裏被詳盡地剖析瞭其背後的硬件限製和軟件實現上的權衡。比如，如何在高實時性要求下，巧妙地利用流水綫和緩存機製來加速傅裏葉變換的計算，這些具體的案例分析，遠比抽象的數學推導來得實在和有效。這本書的敘述風格是那種嚴謹中帶著啓發性的，它不僅僅是告訴你“是什麼”，更重要的是教會你“為什麼”以及“怎麼做纔能更好”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計給我留下瞭極為深刻的印象，那種沉穩而又不失科技感的封麵配色，讓人一看就知道這是一本頗具技術含量的專業著作。拿到手裏時，厚度適中，紙張的質感也相當不錯，翻閱起來手感極佳，即便是長時間的閱讀也不會覺得疲憊。我尤其欣賞它在排版上的用心，大量的圖錶和公式都被清晰地呈現齣來，而且邏輯結構非常清晰，層次分明。作者對於細節的把控能力令人贊嘆，很多復雜的概念，僅僅通過圖示和精妙的布局安排，就能讓讀者豁然開朗。例如，其中關於信號流圖的錶示方法，對比瞭數種主流規範，並給齣瞭自己的優化建議，這一點對於需要進行跨平颱或跨團隊協作的工程師來說，無疑是極具參考價值的。這本書的整體視覺體驗，絕對稱得上是技術書籍中的上乘之作，它不僅僅是一本工具書，更像是一件精心打磨的工藝品，讓人在學習知識的同時，也能享受到閱讀的愉悅。

評分☆☆☆☆☆

我特彆想贊揚這本書在參考資料和索引係統上的構建。一本優秀的參考書，其價值往往體現在它能夠引導讀者走嚮更廣闊的天地。這本書在每一章的末尾都列齣瞭極其詳盡的引用文獻列錶，這些文獻的選取非常精準，涵蓋瞭從經典奠基之作到最新的頂會論文。更實用的是，書中提供瞭一個非常詳細的術語索引，查找特定的算法或概念時效率極高，這對於我這種需要頻繁在不同章節間跳轉查閱定義的讀者來說，簡直是福音。此外，書中對各種開源庫和工具鏈的介紹也十分到位，不僅列齣瞭名稱，還簡要說明瞭它們各自的優缺點和適用場景。這使得這本書不僅僅是一個自洽的學習閉環，更是一個連接整個行業生態的橋梁，體現瞭作者極強的資源整閤能力和對行業脈絡的清晰把握。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格可以說是十分老練且充滿個性的。它沒有陷入學術論文那種晦澀難懂的泥潭，也沒有流於通俗讀物的膚淺。作者似乎是一位經驗極其豐富的工程師，他的文字中充滿瞭“過來人”的洞察力。在解釋一些拗口的理論時，他常常會穿插一些非常生動形象的比喻，或者引用一些在實際項目中遇到的“坑”，這些“血淚教訓”的分享，極大地拉近瞭與讀者的距離，讓學習過程充滿瞭趣味性和代入感。例如，在討論濾波器設計時，他不止於介紹窗函數，還特意提到瞭不同窗口函數在實際濾波時産生的旁瓣泄漏特性，以及在特定噪聲環境下如何通過調整窗口參數來獲得最佳的信噪比。這種基於實踐的反思和總結，使得書中的每一個知識點都仿佛被賦予瞭生命和重量，不再是冰冷的公式，而是解決實際問題的利器。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容深度和廣度都遠遠超齣瞭我的預期，尤其是在探討新興的硬件加速技術方麵，展現齣瞭作者前沿的視野。我注意到書中有一部分內容專門討論瞭如何將傳統的數字信號處理算法映射到異構計算架構上，比如FPGA或DSP協處理器。作者沒有停留在概念層麵，而是給齣瞭大量的匯編級或寄存器級的操作範例，這對於那些希望將代碼性能榨取到極緻的底層開發人員來說，簡直是如獲至寶。更令人稱奇的是，作者對功耗敏感型應用的討論，這一點在當前移動和物聯網時代顯得尤為重要。書中詳細對比瞭不同量化策略對能耗的影響，並提齣瞭一個基於動態電壓頻率調節（DVFS）的自適應信號處理框架。這種將算法性能與能源效率緊密結閤的分析角度，體現瞭作者深厚的係統級設計功底，這不是一般的信號處理教材能夠企及的高度。