DSP芯片的原理與開發應用(第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張雄偉，陳亮，徐光輝 著

圖書標籤:

• DSP
• 數字信號處理
• 芯片
• 嵌入式係統
• 開發
• 應用
• 通信
• 控製
• 算法
• 第三版

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787505384286

商品編碼：29657694560

包裝：平裝

齣版時間：2003-02-01

基本信息

書名：DSP芯片的原理與開發應用(第3版)

定價：39.00元

作者：張雄偉,陳亮,徐光輝

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2003-02-01

ISBN：9787505384286

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書首先介紹瞭廣泛應用的DSP芯片的基本結構和特徵，以及定點和浮點DSP處理中的一些關鍵問題；其次介紹瞭目前應用*廣的TI DSP芯片中的TMS320C5000係列及其硬件結構、匯編指令和尋址方式；然後介紹瞭基於C和匯編語言的開發方法、能過三個應用係統介紹瞭定點和浮點DSP芯片的開發過程，較為詳細介紹瞭DSP係統的軟硬件設計方法，通過三個應用係統介紹瞭定點和浮點DSP芯片的開發過程，並介紹瞭數字濾波器和FFT等常用數字信號處理算法的DSP實現；*後，為便於教學之用，提供瞭DSP實驗指導

內容提要

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本書由淺入深、全麵係統地介紹瞭DSP芯片的基本原理、開發和應用。首先介紹瞭廣泛應用的DSP芯片的基本結構和特徵，以及定點和浮點DSP處理中的一些關鍵問題；其次介紹瞭目前應用廣的TI DSP芯片中的TMS320C5000係列及其硬件結構、匯編指令和尋址方式；然後介紹瞭基於C和匯編語言的開發方法、能過三個應用係統介紹瞭定點和浮點DSP芯片的開發過程，較為詳細介紹瞭DSP係統的軟硬件設計方法，通過三個應用係統介紹瞭定點和浮點DSP芯片的開發過程，並介紹瞭數字濾波器和FFT等常用數字信號處理算法的DSP實現；後，為便於教學之用，提供瞭DSP實驗指導。
本書的目的是使讀者瞭解DSP芯片的基本原理和常用DSP芯片的應用，熟悉DSP芯片開發工具及使用，掌握DSP係統的軟硬件設計和應用係統開發方法，具備獨立從事DSP應用開發的能力。
本書內容全麵、舉例豐富、實用性強，可作為通信和電子專業研究生和高年級大學生的教材以及DSP芯片應用人員的培訓教訓，對於從事DSP芯片開發應用的科技人員和高校教師也具重要的參考價值。

目錄

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章概述第2章DSP芯片的基本結構和特徵第3章DSP芯片的定點運算第4章DSP芯片的浮點運算第5章TMS320C5000係列DSP芯片的硬件結構第6章TMS320C5000DSP芯片的匯編語言第7章公共目標文件格式——COFF第8章DSP芯片的開發工具及應用第9章CCS集成開發環境的特徵環境的特徵及使用0章基於C語言的DSP芯片開發1章基於C和匯編語言混閤的DSP芯片開發2章DSP小硬件係統的設計3章DSP硬件係統的接口設計4章DSP係統的軟件設計5章DSP芯片應用開發實例6章數字濾波器的DSP實現7章FFT算法的DSP實現8章DSP應用實驗指導附錄A常用DSP芯片的引腳圖附錄BTMS320C54x匯編語言指令集附錄CSEED係列DSP開發係統簡介

作者介紹

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文摘

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序言

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《信號處理的藝術與實踐：從理論到嵌入式實現的深度探索》 第一部分：信號處理的核心理論基石 信號處理，作為現代科學技術不可或缺的組成部分，其魅力在於能夠從紛繁復雜的數據流中提取有價值的信息，並進行高效的處理與轉換。本書旨在為讀者構建一個紮實而深入的理論框架，引導讀者理解信號處理的本質，掌握分析和設計信號處理係統的關鍵工具。 第一章：信號的本質與分類 本章將從最基本的概念齣發，深入剖析“信號”的定義及其在不同學科中的錶現形式。我們將詳細介紹連續時間信號與離散時間信號的區彆與聯係，解析周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等信號分類的數學依據和物理意義。通過對這些基本信號屬性的理解，讀者將初步建立對信號處理對象的直觀認識。我們將探討傅裏葉級數與傅裏葉變換在分解和分析信號頻譜特性方麵的重要作用，理解信號的頻率域錶示如何揭示其內在規律。此外，還將引入捲積的概念，闡述其在描述綫性時不變係統對信號響應中的核心地位，為後續的係統分析打下基礎。 第二章：數字信號處理的數學語言——離散傅裏葉變換（DFT） DFT是數字信號處理的基石，本章將對其進行詳盡的講解。我們將詳細推導DFT的數學公式，並深入分析其性質，包括綫性性質、時域移位、頻域移位、共軛對稱性、周期性等。理解這些性質對於高效地應用DFT至關重要。接著，我們將重點介紹快速傅裏葉變換（FFT）算法，這是DFT在實際應用中的關鍵加速技術。我們將詳細闡述Cooley-Tukey算法等經典FFT算法的原理，分析其時間復雜度，並探討不同FFT算法的優缺點及其適用場景。通過本章的學習，讀者將掌握使用DFT和FFT分析信號頻譜、進行濾波、求解捲積等基本操作的理論基礎。 第三章：綫性時不變（LTI）係統的分析與特性 LTI係統在信號處理中扮演著核心角色，因為許多實際係統都可以近似建模為LTI係統。本章將深入探討LTI係統的定義、性質以及分析方法。我們將通過引入單位脈衝響應（impulse response）的概念，詳細闡述捲積運算如何描述LTI係統對任意輸入信號的輸齣。讀者將學習如何通過單位脈衝響應來完全錶徵一個LTI係統，並理解因果性、穩定性等係統重要特性。我們將進一步介紹LTI係統的頻率響應，以及頻率響應與單位脈衝響應之間的傅裏葉變換關係。理解頻率響應對於設計濾波器、理解係統對不同頻率分量的影響至關重要。本章還將涵蓋Z變換及其逆變換，這是分析離散時間LTI係統的強大工具，我們將詳細講解Z變換的收斂域（ROC）概念，以及Z變換在係統穩定性分析、頻率響應計算和傳遞函數錶示中的應用。 第四章：濾波器設計——塑造信號的頻率特徵 濾波器在信號處理中無處不在，其作用是去除不需要的頻率成分，保留或增強有用的頻率成分。本章將係統地介紹各種類型濾波器的設計原理和方法。我們將首先區分模擬濾波器和數字濾波器，並重點關注數字濾波器的設計。數字濾波器又可分為無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器，我們將分彆闡述它們的結構、優點和缺點。 對於IIR濾波器，我們將介紹巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和橢圓（Elliptic）等經典逼近類型，講解如何從模擬濾波器設計過渡到數字濾波器設計，包括衝激不變法、雙綫性變換法等。我們將詳細說明IIR濾波器的設計步驟，以及如何根據技術指標（如通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬等）選擇閤適的濾波器類型和階數。 對於FIR濾波器，我們將重點介紹窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、漢明窗、布萊剋曼窗等）的設計原理，以及如何利用窗函數的特性來近似理想濾波器的頻率響應。我們還將介紹更高級的FIR濾波器設計方法，如頻率采樣法和最優設計方法（如Parks-McClellan算法），這些方法能夠獲得更優越的濾波器性能。本章將提供豐富的濾波器設計實例，幫助讀者將理論知識應用於實際。 第五章：隨機信號分析與估計 現實世界中的許多信號都帶有隨機性，如噪聲、傳感器測量誤差等。本章將引入隨機信號分析的理論和方法。我們將詳細講解隨機變量、概率密度函數（PDF）、纍積分布函數（CDF）等基本概念，以及期望值、方差、協方差等統計量。接著，我們將介紹隨機過程，並重點分析平穩隨機過程，如寬平穩和窄平穩。我們將深入理解自相關函數和互相關函數，以及它們在描述隨機信號統計特性和分析係統響應中的作用。 本章還將重點介紹譜密度（功率譜密度和能量譜密度），這是分析隨機信號頻率成分的重要工具。我們將介紹譜估計的基本方法，如周期圖法、改進周期圖法以及更高級的現代譜估計方法。此外，我們還將探討維納濾波器的設計原理，這是一種最優綫性濾波器，用於在存在噪聲的情況下最大化信號估計的信噪比。通過本章的學習，讀者將能夠有效地處理和分析包含噪聲的信號，並進行信號的估計和增強。 第二部分：從理論走嚮實踐——嵌入式係統中的信號處理 理解瞭信號處理的核心理論後，本章將帶領讀者深入瞭解如何在嵌入式係統中實現這些理論，將信號處理算法轉化為實際可運行的應用程序。 第六章：DSP處理器架構與指令集 本章將深入剖析數字信號處理器（DSP）的獨特架構，以及其與通用微處理器（CPU）在設計理念和指令集上的根本區彆。我們將重點講解DSP處理器特有的硬件加速功能，如哈佛架構（Harvard Architecture）帶來的指令和數據並行訪問能力，以及其對提高指令吞吐量的重要性。讀者將瞭解DSP如何通過專門的硬件單元，如MAC（Multiply-Accumulate）單元，實現高效的乘法纍加運算，這是許多DSP算法（如捲積、FFT）的核心。 我們將詳細介紹DSP處理器中常見的指令集，並分析這些指令如何針對信號處理的計算模式進行優化。例如，我們將探討數據單元（ALU）的並行操作能力、特殊尋址模式（如循環尋址、位反序尋址）如何簡化算法實現、以及流水綫（Pipelining）技術如何提高指令執行效率。通過對這些架構特性的理解，讀者將能夠更有效地編寫和優化DSP算法，充分發揮DSP處理器的性能。 第七章：DSP開發環境與工具鏈 掌握DSP處理器的硬件特性隻是第一步，本章將側重於介紹實際的開發環境和工具鏈。我們將講解如何使用集成開發環境（IDE），如CCS（Code Composer Studio）或其他廠商提供的開發工具，來進行代碼編寫、編譯、調試。讀者將學習如何配置項目、設置目標闆連接、進行代碼下載和運行。 調試是嵌入式開發中至關重要的一環，本章將深入講解DSP調試器的使用，包括設置斷點、單步執行、觀察變量值、查看寄存器狀態、內存監視等高級調試技巧。此外，我們還將介紹仿真器的作用，以及如何在仿真環境中進行算法的初步驗證。對於需要進行性能優化的場景，本章還將介紹性能分析工具，如代碼分析器（Profiler）的使用，以識彆代碼中的性能瓶頸，並指導讀者進行優化。 第八章：嵌入式信號處理算法的實現 本章將重點是將理論章節中介紹的信號處理算法，如DFT/FFT、濾波器、相關性計算等，在DSP平颱上進行高效的實現。我們將深入分析如何根據DSP處理器的架構特點，對算法進行優化。例如，如何利用DSP的MAC單元加速捲積運算，如何通過位反序尋址高效實現FFT，以及如何選擇閤適的濾波器結構（如直接型、級聯型）以適應DSP的處理能力。 我們將詳細講解定點（Fixed-Point）運算在DSP中的應用及其挑戰。由於DSP通常成本較低，其浮點運算能力可能有限，因此理解定點運算的原理、量化誤差、溢齣處理以及如何進行定點化轉換是至關重要的。本章將提供具體的代碼示例，展示如何在DSP上實現濾波、頻譜分析等典型應用。 第九章：實時信號處理係統設計與應用 本章將引導讀者將所學理論和實踐技能融會貫通，設計和實現完整的實時信號處理係統。我們將探討實時性的概念，以及在嵌入式係統中如何滿足實時性要求。這涉及到對任務調度、中斷處理、數據采集與輸齣（ADC/DAC）接口的深入理解。 我們將通過多個實際案例，全麵展示DSP在不同領域的應用。例如，在通信係統中，我們將講解如何利用DSP實現基帶信號處理、調製解調等功能。在音頻處理領域，我們將介紹語音編碼、解碼、迴聲消除、噪聲抑製等應用。在工業控製領域，我們將探討振動分析、狀態監測等。對於需要處理連續數據流的場景，本章還將介紹數據采集（DAQ）係統的設計，以及如何有效地管理數據流。 第十章：高級信號處理技術在嵌入式係統中的應用 本章將進一步拓展讀者的視野，介紹一些更高級的信號處理技術及其在嵌入式係統中的應用。我們將介紹自適應信號處理技術，如自適應濾波器，以及它們在噪聲消除、信號跟蹤等方麵的強大能力。我們將探討短時傅裏葉變換（STFT）和 웨이블릿變換（Wavelet Transform）等時頻分析方法，分析它們在分析非平穩信號方麵的優勢，並展示其在語音分析、圖像處理等領域的應用。 此外，我們還將簡要介紹機器學習與信號處理的結閤，如如何利用DSP平颱實現簡單的模式識彆或分類算法。本章旨在激發讀者對更前沿信號處理技術的興趣，並為其在實際項目中進行深入研究打下基礎。 本書力求理論與實踐相結閤，通過深入的理論講解和豐富的實例分析，幫助讀者全麵掌握信號處理的核心理論，並能夠將其成功應用於嵌入式DSP開發。無論您是信號處理領域的初學者，還是希望在嵌入式開發方麵進一步深造的工程師，本書都將為您提供寶貴的知識和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我特彆關注瞭錯誤處理和係統魯棒性設計的部分，因為在實際的工業控製或醫療設備中，係統的穩定性比單純的運算速度更為重要。這本書對如何處理溢齣、下溢以及固定點數運算中的截斷誤差給齣瞭標準的數學處理方法，這部分內容是毋庸置疑的嚴謹。然而，在涉及係統級的容錯機製時，描述顯得比較單薄。例如，在實時係統中，當遇到突發的數據丟失或外部乾擾導緻計算結果失真時，如何設計一個有效的“看門狗”機製或快速的重同步算法，以保證係統能夠在不完全重啓的情況下快速恢復到穩定狀態，這些工程實踐中的“保命招數”，書中並沒有詳細展開。我期待看到的是關於如何設計內嵌的自檢（BIST）邏輯，或者如何在硬件描述語言（HDL）層麵實現對關鍵數據流的校驗和仲裁機製的討論。目前的內容更偏嚮於理想環境下的算法實現，對於充滿“不確定性”的真實世界工控環境的適應性指導，顯得力度不夠，需要讀者自行補全大量的工程經驗。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，最直觀的感受是它對基礎概念的梳理非常清晰，對於初次接觸數字信號處理（DSP）或FPGA設計的人來說，無疑是一盞明燈。它詳盡地解釋瞭FFT算法的每一步數學推導，以及定點運算與浮點運算在實際資源消耗上的權衡，這部分內容處理得非常到位，很容易讓人建立起堅實的理論基礎。然而，當我試圖將這些理論應用於實際的嵌入式係統開發，特彆是在資源極其受限的微控製器（MCU）平颱或低功耗物聯網設備中時，就發現這本書的側重點明顯偏嚮於純粹的算法實現和芯片級架構介紹，對於軟件層麵的優化策略著墨不多。例如，如何利用C語言的編譯器特性，如循環展開、指令級並行（ILP）優化來加速特定的濾波器運算，或者如何巧妙地利用Cache局部性來提升數據訪問效率，這些實用的“黑科技”在書中幾乎沒有提及。如果能增加一章專門討論在不同硬件約束下，如何將“理論上最優”的算法轉化為“實踐中最快”的代碼，對於工程應用價值將是極大的提升。目前來看，它更像是一本教科書，而非一本麵嚮解決實際工程難題的“工具書”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節編排邏輯性非常強，從底層硬件結構到上層算法實現，層次分明，循序漸進，這無疑是編者功力的體現。我對其中關於並行處理單元的描述印象深刻，它詳盡地分析瞭哈佛、馮諾依曼結構在DSP流水綫設計中的優劣勢，這對於理解現代處理器設計的核心思想非常有幫助。但是，令我感到有些遺憾的是，在現代異構計算的大背景下，這本書對於通用處理器（CPU）中日益強大的嚮量指令集（如AVX-512）與專用DSP核之間的協同工作機製，探討得不夠深入。我們現在很多高性能應用，比如AI推理加速，都是依賴於CPU/GPU/NPU的混閤加速。這本書似乎仍然固守在傳統的“DSP芯片”這個範疇內，對於如何設計一個能夠充分利用CPU SIMD單元來加速矩陣運算或捲積操作的軟件架構，缺乏前瞻性的指導。如果能引入更多關於CUDA/OpenCL在信號處理任務中調度的案例，或者討論如何將傳統DSP算法映射到現代CPU並行架構上，這本書的適用範圍和前沿性會大大增強。它現在的視角稍微有點聚焦於“專用芯片”，而忽略瞭“通用平颱”的快速演進。

評分☆☆☆☆☆

這本關於信號處理的書，從我拿到手的那一刻起，就給人一種厚重而紮實的感覺，裝幀設計上看得齣是用心瞭的，紙張的質感也很好，閱讀體驗是相當不錯的。不過，我更關注的是它內在的深度和廣度。我原本期待能在這本書裏找到更多關於現代高精度模擬前端設計和高速ADC/DAC接口技術的詳盡論述，畢竟在當前的超寬帶應用中，這些是繞不開的關鍵瓶頸。書中雖然提到瞭基礎的采樣理論和量化誤差分析，但對於如何在高噪聲環境下，利用先進的數字校準技術（比如動態元件失配校正、時鍾抖動對相位噪聲的影響建模等）來榨取齣芯片的極限性能，似乎隻是淺嘗輒止。尤其是對於那些新興的Sigma-Delta調製器結構優化，以及在特定頻率閤成應用中如何選擇和配置閤適的鎖相環（PLL）架構，期望它能有更深入、更具實戰指導意義的章節。期望能看到更多關於如何從係統級指標反推到具體ADC/DAC架構選擇的案例分析，而不是僅僅停留在理論公式的推導上。整體而言，作為一本入門或中級參考書尚可，但在追求前沿極限性能的研發人員眼中，可能在某些關鍵環節的深度上略顯不足，期待未來版本能補足這些“硬核”細節。

評分☆☆☆☆☆

這本書在介紹各種調製解調技術時，對於通信原理的基礎部分介紹得非常紮實，清晰地解釋瞭星座圖的構建和最佳判決準則的推導。對於理解OFDM係統的原理和信道編碼的基本概念，它無疑是一本極佳的入門讀物。但如果讀者想深入到下一代通信係統（如5G/6G）對信道編碼（如LDPC或Polar碼）的硬件加速實現細節，這本書的深度就顯得有些滯後瞭。例如，Turbo碼譯碼器的迭代結構、並行化策略，以及如何設計高效的查錶和加權機製來適配FPGA或ASIC的資源，這些是現代通信硬件設計的核心挑戰。書中對於這些前沿編碼方案的硬件實現描述，更多是停留在概念層麵，缺乏關鍵的性能參數對比和流水綫設計圖示。因此，對於專注於物理層硬件加速的研究人員而言，這本書可能更像是一個理論迴顧，而不是解決當前高速通信係統設計瓶頸的直接參考。它為構建基礎知識提供瞭堅實的地基，但上層建築的設計藍圖還需要其他更專業的資料來補充。