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韩丽英著 著

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• 实践
• 工程

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118074994

商品编码：29765933828

包装：平装

出版时间：2011-06-01

基本信息

书名：DSP应用开发技术

定价：39.00元

作者：韩丽英著

出版社：国防工业出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787118074994

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.499kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书主要内容包括数字信号处理器（DSP）的特点、发展、分类及应用，TMS320LF240xDSP结构及内部资源，TMS320LF240寻址方式和指令系统，汇编语言和伪指令，汇编语言程序设计方法，外部总线扩展以及应用，看门狗定时器模块，数字输入／输出模块工作原理及使用方法，串行通信接口模块（SCI）的原理以及应用，串行外设接口模块（SPI），CAN控制器模块等。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《嵌入式系统原理与实践》 内容简介： 本书深入浅出地阐述了嵌入式系统的核心原理，并结合大量实际案例，详细介绍了嵌入式系统的开发流程、关键技术与常用工具。本书旨在帮助读者建立起对嵌入式系统全方位的认知，从硬件基础到软件实现，从系统设计到应用开发，提供一套系统性的学习路径。 第一部分：嵌入式系统基础理论 本部分为读者构建扎实的嵌入式系统理论基础。 第一章：嵌入式系统概述 1.1 什么是嵌入式系统？ 对嵌入式系统的定义、特点（如专一性、实时性、可靠性、低功耗、网络化、智能化等）进行详尽的阐述。 区分嵌入式系统与通用计算机系统的根本差异，强调其“嵌入”于特定设备或系统中的本质。 列举嵌入式系统在工业控制、消费电子、医疗设备、汽车电子、通信设备、航空航天等领域的广泛应用，激发读者的学习兴趣，并展示嵌入式技术的巨大潜力。 1.2 嵌入式系统的组成 详细介绍嵌入式系统的典型硬件组成，包括微处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM、Flash）、输入/输出设备（I/O Ports）、外围接口（UART、SPI、I2C、USB、Ethernet、CAN等）、传感器、执行器以及电源管理单元等。 深入剖析各硬件组件的功能、选型考量因素（如性能、功耗、成本、接口兼容性）及其相互之间的协同工作原理。 介绍嵌入式系统的软件组成，包括嵌入式操作系统（RTOS）、驱动程序、中间件、应用程序等，并阐述它们在整个系统中的作用和层级关系。 1.3 嵌入式系统的发展趋势 分析嵌入式系统在物联网（IoT）、人工智能（AI）、边缘计算、低功耗广域网（LPWAN）等前沿技术驱动下的发展方向。 探讨微处理器架构的演进（如ARM Cortex-M系列、RISC-V架构的兴起），以及FPGA、SoC等集成技术对嵌入式系统性能提升的影响。 讨论嵌入式系统在安全性、可靠性、易用性、模块化设计等方面的最新研究成果和发展趋势。 第二章：微处理器与微控制器 2.1 微处理器（MPU）与微控制器（MCU） 详细对比MPU和MCU的结构、功能、特点及适用场景。 深入讲解CPU的核心架构，包括指令集体系结构（ISA，如ARM、MIPS、x86）、流水线技术、多核处理、缓存机制等，以及这些技术如何影响处理器性能。 介绍存储器子系统，包括RAM（SRAM、DRAM）、ROM（Mask ROM、PROM、EPROM、EEPROM）、Flash Memory（NOR Flash、NAND Flash）的原理、特性、读写方式和应用。 2.2 ARM体系结构及其指令集 详细介绍ARM处理器架构，包括其Thumb、ARM指令集，流水线设计，分支预测，中断与异常处理机制。 讲解ARMv7-M、ARMv8-M等主流嵌入式应用架构的特点，如Thumb-2指令集、TrustZone安全技术等。 介绍ARM处理器在低功耗、高性能方面的优势，及其在各种嵌入式设备中的广泛应用。 2.3 常用微控制器选型指南 列举市面上流行的微控制器系列，如STM32系列（意法半导体）、ESP32系列（乐鑫科技）、NXP Kinetis系列、Microchip PIC系列等。 提供详细的选型依据，包括CPU核心、主频、内存大小、外设接口丰富程度、功耗指标、开发生态、成本等。 通过实际案例分析，演示如何根据项目需求选择最合适的MCU。 第三章：嵌入式系统硬件设计 3.1 电路设计基础 介绍嵌入式系统硬件设计的通用流程，包括需求分析、原理图设计、PCB布局布线、器件选型、焊接调试等。 讲解基本模拟电路和数字电路的设计原则，如电源设计、时钟电路设计、复位电路设计、信号完整性考虑等。 介绍信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的基本概念，以及如何避免串扰、反射、地弹等信号失真问题。 3.2 接口电路设计 详细介绍各类常用接口电路的设计，包括GPIO、UART、SPI、I2C、ADC/DAC、PWM等。 讲解如何为传感器、执行器、通信模块等外围设备设计匹配的接口电路，包括电平转换、阻抗匹配、滤波等。 介绍USB、Ethernet、CAN等复杂接口的硬件设计要点，如差分信号处理、网络隔离等。 3.3 电源与功耗管理 讲解嵌入式系统电源系统的设计，包括稳压器、低压差线性稳压器（LDO）、开关电源（DC-DC Converter）的选择和应用。 深入探讨低功耗设计技术，如硬件睡眠模式、动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控、外设电源独立控制等。 介绍电池供电系统的设计考量，如电池类型选择、充电管理、电源效率优化等。 第二部分：嵌入式系统软件开发 本部分聚焦于嵌入式系统的软件开发技术，涵盖从底层驱动到上层应用的全过程。 第四章：嵌入式软件开发环境与工具链 4.1 集成开发环境（IDE） 介绍主流嵌入式IDE，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、Segger Embedded Studio、Eclipse CDT等。 详细讲解IDE的功能，包括代码编辑器、编译器、汇编器、链接器、调试器、项目管理器等。 演示如何配置IDE，创建、编译、链接和运行嵌入式项目。 4.2 编译器、汇编器与链接器 深入讲解C/C++语言在嵌入式开发中的应用，以及交叉编译器的作用。 详细说明汇编器的功能，如何将汇编指令转换为机器码。 讲解链接器的作用，如何将多个目标文件和库文件链接成可执行文件，以及链接脚本的重要性。 4.3 调试技术与工具 介绍嵌入式系统调试的常用方法，包括断点、单步执行、观察变量、内存查看、寄存器查看等。 详细讲解JTAG、SWD等硬件调试接口及其工作原理。 介绍调试器（如GDB）和仿真器（如J-Link、ST-Link）的使用。 讨论日志打印、状态机调试、逻辑分析仪等辅助调试手段。 第五章：嵌入式底层驱动开发 5.1 裸机编程基础 讲解裸机编程的概念，即在没有操作系统支持的情况下直接操作硬件。 介绍如何通过直接读写寄存器的方式控制CPU、GPIO、定时器、中断等硬件。 提供简单的裸机编程实例，如LED闪烁、按键输入处理等。 5.2 中断与异常处理 详细讲解中断的产生、响应、优先级、嵌套等概念。 介绍如何编写中断服务程序（ISR），以及中断处理的注意事项。 讲解异常的概念，如非法指令、除零、内存访问越界等，以及异常处理机制。 5.3 外设驱动程序设计 深入讲解UART、SPI、I2C、ADC、PWM等常用外设的驱动程序设计。 介绍驱动程序的设计原则，包括模块化、可移植性、效率等。 提供各种外设驱动的完整代码示例，并讲解其工作流程和关键API。 第六章：嵌入式实时操作系统（RTOS） 6.1 RTOS核心概念 介绍RTOS的定义、特点（如任务调度、实时性、资源管理）及其在嵌入式系统中的重要性。 详细讲解RTOS的核心概念，包括任务（Thread/Task）、任务状态（就绪、运行、阻塞）、任务调度算法（如固定优先级、轮转、时间片轮转）、任务同步与通信机制（信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组）、中断管理、内存管理等。 6.2 常用RTOS介绍与选型 介绍FreeRTOS、RT-Thread、uCOS、RTEMS等主流嵌入式RTOS的特点、功能、应用场景和许可证。 提供RTOS选型的考虑因素，如资源占用、实时性要求、开发社区支持、功能集等。 6.3 RTOS应用开发实战 以FreeRTOS为例，详细演示如何创建任务、任务间通信与同步、使用定时器、实现低功耗模式等。 通过实际项目，如多任务传感器数据采集与处理、GUI界面控制等，展示RTOS在复杂嵌入式系统中的应用。 讲解RTOS调试技巧，如何分析任务死锁、优先级反转等常见问题。 第三部分：嵌入式系统应用开发与集成 本部分将理论与实践相结合，介绍嵌入式系统的整体应用开发流程以及常用技术。 第七章：嵌入式Linux系统开发 7.1 嵌入式Linux概述 介绍嵌入式Linux的特点、优势以及与桌面Linux的区别。 讲解嵌入式Linux的组成，包括引导加载程序（Bootloader）、Linux内核、文件系统、根文件系统、用户空间应用程序等。 7.2 Bootloader开发 介绍Bootloader的作用，以及U-Boot、GRUB等常用Bootloader。 讲解Bootloader的加载流程，以及如何进行配置和移植。 7.3 Linux内核移植与配置 介绍Linux内核的编译与配置过程，以及设备树（Device Tree）的概念和应用。 讲解如何针对特定硬件平台进行内核配置和移植。 7.4 嵌入式Linux应用开发 介绍在嵌入式Linux环境下进行应用程序开发，包括使用GCC、GDB等工具链。 讲解Linux系统调用、进程管理、线程、IPC（进程间通信）等核心概念。 介绍Shell脚本、Python、C/C++等在嵌入式Linux应用开发中的实践。 介绍嵌入式GUI开发框架，如Qt for Embedded，以及嵌入式Web服务器的搭建。 第八章：嵌入式通信协议与网络开发 8.1 串行通信协议 详细讲解UART（RS232/RS485）、SPI、I2C等常用串行通信协议的工作原理、通信方式和应用场景。 提供这些协议的底层驱动开发和应用层通信实例。 8.2 网络通信协议 介绍TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现，包括Socket编程。 讲解HTTP、MQTT、CoAP等物联网常用通信协议，及其在嵌入式设备上的应用。 演示如何开发基于TCP/IP和物联网协议的通信应用。 8.3 无线通信技术 介绍Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa等主流无线通信技术的工作原理、特点和应用。 讲解如何在嵌入式系统中集成和开发相关的无线通信模块。 第九章：嵌入式系统集成与项目实战 9.1 系统集成流程 讲解嵌入式系统从硬件设计、软件开发到最终产品集成的整个流程。 强调各环节之间的协同工作和接口定义的重要性。 9.2 传感器与执行器接口集成 通过具体案例，演示如何将各种传感器（如温度、湿度、光照、加速度传感器）和执行器（如电机、继电器、舵机）集成到嵌入式系统中。 讲解数据采集、处理和控制的完整流程。 9.3 常见嵌入式项目实战 实例一：智能家居控制系统 讲解如何基于MCU或嵌入式Linux开发一个简单的智能家居系统，包括设备控制（灯光、窗帘）、状态监测（温度、湿度）、远程通信（Wi-Fi/MQTT）等。 实例二：工业数据采集与监控终端 演示如何开发一个用于工业现场的数据采集终端，采集PLC、传感器数据，并通过RS485/Ethernet传输到上位机，涉及RTOS、驱动开发、通信协议等。 实例三：嵌入式人机交互（HMI）应用 讲解如何为嵌入式设备设计用户界面，包括触摸屏驱动、GUI库的使用，以及用户交互逻辑的实现。 9.4 产品优化与可靠性设计 介绍嵌入式产品在功耗、性能、成本、可靠性、安全性等方面的优化策略。 讲解软件测试、硬件测试、系统联调等质量保证措施。 探讨嵌入式系统的生命周期管理和固件升级（OTA）技术。 本书通过循序渐进的讲解和丰富的实例，力求帮助读者掌握嵌入式系统的开发技能，为应对日益复杂的嵌入式应用开发挑战打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对本书中关于硬件加速器接口（HWA Interface）的章节印象尤为深刻。在现代DSP芯片中，很多任务已经外包给了专用的加速模块，如何高效地配置这些模块并同步数据流，是决定系统性能的关键。本书详细拆解了如何使用寄存器级的访问方式来绕过标准API的开销，实现亚微秒级的硬件触发。这对于追求极致性能的工程师来说，是教科书上学不到的真知。同时，书中对安全性问题的关注也体现了其与时俱进的特点。在描述数据采集与传输时，它探讨了如何在硬件层面上实现数据完整性校验和基本的防篡改措施，这在工业物联网和医疗设备领域是刚需。总而言之，这本书不是一本适合边喝咖啡边轻松阅读的书籍，它要求读者带着解决复杂问题的决心去深入钻研。它所提供的知识密度极高，每翻过一页，都会感觉自己的技术栈又被夯实了一层，是那种需要反复研读并标记重点的工具书。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程中，我发现它在软件工程实践方面的洞察力远超我预期。很多DSP相关的书籍往往会忽略掉项目管理和代码维护的长期成本。然而，本书在介绍模块化编程时，引入了面向对象的设计思想来管理复杂的信号处理流程图，这对于大型项目至关重要。作者详尽阐述了如何使用状态机来控制复杂的信号采集与解调过程，并提供了清晰的UML图示来辅助理解。更令人称赞的是，书中关于调试和性能分析的章节。它没有满足于使用IDE内置的简单分析工具，而是引导读者深入到硬件调试器和逻辑分析仪的使用层面，手把手教你如何捕捉瞬时异常和分析缓存未命中率。这部分内容对于那些在实际产品中遇到难以复现的间歇性Bug的开发人员来说，简直是及时雨。它教会的不是“如何运行代码”，而是“如何驯服代码”，如何建立一套稳健的、可追溯的开发流程，确保即便是多年后接手的维护人员也能快速上手，这体现了作者深厚的工程素养。

评分☆☆☆☆☆

这本书在阐述DSP算法应用场景时，展现了令人耳目一新的跨学科视野。它并未局限于传统的雷达或通信系统，而是深入到了生物医学信号处理和工业控制的边缘领域。例如，书中用相当大的篇幅解析了如何利用有限域傅里叶变换（FFT）的特性来设计低功耗的振动监测算法，以识别机械设备的早期故障模式。这种将抽象算法与具体行业痛点紧密结合的处理方式，极大地拓宽了读者利用DSP解决实际问题的思路。此外，书中对工具链的批判性分析也很有价值。作者并未盲目推崇某一家供应商的工具，而是客观指出了不同编译器在代码生成效率、链接器优化方面的优劣，并指导读者如何通过自定义汇编插入和链接脚本调整来榨取硬件的最后一丝性能。这种对整个开发生态的全面审视，使得本书超越了一般的“How-to”指南，上升到了“Why and How to Choose”的战略层面。

评分☆☆☆☆☆

这部名为《DSP应用开发技术》的书籍，表面上聚焦于数字信号处理（DSP）的实践层面，但实际上，它更像是一本深入探讨嵌入式系统底层逻辑与软件架构的宝典。作者并没有仅仅停留在理论公式的堆砌上，而是花了大量的篇幅去剖析如何将复杂的DSP算法高效地映射到具体的硬件平台上。例如，在讲解滤波器设计时，书中穿插了大量关于定点数运算精度管理和流水线优化技巧的实例，这对于那些试图将实验室原型快速转化为量产产品的工程师来说，无疑是至关重要的。我尤其欣赏它对不同DSP架构（如TI C6000系列与ADI SHARC系列）之间指令集差异和内存访问策略的细致对比，这让读者在面对多平台开发需求时，能迅速找到最优解。书中对实时性约束处理的论述也十分到位，不再是那种教科书式的理想化描述，而是直接给出了在资源受限环境下，如何通过中断优先级管理和DMA（直接内存访问）的巧妙运用，确保数据流的平滑与低延迟。这本书的价值在于，它成功地架起了理论知识与工程实现之间的鸿沟，让“会写算法”和“能做产品”之间那道无形的墙变得透明可见。

评分☆☆☆☆☆

本书的叙述风格非常硬朗、直接，几乎没有冗余的寒暄，直击核心技术痛点。对于初学者而言，可能开篇的几章会略显吃力，因为很多基础概念假设读者已经有所了解。但对于有一定C语言和基础信号处理背景的人来说，这种“高密度信息”的输入方式效率极高。我个人最喜欢的是它对嵌入式操作系统（RTOS）在DSP应用中的集成方案的探讨。书中不仅提到了FreeRTOS或μC/OS等常见内核的应用，更重点分析了当DSP核心需要承担大量浮点运算和通信任务时，如何设计合理的任务优先级和消息队列机制来避免优先级反转和死锁。特别是在多核DSP的并行处理部分，作者提出了几种调度算法，并基于实际的音频处理场景进行了性能对比测试，图表详实，数据可靠。这本书与其说是一本技术手册，不如说是一份资深工程师的“实战经验备忘录”，充满了经过实战检验的“陷阱规避指南”。