高速DSP原理、应用与实验教程(高等院校电子信息与电气学科特色教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李海森，李思纯，周天 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302197539

商品编码：29729754043

包装：平装

出版时间：2009-05-01

基本信息

书名：高速DSP原理、应用与实验教程(高等院校电子信息与电气学科特色教材)

定价：32.00元

作者：李海森,李思纯,周天

出版社：清华大学出版社

出版日期：2009-05-01

ISBN：9787302197539

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

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内容提要

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美国德州仪器（TI）公司的数字信号处理器（DSP）自从20世纪80年代初问世以来，以其独特的体系结构、灵活的资源配置方式、快速实现各种数字信号处理和精密控制算法的突出优点成为全球市场占有率高的主流产品。本书以TI公司三个主推DSP系列产品之一的C2XXX定点芯片为核心，系统地论述其结构组成原理、工程应用和验证实验，并配合的思考与练习题。
　　本书适合于从事TIDSP研究和开发的电气工程和电子信息类学科等的高年级本科生或研究生，以及业界的工师和其他专业相关人员参考。

目录

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原理篇
　章 绪论
　　1.1 数字信号处理系统概述
　　1.2 数字信号处理实现技术途径
　　　1.2.1 什么是DSP
　　　1.2.2 数字信号处理的实现方法
　　1.3 DSP芯片的发展现状与趋势
　　　1.3.1 什么是DSP芯片
　　　1.3.2 DSP、DSP芯片与DSPS
　　　1.3.3 DSP芯片的产生与主要生产厂商
　　　1.3.4 DSP芯片的发展趋势
　　1.4 DSP芯片的分类
　　1.5 DSP芯片的应用
　　1.6 TMS320C2XXDSP的主要特点
　　　1.6.1 TMS320系列
　　　1.6.2 TMS320C2XX的主要特点
　　本章思考题
　第2章 C2XX硬件组成与体系结构
　　2.1 概述
　　2.2 C2XX的硬件组成
　　　2.2.1 中央处理单元（CPU）
　　　2.2.2 存储器和I／O空间
　　　2.2.3 片内外围
　　2.3 C2XX的总线结构
　　2.4 引脚和信号说明
　　　2.4.1 逻辑扫描电路
　　　2.4.2 C203和F206芯片的封装
　　　2.4.3 C203和F206信号描述
　　本章思考题
　第3章 C2XX中央处理单元与程序控制
　　3.1 概述
　　3.2 输入定标部分
　　3.3 乘法部分
　　　3.3.1 乘法器
　　　3.3.2 乘积定标移位器
　　3.4 中央算术逻辑部分
　　　3.4.1 中央算术逻辑单元（CALU）
　　　3.4.2 累加器
　　　3.4.3 输出数据定标移位器
　　3.5 辅助寄存器与状态寄存器
　　　3.5.1 ARAU和辅助寄存器功能　　
　　　3.5.2 状态寄存器ST。和ST1
　　3.6 程序地址生成与流水线
　　　3.6.1 程序计数器（PC）
　　　3.6.2 堆栈（STACK）
　　　3.6.3 微堆栈（MSTACK）
　　　3.6.4 流水线操作
　　3.7 转移、调用和返回
　　　3.7.1 无条件转移、调用及返回
　　　3.7.2 有条件转移、调用和返回
　　3.8 重复指令
　　3.9 中断与中断管理
　　　3.9.1 中断操作的三个阶段
　　　3.9.2 中断表
　　　3.9.3 可屏蔽中断
　　　3.9.4 中断标志寄存器（IFR）
　　　3.9.5 中断屏蔽寄存器（IMR）
　　　3.9.6 中断控制寄存器（ICR）
　　　3.9.7 非屏蔽中断
　　　3.9.8 中断服务程序（ISR）
　　　3.9.9 中断等待时间
　　3.10 复位操作
　　3.11 节能方式
　　本章思考题
　第4章 C2XX存储空间与I／O空间
　　4.1 概述
　　4.2 存储器和I／O空间概况
　　4.3 程序存储器
　　4.4 数据存储器
　……
　第5章 C2XX片内外设接口
　第6章 C2XX寻址试试和指令系统
应用篇
第7章 系统硬件应用
第8章 系统软件应用
第9章 定点DSP数据格式及定标技术
0章 C2XX DSP开发工具与实验平台
1章 DSP专门实验
附录 习题参考答案
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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高速数字信号处理：原理、应用与实验教程 深入理解数字信号处理的脉搏，驾驭高速数据流的未来 在当今信息爆炸的时代，数字信号处理（DSP）已成为现代科技发展的基石，从通信、音频、视频到医疗影像、雷达系统，无不闪耀着DSP的智慧之光。而随着技术的飞速进步，对数据处理速度的要求也日益严苛，高速数字信号处理（High-Speed Digital Signal Processing）应运而生，成为突破技术瓶颈、实现前沿应用的关键。本书正是聚焦于这一前沿领域，为广大电子信息与电气工程专业的学生、科研人员及工程技术人员提供了一套系统、深入且极具实践性的学习资源。 本书并非对现有的DSP理论进行简单复述，而是着眼于“高速”这一核心特征，深入剖析高速DSP系统设计所面临的独特挑战与解决方案。我们将从最基础的数字信号理论出发，逐步引入高速处理的必要性及其带来的性能提升，并详细介绍支撑高速运算的关键技术和算法。本书的体系结构经过精心设计，力求在理论深度与实践可操作性之间取得最佳平衡，确保读者在掌握核心原理的同时，也能获得宝贵的实践经验。 第一篇：高速DSP理论基础 在本篇中，我们将为读者打下坚实的理论基础，为理解后续的高速处理技术做好铺垫。 引言：数字信号处理与高速化的趋势 数字信号处理（DSP）的基本概念与发展历程回顾。 为何需要高速DSP？数据量的爆炸式增长，实时性要求的提升（如5G通信、高清视频、雷达探测）。 高速DSP系统在现代科技中的关键作用与应用领域概览。 本书的学习目标与内容框架介绍。 数字信号处理基础回顾 信号的采样、量化与编码：理解数字化的基本过程。 离散时间信号与系统：系统函数、冲激响应、卷积等核心概念。 傅里叶变换（DTFT、DFT、FFT）：分析信号频谱，理解频率域操作。 Z变换：系统稳定性分析，滤波器设计的基础。 随机信号处理基础：功率谱密度，相关性等，为处理噪声与不确定性信号做准备。 高速DSP的挑战与机遇 “高速”的定义与衡量标准：采样率、吞吐量、延迟等。 传统DSP处理器的瓶颈：运算速度、数据吞吐能力、功耗限制。 高速DSP对硬件架构的需求：并行处理、流水线技术、专用硬件加速器。 算法层面的优化：降低计算复杂度，提高运算效率。 高速DSP带来的新机遇：更精密的测量，更智能的控制，更丰富的多媒体体验。 基础数字滤波器理论 滤波器在信号处理中的作用：去除噪声、提取特征、整形信号。 FIR（有限脉冲响应）滤波器：设计方法（窗函数法、等纹波法），线性相位特性。 IIR（无限脉冲响应）滤波器：设计方法（双线性变换法、脉冲不变法），性能优势与稳定性考量。 滤波器性能指标：通带、阻带、过渡带、纹波、衰减等。 高速应用中的滤波器设计考量：计算复杂度，硬件实现复杂度，延迟。 第二篇：高速DSP核心技术与算法 本篇将深入探讨实现高速DSP运算的关键技术和常用算法，为读者提供解决实际问题的利器。 高性能运算单元与架构 乘法累加（MAC）单元：DSP核心运算，高性能MAC单元的设计与优化。 并行处理技术：SIMD（单指令多数据流）、多核处理器、FPGA（现场可编程门阵列）及其在DSP中的应用。 流水线技术：指令流水线、数据流水线，缩短指令执行周期。 专用DSP处理器（DSPs）：TMS320系列、SHARC等，及其架构特点与指令集。 GPU（图形处理器）在通用计算（GPGPU）与DSP中的应用：利用其海量并行计算能力。 快速傅里叶变换（FFT）及其高速实现 FFT算法原理回顾：蝶形运算，基-2、基-4、混合基FFT。 FFT的计算复杂度与性能优势。 FFT的硬件实现：比特反转、地址生成、存储器访问优化。 循环卷积与FFT：利用FFT加速长序列的卷积运算。 多维FFT：图像与多维信号处理中的应用。 高性能滤波算法 直接型滤波器实现与计算复杂度。 级联型、并联型滤波器结构：降低计算量，改善数值稳定性。 Canonic Direct Form II、Lattice Filter等高级滤波器结构。 快速卷积与滤波：利用FFT加速FIR滤波。 多速率信号处理：抽取（Decimation）与插值（Interpolation）技术，实现不同采样率信号间的转换，提高处理效率。 限冲激响应（FIR）滤波器的低复杂度实现：如对称性利用、系数共享等。 自适应滤波算法 自适应滤波器的基本原理：利用待处理信号的统计特性，自动调整滤波器系数。 LMS（最小均方）算法：原理、收敛速度、步长选择。 RLS（递归最小二乘）算法：原理、收敛速度、计算复杂度。 自适应滤波器的应用：噪声抵消、回声消除、信道均衡。 高速自适应滤波器的实现挑战与优化。 纠错编码与解码 通信系统中纠错编码的重要性：对抗信道噪声，提高传输可靠性。 线性分组码：Hamming码、BCH码等。 卷积码：Viterbi译码算法。 Turbo码与LDPC码：现代高速通信系统中高效的纠错编码。 纠错译码的硬件实现与计算复杂度。 第三篇：高速DSP应用系统设计 在本篇中，我们将结合具体应用场景，展示高速DSP技术如何解决实际工程问题。 通信系统中的高速DSP OFDM（正交频分复用）技术：原理、FFT/IFFT在OFDM中的核心作用。 软件无线电（SDR）：利用DSP实现灵活的无线通信系统。 高速ADC/DAC接口与数据采集。 调制解调与信道估计。 5G及未来通信技术中的高速DSP应用。 数字图像与视频处理 图像采集与预处理：降噪、锐化、对比度增强。 图像压缩：JPEG、MPEG等标准中的DCT/IDCT算法。 视频编码与解码：H.264/H.265等标准。 运动估计与补偿。 图像识别与特征提取。 雷达与声纳系统 雷达信号处理：脉冲压缩、多普勒处理、目标检测。 声纳信号处理：声源定位、目标识别。 高采样率ADC/DAC在雷达/声纳中的应用。 相控阵雷达信号处理。 医疗影像处理 CT、MRI、超声成像的信号处理原理。 图像重建算法。 图像增强与分割。 实时医学影像分析。 高性能DSP硬件平台选择与编程 FPGA设计流程与工具链（Verilog/VHDL）。 DSP处理器开发环境与编程（C/C++）。 GPU编程模型（CUDA/OpenCL）。 嵌入式系统中的DSP集成。 性能分析与优化工具。 第四篇：高速DSP实验教程 实践是检验理论的唯一标准。本篇将提供一系列精心设计的实验，帮助读者将所学理论转化为实际操作能力。 实验一：基础数字滤波器设计与仿真 使用MATLAB/Python等工具设计FIR和IIR滤波器，观察幅频、相频响应。 对实际信号进行滤波，验证滤波效果。 学习滤波器系数的量化对性能的影响。 实验二：FFT在信号频谱分析中的应用 使用FFT分析不同类型信号（正弦波、方波、噪声）的频谱。 观察FFT窗口函数对频谱分辨率的影响。 利用FFT实现信号的频率域滤波。 实验三：多速率信号处理实验 实现信号的抽取与插值。 设计一个多速率滤波器系统，处理不同采样率的信号。 理解多速率处理在提高效率中的作用。 实验四：FPGA实现基础DSP模块 使用FPGA实现一个基本的MAC单元。 设计一个简单的FIR滤波器IP核。 学习FPGA硬件描述语言（Verilog/VHDL）和开发流程。 实验五：DSP处理器平台上的应用开发 在TI、ADI等DSP开发板上实现FFT算法。 开发一个简单的自适应滤波器程序。 学习DSP汇编指令与C语言联合编程。 实验六：GPU加速DSP算法 使用CUDA/OpenCL加速FFT或滤波器运算。 对比CPU与GPU在相同任务上的性能差异。 实验七：通信系统中的OFDM仿真 使用MATLAB/Simulink搭建OFDM仿真平台。 观察FFT/IFFT在OFDM调制解调中的作用。 模拟信道对OFDM信号的影响。 本书的编写力求严谨、清晰，并辅以大量的图示和代码示例，旨在帮助读者建立清晰的知识脉络，掌握核心技术。我们相信，通过对本书的学习，读者将能够深刻理解高速数字信号处理的精髓，并具备设计、实现和优化各类高速DSP系统的能力，为未来在电子信息与电气工程领域的深造或职业发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，那种带着一些科技感的深蓝色调，让人一眼就能感觉到这是一本关于硬核技术的书。我拿到手的时候，感觉分量挺实在的，一看目录，就知道内容覆盖面很广。光是看前言部分，作者就强调了理论与实践相结合的重要性，这一点对于我们这些想在数字信号处理领域真正落地的人来说至关重要。我个人比较关注的是如何将那些复杂的数学公式转化为实际可操作的代码，所以这本书的实验部分对我吸引力最大。我希望它不仅仅是停留在概念讲解层面，而是能提供清晰的步骤和可运行的示例。毕竟，对于DSP这种工具型学科来说，动手的机会越多，理解才越深刻。如果书中的案例能够紧密贴合当前行业的热点，比如音频处理或者图像滤波，那就更棒了。总之，初步印象是专业性很强，期待正文的表现能够与其封面和定位相匹配。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本对这类“教程”性质的书籍抱有一丝保留意见，因为很多教材为了追求内容的全面性，往往把理论讲得过于晦涩，导致初学者望而却步。但这本书在章节安排上似乎做了不少功课。我注意到它在引入新概念时，通常会先用一个直观的例子铺垫，然后再深入到背后的数学原理，这种“由浅入深”的结构我很欣赏。这表明编著者显然考虑到了不同层次读者的接受能力。例如，在讲解FFT算法的时候，如果能配上一些历史演变或者应用背景的介绍，而不是直接抛出复数运算的推导，那么学习起来的代入感会强很多。我尤其期待它在软件实现和硬件资源限制方面的讨论，因为在实际工程中，这些“非理想因素”往往决定了设计的成败。好的教程不应该只是知识的堆砌，而更像是一位经验丰富的导师在循循善诱。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在职的技术人员，我更看重的是书籍的“时效性”和“前沿性”。高速DSP技术迭代很快，如果一本书的内容停留在十年前的DSP架构上，那么它的实用价值就会大打折扣。我关注这本书对现代DSP芯片特性的覆盖程度，比如是否涉及新型的指令集优化，或者在与FPGA/SoC集成的最新趋势上是否有涉及。如果它能平衡好基础理论的扎实性与前沿技术的跟进速度，那么它就超越了一般的入门教材，成为了一本可以长期参考的工具手册。我希望书中不仅仅停留在“如何计算”，更要深入到“如何优化效率”的层面，毕竟在高速应用中，每一周期的节省都意味着巨大的性能提升。这种对性能极限的追求，是高速DSP领域的核心魅力所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的篇幅看起来相当可观，这让我意识到它试图构建一个完整的知识体系，而不是零散地介绍几个知识点。一个完整的学习路径，从基础的概念构建，到核心算法的深入剖析，再到实际系统设计与调试，缺一不可。我非常看重它在“系统级设计”部分的内容组织。很多教程在算法实现上做得不错，但在将算法部署到实际系统中时，却草草收场，比如内存访问策略、中断处理、功耗管理等实际问题被一带而过。如果这本书能够提供一个从需求分析到最终调试验证的完整案例，哪怕只是一个简化版的，都将是极大的加分项。只有当理论能够顺利转化为可运行、可验证的工程实践时，这本书的价值才算真正实现。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量给我留下了深刻的印象。在阅读技术类书籍时，图文的配合度直接影响到阅读体验和知识吸收效率。清晰的框图、准确的时序图以及合理的代码片段对理解高速DSP的工作流程至关重要。我翻阅了其中关于流水线和并行处理的那几章，图示逻辑清晰，没有出现那种线条交叉混乱或者标注模糊不清的情况。这体现了出版社在编辑环节上的专业水准。此外，字体选择和行间距也比较舒适，长时间阅读下来眼睛不容易疲劳。对于一本需要反复查阅和参考的工具书而言，这种细节的打磨是体现其价值的关键要素之一。如果能增加一些关键公式的推导过程的注释，点明每一步的物理意义，那就更完美了。