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韓麗英著 著

圖書標籤:

• DSP
• 數字信號處理
• 嵌入式係統
• 應用開發
• 技術
• 算法
• C語言
• ARM
• 實踐
• 工程

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齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118074994

商品編碼：29765933828

包裝：平裝

齣版時間：2011-06-01

基本信息

書名：DSP應用開發技術

定價：39.00元

作者：韓麗英著

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2011-06-01

ISBN：9787118074994

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.499kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書主要內容包括數字信號處理器（DSP）的特點、發展、分類及應用，TMS320LF240xDSP結構及內部資源，TMS320LF240尋址方式和指令係統，匯編語言和僞指令，匯編語言程序設計方法，外部總綫擴展以及應用，看門狗定時器模塊，數字輸入／輸齣模塊工作原理及使用方法，串行通信接口模塊（SCI）的原理以及應用，串行外設接口模塊（SPI），CAN控製器模塊等。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《嵌入式係統原理與實踐》 內容簡介： 本書深入淺齣地闡述瞭嵌入式係統的核心原理，並結閤大量實際案例，詳細介紹瞭嵌入式係統的開發流程、關鍵技術與常用工具。本書旨在幫助讀者建立起對嵌入式係統全方位的認知，從硬件基礎到軟件實現，從係統設計到應用開發，提供一套係統性的學習路徑。 第一部分：嵌入式係統基礎理論 本部分為讀者構建紮實的嵌入式係統理論基礎。 第一章：嵌入式係統概述 1.1 什麼是嵌入式係統？ 對嵌入式係統的定義、特點（如專一性、實時性、可靠性、低功耗、網絡化、智能化等）進行詳盡的闡述。 區分嵌入式係統與通用計算機係統的根本差異，強調其“嵌入”於特定設備或係統中的本質。 列舉嵌入式係統在工業控製、消費電子、醫療設備、汽車電子、通信設備、航空航天等領域的廣泛應用，激發讀者的學習興趣，並展示嵌入式技術的巨大潛力。 1.2 嵌入式係統的組成 詳細介紹嵌入式係統的典型硬件組成，包括微處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM、Flash）、輸入/輸齣設備（I/O Ports）、外圍接口（UART、SPI、I2C、USB、Ethernet、CAN等）、傳感器、執行器以及電源管理單元等。 深入剖析各硬件組件的功能、選型考量因素（如性能、功耗、成本、接口兼容性）及其相互之間的協同工作原理。 介紹嵌入式係統的軟件組成，包括嵌入式操作係統（RTOS）、驅動程序、中間件、應用程序等，並闡述它們在整個係統中的作用和層級關係。 1.3 嵌入式係統的發展趨勢 分析嵌入式係統在物聯網（IoT）、人工智能（AI）、邊緣計算、低功耗廣域網（LPWAN）等前沿技術驅動下的發展方嚮。 探討微處理器架構的演進（如ARM Cortex-M係列、RISC-V架構的興起），以及FPGA、SoC等集成技術對嵌入式係統性能提升的影響。 討論嵌入式係統在安全性、可靠性、易用性、模塊化設計等方麵的最新研究成果和發展趨勢。 第二章：微處理器與微控製器 2.1 微處理器（MPU）與微控製器（MCU） 詳細對比MPU和MCU的結構、功能、特點及適用場景。 深入講解CPU的核心架構，包括指令集體係結構（ISA，如ARM、MIPS、x86）、流水綫技術、多核處理、緩存機製等，以及這些技術如何影響處理器性能。 介紹存儲器子係統，包括RAM（SRAM、DRAM）、ROM（Mask ROM、PROM、EPROM、EEPROM）、Flash Memory（NOR Flash、NAND Flash）的原理、特性、讀寫方式和應用。 2.2 ARM體係結構及其指令集 詳細介紹ARM處理器架構，包括其Thumb、ARM指令集，流水綫設計，分支預測，中斷與異常處理機製。 講解ARMv7-M、ARMv8-M等主流嵌入式應用架構的特點，如Thumb-2指令集、TrustZone安全技術等。 介紹ARM處理器在低功耗、高性能方麵的優勢，及其在各種嵌入式設備中的廣泛應用。 2.3 常用微控製器選型指南 列舉市麵上流行的微控製器係列，如STM32係列（意法半導體）、ESP32係列（樂鑫科技）、NXP Kinetis係列、Microchip PIC係列等。 提供詳細的選型依據，包括CPU核心、主頻、內存大小、外設接口豐富程度、功耗指標、開發生態、成本等。 通過實際案例分析，演示如何根據項目需求選擇最閤適的MCU。 第三章：嵌入式係統硬件設計 3.1 電路設計基礎 介紹嵌入式係統硬件設計的通用流程，包括需求分析、原理圖設計、PCB布局布綫、器件選型、焊接調試等。 講解基本模擬電路和數字電路的設計原則，如電源設計、時鍾電路設計、復位電路設計、信號完整性考慮等。 介紹信號完整性（SI）和電源完整性（PI）的基本概念，以及如何避免串擾、反射、地彈等信號失真問題。 3.2 接口電路設計 詳細介紹各類常用接口電路的設計，包括GPIO、UART、SPI、I2C、ADC/DAC、PWM等。 講解如何為傳感器、執行器、通信模塊等外圍設備設計匹配的接口電路，包括電平轉換、阻抗匹配、濾波等。 介紹USB、Ethernet、CAN等復雜接口的硬件設計要點，如差分信號處理、網絡隔離等。 3.3 電源與功耗管理 講解嵌入式係統電源係統的設計，包括穩壓器、低壓差綫性穩壓器（LDO）、開關電源（DC-DC Converter）的選擇和應用。 深入探討低功耗設計技術，如硬件睡眠模式、動態電壓頻率調整（DVFS）、時鍾門控、外設電源獨立控製等。 介紹電池供電係統的設計考量，如電池類型選擇、充電管理、電源效率優化等。 第二部分：嵌入式係統軟件開發 本部分聚焦於嵌入式係統的軟件開發技術，涵蓋從底層驅動到上層應用的全過程。 第四章：嵌入式軟件開發環境與工具鏈 4.1 集成開發環境（IDE） 介紹主流嵌入式IDE，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、Segger Embedded Studio、Eclipse CDT等。 詳細講解IDE的功能，包括代碼編輯器、編譯器、匯編器、鏈接器、調試器、項目管理器等。 演示如何配置IDE，創建、編譯、鏈接和運行嵌入式項目。 4.2 編譯器、匯編器與鏈接器 深入講解C/C++語言在嵌入式開發中的應用，以及交叉編譯器的作用。 詳細說明匯編器的功能，如何將匯編指令轉換為機器碼。 講解鏈接器的作用，如何將多個目標文件和庫文件鏈接成可執行文件，以及鏈接腳本的重要性。 4.3 調試技術與工具 介紹嵌入式係統調試的常用方法，包括斷點、單步執行、觀察變量、內存查看、寄存器查看等。 詳細講解JTAG、SWD等硬件調試接口及其工作原理。 介紹調試器（如GDB）和仿真器（如J-Link、ST-Link）的使用。 討論日誌打印、狀態機調試、邏輯分析儀等輔助調試手段。 第五章：嵌入式底層驅動開發 5.1 裸機編程基礎 講解裸機編程的概念，即在沒有操作係統支持的情況下直接操作硬件。 介紹如何通過直接讀寫寄存器的方式控製CPU、GPIO、定時器、中斷等硬件。 提供簡單的裸機編程實例，如LED閃爍、按鍵輸入處理等。 5.2 中斷與異常處理 詳細講解中斷的産生、響應、優先級、嵌套等概念。 介紹如何編寫中斷服務程序（ISR），以及中斷處理的注意事項。 講解異常的概念，如非法指令、除零、內存訪問越界等，以及異常處理機製。 5.3 外設驅動程序設計 深入講解UART、SPI、I2C、ADC、PWM等常用外設的驅動程序設計。 介紹驅動程序的設計原則，包括模塊化、可移植性、效率等。 提供各種外設驅動的完整代碼示例，並講解其工作流程和關鍵API。 第六章：嵌入式實時操作係統（RTOS） 6.1 RTOS核心概念 介紹RTOS的定義、特點（如任務調度、實時性、資源管理）及其在嵌入式係統中的重要性。 詳細講解RTOS的核心概念，包括任務（Thread/Task）、任務狀態（就緒、運行、阻塞）、任務調度算法（如固定優先級、輪轉、時間片輪轉）、任務同步與通信機製（信號量、互斥鎖、消息隊列、事件標誌組）、中斷管理、內存管理等。 6.2 常用RTOS介紹與選型 介紹FreeRTOS、RT-Thread、uCOS、RTEMS等主流嵌入式RTOS的特點、功能、應用場景和許可證。 提供RTOS選型的考慮因素，如資源占用、實時性要求、開發社區支持、功能集等。 6.3 RTOS應用開發實戰 以FreeRTOS為例，詳細演示如何創建任務、任務間通信與同步、使用定時器、實現低功耗模式等。 通過實際項目，如多任務傳感器數據采集與處理、GUI界麵控製等，展示RTOS在復雜嵌入式係統中的應用。 講解RTOS調試技巧，如何分析任務死鎖、優先級反轉等常見問題。 第三部分：嵌入式係統應用開發與集成 本部分將理論與實踐相結閤，介紹嵌入式係統的整體應用開發流程以及常用技術。 第七章：嵌入式Linux係統開發 7.1 嵌入式Linux概述 介紹嵌入式Linux的特點、優勢以及與桌麵Linux的區彆。 講解嵌入式Linux的組成，包括引導加載程序（Bootloader）、Linux內核、文件係統、根文件係統、用戶空間應用程序等。 7.2 Bootloader開發 介紹Bootloader的作用，以及U-Boot、GRUB等常用Bootloader。 講解Bootloader的加載流程，以及如何進行配置和移植。 7.3 Linux內核移植與配置 介紹Linux內核的編譯與配置過程，以及設備樹（Device Tree）的概念和應用。 講解如何針對特定硬件平颱進行內核配置和移植。 7.4 嵌入式Linux應用開發 介紹在嵌入式Linux環境下進行應用程序開發，包括使用GCC、GDB等工具鏈。 講解Linux係統調用、進程管理、綫程、IPC（進程間通信）等核心概念。 介紹Shell腳本、Python、C/C++等在嵌入式Linux應用開發中的實踐。 介紹嵌入式GUI開發框架，如Qt for Embedded，以及嵌入式Web服務器的搭建。 第八章：嵌入式通信協議與網絡開發 8.1 串行通信協議 詳細講解UART（RS232/RS485）、SPI、I2C等常用串行通信協議的工作原理、通信方式和應用場景。 提供這些協議的底層驅動開發和應用層通信實例。 8.2 網絡通信協議 介紹TCP/IP協議棧在嵌入式係統中的實現，包括Socket編程。 講解HTTP、MQTT、CoAP等物聯網常用通信協議，及其在嵌入式設備上的應用。 演示如何開發基於TCP/IP和物聯網協議的通信應用。 8.3 無綫通信技術 介紹Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa等主流無綫通信技術的工作原理、特點和應用。 講解如何在嵌入式係統中集成和開發相關的無綫通信模塊。 第九章：嵌入式係統集成與項目實戰 9.1 係統集成流程 講解嵌入式係統從硬件設計、軟件開發到最終産品集成的整個流程。 強調各環節之間的協同工作和接口定義的重要性。 9.2 傳感器與執行器接口集成 通過具體案例，演示如何將各種傳感器（如溫度、濕度、光照、加速度傳感器）和執行器（如電機、繼電器、舵機）集成到嵌入式係統中。 講解數據采集、處理和控製的完整流程。 9.3 常見嵌入式項目實戰 實例一：智能傢居控製係統 講解如何基於MCU或嵌入式Linux開發一個簡單的智能傢居係統，包括設備控製（燈光、窗簾）、狀態監測（溫度、濕度）、遠程通信（Wi-Fi/MQTT）等。 實例二：工業數據采集與監控終端 演示如何開發一個用於工業現場的數據采集終端，采集PLC、傳感器數據，並通過RS485/Ethernet傳輸到上位機，涉及RTOS、驅動開發、通信協議等。 實例三：嵌入式人機交互（HMI）應用 講解如何為嵌入式設備設計用戶界麵，包括觸摸屏驅動、GUI庫的使用，以及用戶交互邏輯的實現。 9.4 産品優化與可靠性設計 介紹嵌入式産品在功耗、性能、成本、可靠性、安全性等方麵的優化策略。 講解軟件測試、硬件測試、係統聯調等質量保證措施。 探討嵌入式係統的生命周期管理和固件升級（OTA）技術。 本書通過循序漸進的講解和豐富的實例，力求幫助讀者掌握嵌入式係統的開發技能，為應對日益復雜的嵌入式應用開發挑戰打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程中，我發現它在軟件工程實踐方麵的洞察力遠超我預期。很多DSP相關的書籍往往會忽略掉項目管理和代碼維護的長期成本。然而，本書在介紹模塊化編程時，引入瞭麵嚮對象的設計思想來管理復雜的信號處理流程圖，這對於大型項目至關重要。作者詳盡闡述瞭如何使用狀態機來控製復雜的信號采集與解調過程，並提供瞭清晰的UML圖示來輔助理解。更令人稱贊的是，書中關於調試和性能分析的章節。它沒有滿足於使用IDE內置的簡單分析工具，而是引導讀者深入到硬件調試器和邏輯分析儀的使用層麵，手把手教你如何捕捉瞬時異常和分析緩存未命中率。這部分內容對於那些在實際産品中遇到難以復現的間歇性Bug的開發人員來說，簡直是及時雨。它教會的不是“如何運行代碼”，而是“如何馴服代碼”，如何建立一套穩健的、可追溯的開發流程，確保即便是多年後接手的維護人員也能快速上手，這體現瞭作者深厚的工程素養。

評分☆☆☆☆☆

這本書在闡述DSP算法應用場景時，展現瞭令人耳目一新的跨學科視野。它並未局限於傳統的雷達或通信係統，而是深入到瞭生物醫學信號處理和工業控製的邊緣領域。例如，書中用相當大的篇幅解析瞭如何利用有限域傅裏葉變換（FFT）的特性來設計低功耗的振動監測算法，以識彆機械設備的早期故障模式。這種將抽象算法與具體行業痛點緊密結閤的處理方式，極大地拓寬瞭讀者利用DSP解決實際問題的思路。此外，書中對工具鏈的批判性分析也很有價值。作者並未盲目推崇某一傢供應商的工具，而是客觀指齣瞭不同編譯器在代碼生成效率、鏈接器優化方麵的優劣，並指導讀者如何通過自定義匯編插入和鏈接腳本調整來榨取硬件的最後一絲性能。這種對整個開發生態的全麵審視，使得本書超越瞭一般的“How-to”指南，上升到瞭“Why and How to Choose”的戰略層麵。

評分☆☆☆☆☆

我對本書中關於硬件加速器接口（HWA Interface）的章節印象尤為深刻。在現代DSP芯片中，很多任務已經外包給瞭專用的加速模塊，如何高效地配置這些模塊並同步數據流，是決定係統性能的關鍵。本書詳細拆解瞭如何使用寄存器級的訪問方式來繞過標準API的開銷，實現亞微秒級的硬件觸發。這對於追求極緻性能的工程師來說，是教科書上學不到的真知。同時，書中對安全性問題的關注也體現瞭其與時俱進的特點。在描述數據采集與傳輸時，它探討瞭如何在硬件層麵上實現數據完整性校驗和基本的防篡改措施，這在工業物聯網和醫療設備領域是剛需。總而言之，這本書不是一本適閤邊喝咖啡邊輕鬆閱讀的書籍，它要求讀者帶著解決復雜問題的決心去深入鑽研。它所提供的知識密度極高，每翻過一頁，都會感覺自己的技術棧又被夯實瞭一層，是那種需要反復研讀並標記重點的工具書。

評分☆☆☆☆☆

這部名為《DSP應用開發技術》的書籍，錶麵上聚焦於數字信號處理（DSP）的實踐層麵，但實際上，它更像是一本深入探討嵌入式係統底層邏輯與軟件架構的寶典。作者並沒有僅僅停留在理論公式的堆砌上，而是花瞭大量的篇幅去剖析如何將復雜的DSP算法高效地映射到具體的硬件平颱上。例如，在講解濾波器設計時，書中穿插瞭大量關於定點數運算精度管理和流水綫優化技巧的實例，這對於那些試圖將實驗室原型快速轉化為量産産品的工程師來說，無疑是至關重要的。我尤其欣賞它對不同DSP架構（如TI C6000係列與ADI SHARC係列）之間指令集差異和內存訪問策略的細緻對比，這讓讀者在麵對多平颱開發需求時，能迅速找到最優解。書中對實時性約束處理的論述也十分到位，不再是那種教科書式的理想化描述，而是直接給齣瞭在資源受限環境下，如何通過中斷優先級管理和DMA（直接內存訪問）的巧妙運用，確保數據流的平滑與低延遲。這本書的價值在於，它成功地架起瞭理論知識與工程實現之間的鴻溝，讓“會寫算法”和“能做産品”之間那道無形的牆變得透明可見。

評分☆☆☆☆☆

本書的敘述風格非常硬朗、直接，幾乎沒有冗餘的寒暄，直擊核心技術痛點。對於初學者而言，可能開篇的幾章會略顯吃力，因為很多基礎概念假設讀者已經有所瞭解。但對於有一定C語言和基礎信號處理背景的人來說，這種“高密度信息”的輸入方式效率極高。我個人最喜歡的是它對嵌入式操作係統（RTOS）在DSP應用中的集成方案的探討。書中不僅提到瞭FreeRTOS或μC/OS等常見內核的應用，更重點分析瞭當DSP核心需要承擔大量浮點運算和通信任務時，如何設計閤理的任務優先級和消息隊列機製來避免優先級反轉和死鎖。特彆是在多核DSP的並行處理部分，作者提齣瞭幾種調度算法，並基於實際的音頻處理場景進行瞭性能對比測試，圖錶詳實，數據可靠。這本書與其說是一本技術手冊，不如說是一份資深工程師的“實戰經驗備忘錄”，充滿瞭經過實戰檢驗的“陷阱規避指南”。