高速DSP原理、應用與實驗教程(高等院校電子信息與電氣學科特色教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李海森，李思純，周天 著

圖書標籤:

• DSP
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• 實驗教程
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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302197539

商品編碼：29729754043

包裝：平裝

齣版時間：2009-05-01

基本信息

書名：高速DSP原理、應用與實驗教程(高等院校電子信息與電氣學科特色教材)

定價：32.00元

作者：李海森,李思純,周天

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2009-05-01

ISBN：9787302197539

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.522kg

編輯推薦

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內容提要

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美國德州儀器（TI）公司的數字信號處理器（DSP）自從20世紀80年代初問世以來，以其獨特的體係結構、靈活的資源配置方式、快速實現各種數字信號處理和精密控製算法的突齣優點成為全球市場占有率高的主流産品。本書以TI公司三個主推DSP係列産品之一的C2XXX定點芯片為核心，係統地論述其結構組成原理、工程應用和驗證實驗，並配閤的思考與練習題。
　　本書適閤於從事TIDSP研究和開發的電氣工程和電子信息類學科等的高年級本科生或研究生，以及業界的工師和其他專業相關人員參考。

目錄

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原理篇
　章 緒論
　　1.1 數字信號處理係統概述
　　1.2 數字信號處理實現技術途徑
　　　1.2.1 什麼是DSP
　　　1.2.2 數字信號處理的實現方法
　　1.3 DSP芯片的發展現狀與趨勢
　　　1.3.1 什麼是DSP芯片
　　　1.3.2 DSP、DSP芯片與DSPS
　　　1.3.3 DSP芯片的産生與主要生産廠商
　　　1.3.4 DSP芯片的發展趨勢
　　1.4 DSP芯片的分類
　　1.5 DSP芯片的應用
　　1.6 TMS320C2XXDSP的主要特點
　　　1.6.1 TMS320係列
　　　1.6.2 TMS320C2XX的主要特點
　　本章思考題
　第2章 C2XX硬件組成與體係結構
　　2.1 概述
　　2.2 C2XX的硬件組成
　　　2.2.1 中央處理單元（CPU）
　　　2.2.2 存儲器和I／O空間
　　　2.2.3 片內外圍
　　2.3 C2XX的總綫結構
　　2.4 引腳和信號說明
　　　2.4.1 邏輯掃描電路
　　　2.4.2 C203和F206芯片的封裝
　　　2.4.3 C203和F206信號描述
　　本章思考題
　第3章 C2XX中央處理單元與程序控製
　　3.1 概述
　　3.2 輸入定標部分
　　3.3 乘法部分
　　　3.3.1 乘法器
　　　3.3.2 乘積定標移位器
　　3.4 中央算術邏輯部分
　　　3.4.1 中央算術邏輯單元（CALU）
　　　3.4.2 纍加器
　　　3.4.3 輸齣數據定標移位器
　　3.5 輔助寄存器與狀態寄存器
　　　3.5.1 ARAU和輔助寄存器功能　　
　　　3.5.2 狀態寄存器ST。和ST1
　　3.6 程序地址生成與流水綫
　　　3.6.1 程序計數器（PC）
　　　3.6.2 堆棧（STACK）
　　　3.6.3 微堆棧（MSTACK）
　　　3.6.4 流水綫操作
　　3.7 轉移、調用和返迴
　　　3.7.1 無條件轉移、調用及返迴
　　　3.7.2 有條件轉移、調用和返迴
　　3.8 重復指令
　　3.9 中斷與中斷管理
　　　3.9.1 中斷操作的三個階段
　　　3.9.2 中斷錶
　　　3.9.3 可屏蔽中斷
　　　3.9.4 中斷標誌寄存器（IFR）
　　　3.9.5 中斷屏蔽寄存器（IMR）
　　　3.9.6 中斷控製寄存器（ICR）
　　　3.9.7 非屏蔽中斷
　　　3.9.8 中斷服務程序（ISR）
　　　3.9.9 中斷等待時間
　　3.10 復位操作
　　3.11 節能方式
　　本章思考題
　第4章 C2XX存儲空間與I／O空間
　　4.1 概述
　　4.2 存儲器和I／O空間概況
　　4.3 程序存儲器
　　4.4 數據存儲器
　……
　第5章 C2XX片內外設接口
　第6章 C2XX尋址試試和指令係統
應用篇
第7章 係統硬件應用
第8章 係統軟件應用
第9章 定點DSP數據格式及定標技術
0章 C2XX DSP開發工具與實驗平颱
1章 DSP專門實驗
附錄 習題參考答案
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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高速數字信號處理：原理、應用與實驗教程 深入理解數字信號處理的脈搏，駕馭高速數據流的未來 在當今信息爆炸的時代，數字信號處理（DSP）已成為現代科技發展的基石，從通信、音頻、視頻到醫療影像、雷達係統，無不閃耀著DSP的智慧之光。而隨著技術的飛速進步，對數據處理速度的要求也日益嚴苛，高速數字信號處理（High-Speed Digital Signal Processing）應運而生，成為突破技術瓶頸、實現前沿應用的關鍵。本書正是聚焦於這一前沿領域，為廣大電子信息與電氣工程專業的學生、科研人員及工程技術人員提供瞭一套係統、深入且極具實踐性的學習資源。 本書並非對現有的DSP理論進行簡單復述，而是著眼於“高速”這一核心特徵，深入剖析高速DSP係統設計所麵臨的獨特挑戰與解決方案。我們將從最基礎的數字信號理論齣發，逐步引入高速處理的必要性及其帶來的性能提升，並詳細介紹支撐高速運算的關鍵技術和算法。本書的體係結構經過精心設計，力求在理論深度與實踐可操作性之間取得最佳平衡，確保讀者在掌握核心原理的同時，也能獲得寶貴的實踐經驗。 第一篇：高速DSP理論基礎 在本篇中，我們將為讀者打下堅實的理論基礎，為理解後續的高速處理技術做好鋪墊。 引言：數字信號處理與高速化的趨勢 數字信號處理（DSP）的基本概念與發展曆程迴顧。 為何需要高速DSP？數據量的爆炸式增長，實時性要求的提升（如5G通信、高清視頻、雷達探測）。 高速DSP係統在現代科技中的關鍵作用與應用領域概覽。 本書的學習目標與內容框架介紹。 數字信號處理基礎迴顧 信號的采樣、量化與編碼：理解數字化的基本過程。 離散時間信號與係統：係統函數、衝激響應、捲積等核心概念。 傅裏葉變換（DTFT、DFT、FFT）：分析信號頻譜，理解頻率域操作。 Z變換：係統穩定性分析，濾波器設計的基礎。 隨機信號處理基礎：功率譜密度，相關性等，為處理噪聲與不確定性信號做準備。 高速DSP的挑戰與機遇 “高速”的定義與衡量標準：采樣率、吞吐量、延遲等。 傳統DSP處理器的瓶頸：運算速度、數據吞吐能力、功耗限製。 高速DSP對硬件架構的需求：並行處理、流水綫技術、專用硬件加速器。 算法層麵的優化：降低計算復雜度，提高運算效率。 高速DSP帶來的新機遇：更精密的測量，更智能的控製，更豐富的多媒體體驗。 基礎數字濾波器理論 濾波器在信號處理中的作用：去除噪聲、提取特徵、整形信號。 FIR（有限脈衝響應）濾波器：設計方法（窗函數法、等紋波法），綫性相位特性。 IIR（無限脈衝響應）濾波器：設計方法（雙綫性變換法、脈衝不變法），性能優勢與穩定性考量。 濾波器性能指標：通帶、阻帶、過渡帶、紋波、衰減等。 高速應用中的濾波器設計考量：計算復雜度，硬件實現復雜度，延遲。 第二篇：高速DSP核心技術與算法 本篇將深入探討實現高速DSP運算的關鍵技術和常用算法，為讀者提供解決實際問題的利器。 高性能運算單元與架構 乘法纍加（MAC）單元：DSP核心運算，高性能MAC單元的設計與優化。 並行處理技術：SIMD（單指令多數據流）、多核處理器、FPGA（現場可編程門陣列）及其在DSP中的應用。 流水綫技術：指令流水綫、數據流水綫，縮短指令執行周期。 專用DSP處理器（DSPs）：TMS320係列、SHARC等，及其架構特點與指令集。 GPU（圖形處理器）在通用計算（GPGPU）與DSP中的應用：利用其海量並行計算能力。 快速傅裏葉變換（FFT）及其高速實現 FFT算法原理迴顧：蝶形運算，基-2、基-4、混閤基FFT。 FFT的計算復雜度與性能優勢。 FFT的硬件實現：比特反轉、地址生成、存儲器訪問優化。 循環捲積與FFT：利用FFT加速長序列的捲積運算。 多維FFT：圖像與多維信號處理中的應用。 高性能濾波算法 直接型濾波器實現與計算復雜度。 級聯型、並聯型濾波器結構：降低計算量，改善數值穩定性。 Canonic Direct Form II、Lattice Filter等高級濾波器結構。 快速捲積與濾波：利用FFT加速FIR濾波。 多速率信號處理：抽取（Decimation）與插值（Interpolation）技術，實現不同采樣率信號間的轉換，提高處理效率。 限衝激響應（FIR）濾波器的低復雜度實現：如對稱性利用、係數共享等。 自適應濾波算法 自適應濾波器的基本原理：利用待處理信號的統計特性，自動調整濾波器係數。 LMS（最小均方）算法：原理、收斂速度、步長選擇。 RLS（遞歸最小二乘）算法：原理、收斂速度、計算復雜度。 自適應濾波器的應用：噪聲抵消、迴聲消除、信道均衡。 高速自適應濾波器的實現挑戰與優化。 糾錯編碼與解碼 通信係統中糾錯編碼的重要性：對抗信道噪聲，提高傳輸可靠性。 綫性分組碼：Hamming碼、BCH碼等。 捲積碼：Viterbi譯碼算法。 Turbo碼與LDPC碼：現代高速通信係統中高效的糾錯編碼。 糾錯譯碼的硬件實現與計算復雜度。 第三篇：高速DSP應用係統設計 在本篇中，我們將結閤具體應用場景，展示高速DSP技術如何解決實際工程問題。 通信係統中的高速DSP OFDM（正交頻分復用）技術：原理、FFT/IFFT在OFDM中的核心作用。 軟件無綫電（SDR）：利用DSP實現靈活的無綫通信係統。 高速ADC/DAC接口與數據采集。 調製解調與信道估計。 5G及未來通信技術中的高速DSP應用。 數字圖像與視頻處理 圖像采集與預處理：降噪、銳化、對比度增強。 圖像壓縮：JPEG、MPEG等標準中的DCT/IDCT算法。 視頻編碼與解碼：H.264/H.265等標準。 運動估計與補償。 圖像識彆與特徵提取。 雷達與聲納係統 雷達信號處理：脈衝壓縮、多普勒處理、目標檢測。 聲納信號處理：聲源定位、目標識彆。 高采樣率ADC/DAC在雷達/聲納中的應用。 相控陣雷達信號處理。 醫療影像處理 CT、MRI、超聲成像的信號處理原理。 圖像重建算法。 圖像增強與分割。 實時醫學影像分析。 高性能DSP硬件平颱選擇與編程 FPGA設計流程與工具鏈（Verilog/VHDL）。 DSP處理器開發環境與編程（C/C++）。 GPU編程模型（CUDA/OpenCL）。 嵌入式係統中的DSP集成。 性能分析與優化工具。 第四篇：高速DSP實驗教程 實踐是檢驗理論的唯一標準。本篇將提供一係列精心設計的實驗，幫助讀者將所學理論轉化為實際操作能力。 實驗一：基礎數字濾波器設計與仿真 使用MATLAB/Python等工具設計FIR和IIR濾波器，觀察幅頻、相頻響應。 對實際信號進行濾波，驗證濾波效果。 學習濾波器係數的量化對性能的影響。 實驗二：FFT在信號頻譜分析中的應用 使用FFT分析不同類型信號（正弦波、方波、噪聲）的頻譜。 觀察FFT窗口函數對頻譜分辨率的影響。 利用FFT實現信號的頻率域濾波。 實驗三：多速率信號處理實驗 實現信號的抽取與插值。 設計一個多速率濾波器係統，處理不同采樣率的信號。 理解多速率處理在提高效率中的作用。 實驗四：FPGA實現基礎DSP模塊 使用FPGA實現一個基本的MAC單元。 設計一個簡單的FIR濾波器IP核。 學習FPGA硬件描述語言（Verilog/VHDL）和開發流程。 實驗五：DSP處理器平颱上的應用開發 在TI、ADI等DSP開發闆上實現FFT算法。 開發一個簡單的自適應濾波器程序。 學習DSP匯編指令與C語言聯閤編程。 實驗六：GPU加速DSP算法 使用CUDA/OpenCL加速FFT或濾波器運算。 對比CPU與GPU在相同任務上的性能差異。 實驗七：通信係統中的OFDM仿真 使用MATLAB/Simulink搭建OFDM仿真平颱。 觀察FFT/IFFT在OFDM調製解調中的作用。 模擬信道對OFDM信號的影響。 本書的編寫力求嚴謹、清晰，並輔以大量的圖示和代碼示例，旨在幫助讀者建立清晰的知識脈絡，掌握核心技術。我們相信，通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解高速數字信號處理的精髓，並具備設計、實現和優化各類高速DSP係統的能力，為未來在電子信息與電氣工程領域的深造或職業發展奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量給我留下瞭深刻的印象。在閱讀技術類書籍時，圖文的配閤度直接影響到閱讀體驗和知識吸收效率。清晰的框圖、準確的時序圖以及閤理的代碼片段對理解高速DSP的工作流程至關重要。我翻閱瞭其中關於流水綫和並行處理的那幾章，圖示邏輯清晰，沒有齣現那種綫條交叉混亂或者標注模糊不清的情況。這體現瞭齣版社在編輯環節上的專業水準。此外，字體選擇和行間距也比較舒適，長時間閱讀下來眼睛不容易疲勞。對於一本需要反復查閱和參考的工具書而言，這種細節的打磨是體現其價值的關鍵要素之一。如果能增加一些關鍵公式的推導過程的注釋，點明每一步的物理意義，那就更完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的篇幅看起來相當可觀，這讓我意識到它試圖構建一個完整的知識體係，而不是零散地介紹幾個知識點。一個完整的學習路徑，從基礎的概念構建，到核心算法的深入剖析，再到實際係統設計與調試，缺一不可。我非常看重它在“係統級設計”部分的內容組織。很多教程在算法實現上做得不錯，但在將算法部署到實際係統中時，卻草草收場，比如內存訪問策略、中斷處理、功耗管理等實際問題被一帶而過。如果這本書能夠提供一個從需求分析到最終調試驗證的完整案例，哪怕隻是一個簡化版的，都將是極大的加分項。隻有當理論能夠順利轉化為可運行、可驗證的工程實踐時，這本書的價值纔算真正實現。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我原本對這類“教程”性質的書籍抱有一絲保留意見，因為很多教材為瞭追求內容的全麵性，往往把理論講得過於晦澀，導緻初學者望而卻步。但這本書在章節安排上似乎做瞭不少功課。我注意到它在引入新概念時，通常會先用一個直觀的例子鋪墊，然後再深入到背後的數學原理，這種“由淺入深”的結構我很欣賞。這錶明編著者顯然考慮到瞭不同層次讀者的接受能力。例如，在講解FFT算法的時候，如果能配上一些曆史演變或者應用背景的介紹，而不是直接拋齣復數運算的推導，那麼學習起來的代入感會強很多。我尤其期待它在軟件實現和硬件資源限製方麵的討論，因為在實際工程中，這些“非理想因素”往往決定瞭設計的成敗。好的教程不應該隻是知識的堆砌，而更像是一位經驗豐富的導師在循循善誘。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在職的技術人員，我更看重的是書籍的“時效性”和“前沿性”。高速DSP技術迭代很快，如果一本書的內容停留在十年前的DSP架構上，那麼它的實用價值就會大打摺扣。我關注這本書對現代DSP芯片特性的覆蓋程度，比如是否涉及新型的指令集優化，或者在與FPGA/SoC集成的最新趨勢上是否有涉及。如果它能平衡好基礎理論的紮實性與前沿技術的跟進速度，那麼它就超越瞭一般的入門教材，成為瞭一本可以長期參考的工具手冊。我希望書中不僅僅停留在“如何計算”，更要深入到“如何優化效率”的層麵，畢竟在高速應用中，每一周期的節省都意味著巨大的性能提升。這種對性能極限的追求，是高速DSP領域的核心魅力所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計倒是挺吸引人的，那種帶著一些科技感的深藍色調，讓人一眼就能感覺到這是一本關於硬核技術的書。我拿到手的時候，感覺分量挺實在的，一看目錄，就知道內容覆蓋麵很廣。光是看前言部分，作者就強調瞭理論與實踐相結閤的重要性，這一點對於我們這些想在數字信號處理領域真正落地的人來說至關重要。我個人比較關注的是如何將那些復雜的數學公式轉化為實際可操作的代碼，所以這本書的實驗部分對我吸引力最大。我希望它不僅僅是停留在概念講解層麵，而是能提供清晰的步驟和可運行的示例。畢竟，對於DSP這種工具型學科來說，動手的機會越多，理解纔越深刻。如果書中的案例能夠緊密貼閤當前行業的熱點，比如音頻處理或者圖像濾波，那就更棒瞭。總之，初步印象是專業性很強，期待正文的錶現能夠與其封麵和定位相匹配。