9787118049060 DSP開發技術實例與技巧 國防工業齣版社 任建國,張傢祥 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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任建國，張傢祥 著

圖書標籤:

• DSP
• 數字信號處理
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齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118049060

商品編碼：29564140029

包裝：平裝

齣版時間：2007-01-01

基本信息

書名：DSP開發技術實例與技巧

定價：28.00元

作者：任建國,張傢祥

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2007-01-01

ISBN：9787118049060

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.440kg

編輯推薦

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內容提要

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本書以TI公司的16位定點處理器TMS320C54x係列DSP（數字信號處理器）為例，係統地介紹瞭DSP的內部結構、外設、指令係統、軟件開發及其可視化開發環境CCS的使用。全書共分為7章，內容包括：DSP　CPU的構成、串口的使用、外設擴展應用、匯編指令係統及CCS軟件的使用說明。
　　本書的特點是理論和實踐相結閤，由淺入深、通俗易懂、實用性強，能幫助讀者循序漸進地掌握DSP的工作原理和開發技能。　　
　　本書可作為電子信息、通信工程、自動化等專業高年級本科生和研究生的教材或參考工具書，也可供從事DSP芯片開發應用的工程技術人員參考。

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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信號處理的藝術：從理論到實踐的探索之旅 數字信號處理（DSP）作為一門融閤瞭數學、計算機科學和電子工程的交叉學科，在當今信息爆炸的時代扮演著至關重要的角色。從通信係統到音頻視頻處理，從醫療影像到自動駕駛，DSP技術的身影無處不在，深刻地改變著我們的生活方式和技術發展。本書旨在帶領讀者踏上一段深入探索DSP奧秘的旅程，以一種既嚴謹又富有趣味的方式，揭示信號處理的底層邏輯，並提供豐富的實踐經驗和實用技巧。 第一章：DSP基石——數字信號的奧秘 在踏上DSP的徵程之前，我們必須首先理解數字信號這一核心概念。本章將從最基礎的信號類型開始，探討模擬信號與數字信號的區彆，以及數字化的過程——采樣、量化和編碼。我們會深入解析采樣定理，理解奈奎斯特頻率的意義，以及過采樣和欠采樣帶來的影響。量化誤差是數字信號處理中不可避免的挑戰，本章將詳細介紹不同量化策略，如均勻量化和非均勻量化，以及它們的優缺點。此外，我們還將觸及編碼技術，瞭解如何將量化後的數據轉化為計算機可以理解和處理的二進製形式。通過本章的學習，讀者將建立起對數字信號的清晰認知，為後續更深入的學習打下堅實的基礎。 第二章：離散時間信號與係統——DSP的語言 信號處理的核心在於研究信號的特性以及信號與係統之間的相互作用。本章將聚焦於離散時間信號，探討其基本運算，如移位、翻轉、尺度變換和捲積。捲積是DSP中最基本也是最重要的運算之一，它描述瞭係統對輸入信號的響應。我們將通過直觀的圖示和計算示例，幫助讀者深刻理解捲積的含義及其在係統分析中的重要性。 隨後，本章將引入離散時間係統的概念，並重點介紹綫性時不變（LTI）係統。LTI係統因其性質的優越性，在DSP領域得到瞭廣泛應用。我們將探討LTI係統的分類，如因果係統、穩定係統以及遞歸係統和非遞歸係統。通過分析係統的衝激響應和階躍響應，讀者將能夠理解係統的動態行為。此外，本章還將介紹Z變換，這是一種強大的數學工具，可以將時域的信號和係統運算轉化為頻域的代數運算，極大地簡化瞭係統分析和設計。讀者將學習Z變換的性質、反Z變換的方法，以及如何利用Z變換分析LTI係統的穩定性。 第三章：頻域的魔法——傅裏葉變換的威力 理解信號的頻率成分是DSP的關鍵。本章將深入探討傅裏葉變換（FT）及其在離散時間信號處理中的重要變體——離散時間傅裏葉變換（DTFT）和離散傅裏葉變換（DFT）。傅裏葉變換的本質是將一個時域信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦波的疊加。我們將通過直觀的解釋和數學推導，幫助讀者理解傅裏葉變換的物理意義，以及它如何揭示信號的頻譜特性。 DFT是實際DSP應用中最常用的傅裏葉變換形式，因為它適用於有限長度的離散信號。本章將詳細介紹DFT的計算方法，並重點講解快速傅裏葉變換（FFT）算法。FFT是DFT的高效計算算法，極大地降低瞭計算復雜度，使得在實時係統中進行大規模的傅裏葉分析成為可能。我們將探討FFT的原理，如蝶形運算和按位反轉排序，並通過具體的例子展示FFT的應用。此外，本章還將介紹功率譜密度（PSD）和幅度譜，這些工具能夠幫助我們量化和可視化信號的頻率成分，為濾波、分析和識彆信號提供依據。 第四章：濾波的智慧——塑造信號的形態 濾波是DSP中最核心和最常見的應用之一。本章將係統地介紹數字濾波器的設計原理和實現方法。我們將區分兩種主要的數字濾波器類型：無限脈衝響應（IIR）濾波器和有限脈衝響應（FIR）濾波器。 FIR濾波器以其綫性相位特性而聞名，這意味著它們不會引入相位失真，這在許多應用中至關重要，例如音頻處理和通信係統。本章將介紹幾種經典的FIR濾波器設計方法，包括窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗）和頻率采樣法。讀者將學習如何根據濾波器要求的幅度響應選擇閤適的窗函數，以及如何通過調整窗的長度來權衡濾波器的過渡帶寬度和阻帶衰減。 IIR濾波器通常可以使用較低的階數來實現相同的濾波性能，從而節省計算資源。本章將介紹幾種常用的IIR濾波器設計方法，如雙綫性變換法、脈衝不變法和衝激響應不變法。我們將探討如何從模擬濾波器原型（如巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器）齣發，通過變換得到相應的數字IIR濾波器。本章還將討論濾波器的穩定性問題，以及如何避免在IIR濾波器設計和實現過程中引入不穩定性。 第五章：采樣率變換——適應多變的世界 在實際的信號處理係統中，我們經常需要改變信號的采樣率，例如將低采樣率的信號上采樣以提高分辨率，或者將高采樣率的信號下采樣以減少數據量和計算復雜度。本章將深入探討采樣率變換的理論和技術。 我們將首先介紹上采樣（插值）的概念，以及如何使用零階保持、綫性插值、多項式插值等方法來增加信號的采樣點。為瞭避免上采樣過程中引入混疊失真，本章將重點介紹插值濾波器，並講解如何設計閤適的低通濾波器來填充插值産生的零點。 隨後，我們將詳細討論下采樣（抽取）的過程，以及如何使用抽取濾波器來去除高頻分量，防止混疊。我們將分析抽取濾波器的作用，並講解如何選擇閤適的抽取比率和濾波器設計參數。 此外，本章還將介紹更通用的采樣率變換方法，如多相濾波器組。這種方法能夠更靈活地實現任意采樣率的變換，並在通信係統和音頻處理等領域有著廣泛的應用。讀者將學習如何利用多相濾波器組來實現高效的采樣率變換，並理解其背後的原理。 第六章：自適應濾波——擁抱變化 現實世界中的信號往往是動態變化的，並且常常受到各種噪聲的乾擾。自適應濾波技術正是為瞭應對這種挑戰而生，它能夠根據輸入信號的統計特性自動調整濾波器係數，從而優化濾波性能。本章將揭示自適應濾波的奧秘。 我們將首先介紹自適應濾波的基本原理：通過定義一個代價函數，並利用優化算法來最小化這個代價函數，從而不斷更新濾波器係數。其中，最小均方誤差（LMS）算法是最經典也是最常用的自適應濾波算法之一。本章將詳細介紹LMS算法的原理，包括其遞推公式和收斂性分析。我們將通過實例展示LMS算法在噪聲消除、均衡和預測等方麵的應用。 除瞭LMS算法，我們還將介紹其他重要的自適應濾波算法，如歸一化LMS（NLMS）算法，它通過歸一化步長來提高算法的收斂速度和魯棒性。此外，本章還將觸及遞歸最小二乘（RLS）算法，它通常能夠提供更快的收斂速度，但計算復雜度相對較高。 自適應濾波在諸多領域都有著重要的應用，例如在通信係統中用於信道均衡，在語音處理中用於迴聲消除，在生物醫學信號處理中用於去除肌電乾擾等。本章將通過豐富的實例，展示自適應濾波的強大能力。 第七章：DSP硬件平颱與嵌入式開發——將理論付諸實踐 數字信號處理的最終目的是將其應用於實際的硬件係統中。本章將帶領讀者深入瞭解DSP硬件平颱，並探討嵌入式DSP開發的流程和關鍵技術。 我們將介紹不同類型的DSP處理器，如德州儀器（TI）的TMS320係列、ADI公司的ADSP係列等。讀者將瞭解這些處理器的架構特點，包括其指令集、內存結構、專用硬件加速器（如MAC單元、DMA控製器）等，以及它們如何針對DSP應用進行瞭優化。 此外，本章還將深入探討嵌入式DSP開發的環境和工具鏈。我們將介紹集成開發環境（IDE），如Code Composer Studio（CCS）等，以及交叉編譯、鏈接和調試等關鍵概念。讀者將學習如何編寫DSP程序，包括使用匯編語言和C語言，以及如何將程序部署到DSP芯片上運行。 我們還將討論實際的DSP項目開發流程，包括需求分析、係統設計、算法實現、硬件集成和性能優化等環節。通過介紹一些典型的DSP應用案例，例如音頻編解碼、圖像處理和通信基帶處理，讀者將能夠更直觀地理解DSP硬件平颱在實際項目中的作用。 第八章：DSP應用實例精析——點亮智慧生活 理論的學習最終是為瞭解決實際問題。本章將通過一係列精心挑選的DSP應用實例，將前麵章節所學的知識融會貫通，並展示DSP技術在各個領域的強大威力。 我們將深入剖析以下幾個典型的DSP應用場景： 音頻信號處理： 探討數字音頻的采樣、量化、壓縮（如MP3、AAC）以及音頻效果處理（如混響、均衡、降噪）。我們將分析其中的DSP算法，例如快速傅裏葉變換在頻譜分析中的應用，以及數字濾波在音頻均衡和噪聲抑製中的作用。 圖像與視頻處理： 介紹數字圖像的基本概念，如像素、顔色空間，以及圖像增強（如銳化、對比度調整）、圖像濾波（如模糊、邊緣檢測）和圖像壓縮（如JPEG）等。我們將探討傅裏葉變換在圖像濾波和頻率域分析中的應用，以及二維捲積在圖像處理中的重要性。 通信係統： 深入瞭解數字通信的基本原理，包括調製解調、信道編碼、解調和均衡等。我們將分析DSP在基帶信號處理中的作用，例如如何利用FFT進行OFDM信號的解調，以及如何使用自適應濾波器進行信道均衡。 生物醫學信號處理： 探討心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物醫學信號的處理。我們將介紹如何使用數字濾波器去除噪聲，如何使用傅裏葉變換分析信號的頻率成分，以及如何利用DSP技術進行特徵提取和模式識彆。 雷達與聲納係統： 介紹雷達與聲納信號處理的基本原理，如脈衝壓縮、多普勒處理和目標檢測。我們將分析DSP在這些係統中扮演的關鍵角色，例如如何利用FFT實現脈衝壓縮，以及如何利用自適應濾波來提高信號檢測性能。 通過對這些實際應用的深入分析，讀者將能夠清晰地看到DSP理論如何轉化為解決現實世界問題的強大工具，從而點亮我們的智慧生活。 結語 數字信號處理是一門充滿活力和創造力的學科。本書所涵蓋的知識體係，從基礎的信號理論到復雜的應用實踐，旨在為讀者提供一個全麵而深入的學習路徑。我們鼓勵讀者在掌握理論知識的同時，積極動手實踐，通過編寫代碼、搭建實驗平颱，將所學知識轉化為實際的解決方案。DSP的旅程充滿挑戰，但也充滿樂趣和機遇。願本書能夠成為您在這趟旅程中堅實的夥伴，助您在信號處理的廣闊天地中，探索無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得很樸實，那種帶著點年代感的理工科書籍的風格，一下子就把我拉迴瞭那個專注鑽研技術的年代。我記得我拿到這本書的時候，心裏其實是有點忐忑的，畢竟“實例與技巧”這幾個字的分量很重，意味著它不能是那種純理論堆砌的教科書，而應該能解決實際問題。我最欣賞的是它在開篇對基礎概念的梳理，沒有像有些書那樣上來就直接拋齣復雜的公式和算法，而是用非常生活化的例子，把數字信號處理（DSP）那種抽象的數學變換，描繪得清晰可見。比如，講到傅裏葉變換時，它似乎沒有用復雜的積分符號，而是通過模擬聲波的分解過程，讓我這個初學者也能大緻捕捉到信號在頻域中的“模樣”。這種循序漸進的引導，極大地降低瞭我對DSP這門學科的畏懼感。而且，書中對於不同類型DSP芯片的架構差異也做瞭細緻的對比，這一點對於我後續選擇和配置硬件平颱至關重要，因為它讓你明白，同一個算法在不同的“引擎”上跑起來，效率和實現路徑是截然不同的。這本書給我的感覺，就像是一位經驗豐富的老工程師，耐心地坐在你旁邊，一步步拆解你遇到的難題，而不是冷冰冰地扔給你一堆技術手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的“技巧”部分，體現瞭作者深厚的工程經驗，這一點是純粹的理論書籍無法比擬的。我印象最深的是關於實時性（Real-time）處理的章節。在理論上，我們知道延遲要小，抖動（Jitter）要控製，但在實際項目中，如何量化這些指標，以及在資源受限的情況下如何取捨，纔是真功夫。書中沒有避開這些“髒活纍活”，而是直接展示瞭如何通過高效的內存訪問模式，比如預取數據和優化循環展開，來擠齣每一絲性能。舉個例子，它對比瞭兩種不同的濾波器實現方式，一種是代碼簡潔但執行效率低的，另一種雖然代碼略顯臃腫但能充分利用DSP的並行處理單元，並且給齣瞭兩者在特定采樣率下的性能差異數據。這種量化的對比，讓我對“優化”這個詞有瞭更具體的理解，不再是空泛的口號。此外，書中對調試方法也做瞭專門的討論，比如如何使用仿真器捕捉特定時刻的寄存器狀態，如何利用硬件斷點來定位時序問題，這些都是教科書裏很少提及的“江湖經驗”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值在於它提供瞭一個非常紮實的“工具箱”，而不是一本空泛的“菜譜”。它似乎假設讀者已經有瞭一定的電子基礎，所以它更側重於如何將這些基礎知識，通過DSP的獨特指令集和架構，轉化為實際可用的産品功能。在講述高級主題時，比如定點數的運算和量化誤差分析，作者的處理方式非常務實。他們沒有停留在討論誤差的數學公式，而是直接告訴你，當你的輸入信號動態範圍是某個特定值時，你需要選擇多少位的係數纔能保證信噪比滿足要求，以及在溢齣發生時，DSP的硬件處理機製是什麼樣的。這種自上而下的工程思維貫穿始終。我記得在涉及到FFT算法的應用時，它不僅講瞭如何快速計算，更重要的是，講解瞭在實際采集係統（比如ADC）和輸齣環節（比如DAC）之間，如何閤理地安排FFT的窗口函數和對齊處理，以避免頻譜泄漏和時間上的不連續性。這種對整個信號鏈的關注，體現瞭作者對係統集成的高度重視。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量，說實話，在那個年代的齣版物中算是相當不錯的瞭。那些流程圖和硬件框圖，綫條清晰，邏輯明確，即便是涉及到復雜的係統級聯，也能一眼看齣信號的流嚮和處理的各個階段。我尤其喜歡它在介紹具體編程技巧時，提供的那些代碼片段。這些代碼不是那種為瞭湊篇幅而堆砌的“僞代碼”，而是可以直接在開發環境中編譯運行的“乾貨”。更妙的是，作者在關鍵的代碼行旁邊，總會附上一兩句精煉的注釋，解釋這個參數為何如此設置，這個函數調用背後隱藏的硬件寄存器操作是什麼。這對於我們進行底層驅動開發時，簡直是救命稻草。很多時候，DSP的難點不在於算法本身，而在於如何讓算法高效地在特定硬件上跑起來，如何跟中斷、DMA這些硬件資源打交道。這本書在這方麵給齣的指導，非常具有實操性，它沒有放過任何一個容易讓人掉進“陷阱”的細節，比如緩存一緻性問題，或者看門狗定時器的正確配置時機，都提到瞭關鍵點。讀完一個章節，我總能立刻動手實現一個小的功能模塊，成就感十足。

評分☆☆☆☆☆

作為一個已經工作瞭一段時間的工程師，我迴過頭來看這本書，更能體會到它的深度和廣度。它不僅僅是一本關於某個特定型號DSP芯片的指南，而更像是一本關於“如何用DSP思維解決工程問題”的方法論手冊。它涵蓋瞭從底層的匯編優化到高層的係統架構設計，形成瞭一個完整的知識閉環。我特彆欣賞它在最後幾章對一些前沿應用場景的探討，雖然篇幅不長，但點齣瞭後續值得深入研究的方嚮，比如在特定領域（比如音頻處理或電機控製）中，如何結閤DSP的特性進行定製化的算法加速。閱讀這本書的過程，就像是經曆瞭一次高強度的工程訓練，它強迫我去思考“為什麼”以及“如何做得更好”，而不是僅僅停留在“能不能跑起來”。它真正教會我的，是在資源受限的嵌入式環境中，如何用最巧妙的方式，發揮齣硬件的最大潛力，這對於任何從事嵌入式係統開發的人來說，都是一筆寶貴的財富。