具体描述
基本信息
书名:DSP技术及应用
定价：22.00元
售价：15.0元,便宜7.0元,折扣68
作者:江金龙
出版社：西安电子科技大学出版社
出版日期：2012-06-01
ISBN：9787560627717
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.322kg
编辑推荐
内容提要
本书以c5000系列dsp中的tms320vc5416芯片为主线，介绍dsp的cpu结构、片内外设、寻址方式、指令流水线、汇编指令、汇编程序设计、c语言编程与混合编程和硬件系统设计等内容。全书共分为8章。章介绍dsp系统设计的基础知识； 第2～3章介绍 dsp芯片的硬件结构和片内外设，内容从简单到复杂，逐步深入；第4～6章介绍寻址方式、指令流水线、汇编指令和汇编程序设计，并采用c语言与汇编语言相结合的方式讲授，便于读者深入理解和应用；第7章介绍c语言编程与混合编程，实现c语言与汇编语言的优势互补；第8章dsp硬件系统设计介绍键盘输入、液晶显示输出、a/d与d/a等模块的设计及编程，帮助读者实现从理论到实践的转变。通过学习，读者可独立设计一个基本的dsp系统。《DSP技术及应用(高等学校电子与通信类专业十二五规划教材)》可作为工科类高等学校通信工程、电子信息工程、生物医学工程和自动化等专业的本科教材，也可作为相关技术人员和科研人员的参考书。
目录
作者介绍
文摘
序言
《嵌入式系统设计与实践》 内容简介： 本书深入探讨了嵌入式系统的设计原理、开发流程及实际应用，旨在为读者构建一个扎实而全面的嵌入式系统知识体系。从基础理论到高级技术，从硬件选型到软件调试，本书力求以清晰的逻辑、详实的案例和实用的技巧，帮助读者掌握嵌入式系统开发的核心技能，顺利完成各类嵌入式项目的开发。 第一部分：嵌入式系统基础 本部分将带领读者走进嵌入式系统的世界，理解其本质、发展历程及其在现代科技中的重要地位。 第一章 嵌入式系统概述： 1.1 什么是嵌入式系统？ 详细阐述嵌入式系统的定义，强调其“嵌入”于特定设备或系统中，为特定功能服务的特点。区分嵌入式系统与通用计算机系统的差异，通过生活中的典型案例，如智能家电、汽车电子、工业自动化设备等，直观展示嵌入式系统的广泛应用。 1.2 嵌入式系统的发展历程与趋势： 回顾嵌入式系统从早期简单控制器到如今智能化、网络化、集成化的高速发展过程。分析摩尔定律、集成电路技术、通信技术、物联网、人工智能等对嵌入式系统发展的推动作用。展望未来嵌入式系统的发展方向，如低功耗设计、实时性提升、安全可靠性增强、与云计算/边缘计算的深度融合等。 1.3 嵌入式系统的基本组成： 深入剖析嵌入式系统的硬件和软件两大核心组成部分。 硬件部分： 详细介绍微处理器（MCU）、微控制器（MPU）、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（FPGA）等核心处理器；讲解存储器（RAM、ROM、Flash、EEPROM）的功能与选择；阐述输入/输出（I/O）接口，包括通用I/O、串行通信接口（UART, SPI, I2C）、并行通信接口、定时器/计数器、模数/数模转换器（ADC/DAC）、中断控制器等。 软件部分： 介绍嵌入式操作系统（RTOS）的作用与选择，分析实时性、任务调度、资源管理等关键特性。阐述嵌入式应用程序的开发流程，包括驱动程序、中间层、应用层软件的设计与实现。 1.4 嵌入式系统开发环境与工具： 介绍嵌入式系统开发所需的软硬件环境，包括交叉编译工具链（如GCC、Clang）、集成开发环境（IDE，如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, VS Code with PlatformIO）、调试器（如J-Link, ST-Link, OpenOCD）、仿真器、逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具。讲解不同开发工具的优缺点及适用场景。 1.5 嵌入式系统应用领域： 详细列举和分析嵌入式系统在消费电子、通信设备、工业控制、医疗设备、汽车电子、航空航航天、智能家居、物联网等领域的具体应用，并通过典型应用案例，展示嵌入式技术如何解决实际问题。 第二章 微控制器（MCU）与微处理器（MPU）选型： 2.1 MCU与MPU的对比与选择： 详细对比MCU和MPU的架构、性能、功耗、成本、外设集成度等方面的差异，指导读者根据项目需求进行合理选型。 2.2 常见MCU/MPU系列介绍： 重点介绍ARM Cortex-M系列（如STM32、NXP LPC）、AVR系列、PIC系列等常用MCU，以及ARM Cortex-A系列（如树莓派、NVIDIA Jetson）等常用MPU。分析不同系列的特点、优势及典型应用。 2.3 存储器接口与配置： 讲解不同类型存储器（Flash、RAM、SDRAM）的接口特性、时序要求及配置方法。探讨外挂存储器的选择和连接，如NOR/NAND Flash、DDR SDRAM等。 2.4 时钟与复位系统： 阐述MCU/MPU内部时钟源（内部RC振荡器、外部晶振）的选择、配置与倍频/分频。讲解复位电路的设计，包括上电复位、按键复位、看门狗复位等，并分析其在系统稳定运行中的作用。 2.5 电源管理与功耗优化： 探讨嵌入式系统中的电源管理技术，包括低功耗模式、动态电压频率调整（DVFS）、功耗测量与分析。为实现长续航的嵌入式设备提供指导。 第二部分：嵌入式软件开发 本部分将聚焦于嵌入式软件的开发流程、关键技术和高级应用，帮助读者掌握高效、可靠的嵌入式软件编写方法。 第三章 嵌入式C语言编程： 3.1 C语言在嵌入式系统中的应用： 强调C语言作为嵌入式系统主流开发语言的地位，分析其高效、灵活、贴近硬件的特点。 3.2 嵌入式C语言特性与技巧： 深入讲解嵌入式C语言的特殊用法，如位操作（位域、掩码、移位）、指针的应用（尤其是函数指针、void指针）、关键字（volatile, const, static, extern）的深入理解。 3.3 内存管理： 探讨嵌入式系统中的内存模型，讲解栈（Stack）和堆（Heap）的概念，分析静态分配、动态分配（malloc/free）的优缺点及在嵌入式环境中的注意事项（如内存碎片、野指针）。 3.4 结构体与联合体： 详细讲解结构体和联合体的定义、使用及其在数据封装、节省内存方面的作用。 3.5 宏定义与预处理器： 讲解宏定义（常量宏、函数宏）、条件编译（ifdef, ifndef, if）、文件包含（include）等预处理指令在代码优化、可移植性、条件编译方面的应用。 3.6 嵌入式C语言的陷阱与优化： 识别和规避嵌入式C语言开发中常见的陷阱，如整型溢出、浮点运算误差、数组越界等。学习代码优化技巧，提高程序运行效率和内存使用率。 第四章 嵌入式操作系统（RTOS） 4.1 RTOS概述与原理： 介绍RTOS的核心概念，如任务（Task）、线程、进程、就绪态、运行态、阻塞态等。深入剖析任务调度算法（固定优先级调度、轮转调度、就绪/阻塞优先级调度等）的工作原理。 4.2 RTOS的核心服务： 详细讲解RTOS提供的关键服务，包括： 任务管理： 任务创建、删除、挂起、恢复、优先级设置、上下文切换。 任务间通信（IPC）： 消息队列、信号量（二值信号量、计数信号量）、互斥锁（Mutex）、事件标志组。分析不同IPC机制的适用场景。 定时器管理： 软件定时器、硬件定时器与RTOS的集成。 内存管理： 动态内存分配、内存池。 4.3 常见RTOS介绍： 详细介绍FreeRTOS、RT-Thread、ucos-II/III等主流RTOS的特点、优势、API接口及使用方法。 4.4 RTOS移植与配置： 指导读者如何将RTOS移植到目标硬件平台，包括配置时钟、中断、内存等，以及如何根据项目需求进行RTOS参数配置。 4.5 RTOS应用案例： 通过实例展示如何在RTOS环境下开发多任务并发的嵌入式应用程序，如传感器数据采集与处理、通信协议栈的实现、用户界面刷新等。 第五章 嵌入式设备驱动程序开发： 5.1 驱动程序概述与重要性： 阐述设备驱动程序的作用，即连接操作系统/应用层与硬件设备之间的桥梁。强调驱动程序质量对系统稳定性和性能的影响。 5.2 硬件接口与通信协议： 深入讲解嵌入式系统中常见的硬件接口，如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC、PWM等。分析各接口的工作原理、通信时序和控制寄存器。 5.3 中断处理机制： 详细讲解中断的概念、优先级、向量表、中断服务程序（ISR）的编写规范。阐述中断在实时响应硬件事件中的关键作用。 5.4 驱动程序设计模式： 介绍面向对象的设计思想在驱动程序开发中的应用，如分层抽象、模块化设计。 5.5 常见外设驱动程序开发实践： LED与按键驱动： 简单易懂的GPIO控制实例，讲解如何控制LED亮灭和读取按键状态。 UART通信驱动： 实现串口收发功能，用于调试信息输出或与其他设备通信。 SPI/I2C接口驱动： 驱动SPI/I2C接口的传感器、EEPROM等外设。 ADC/DAC驱动： 实现模拟信号的采集与输出。 定时器/PWM驱动： 实现精确延时、周期性事件触发和脉冲宽度调制。 5.6 嵌入式Linux驱动开发基础（选讲）： 简要介绍嵌入式Linux环境下驱动程序的开发框架，如字符设备驱动、块设备驱动、网络设备驱动的编写思路。 第三部分：嵌入式系统调试与测试 本部分将重点讲解嵌入式系统开发过程中至关重要的调试与测试技术，确保开发出高质量、可靠的嵌入式产品。 第六章 嵌入式系统调试技术： 6.1 调试方法论： 建立正确的调试思维，从现象到本质，从局部到整体，采用科学的调试方法。 6.2 打印调试（printf Debugging）： 讲解printf在嵌入式开发中的应用，如何通过输出关键信息来定位问题。分析其局限性。 6.3 硬件调试工具： JTAG/SWD调试器： 详细介绍JTAG（Joint Test Action Group）和SWD（Serial Wire Debug）接口，讲解如何使用J-Link, ST-Link等调试器进行在线调试，包括设置断点、单步执行、观察变量、内存监视、寄存器查看等。 逻辑分析仪： 讲解逻辑分析仪在分析数字信号时序、协议解码方面的作用，如何捕捉和分析通信总线上的数据。 示波器： 讲解示波器在观察模拟信号、测量电压、频率、周期等参数方面的应用。 6.4 软件调试工具（IDE）： 详细演示在Keil MDK, IAR Embedded Workbench, VS Code等IDE中进行调试的各项功能，包括设置断点、观察窗口、调用栈、局部变量窗口等。 6.5 内存调试与分析： 介绍内存泄漏检测、越界访问检测等技术，分析内存使用情况。 6.6 实时操作系统（RTOS）下的调试： 讲解在RTOS环境中进行任务调试、信号量/消息队列状态检查、栈溢出检测等特有调试技巧。 第七章 嵌入式系统测试： 7.1 测试的重要性与分类： 强调测试在嵌入式系统开发生命周期中的重要性，从单元测试、集成测试到系统测试。 7.2 单元测试： 讲解如何对单个模块或函数进行测试，包括测试用例的设计、测试数据的准备、测试结果的验证。 7.3 集成测试： 介绍如何测试不同模块组合在一起时的交互和协同工作情况。 7.4 系统测试： 讲解对整个嵌入式系统进行端到端测试，模拟实际运行环境，验证功能、性能、稳定性、兼容性等。 7.5 自动化测试： 介绍自动化测试的优势，以及在嵌入式领域实现自动化测试的常用方法和工具。 7.6 可靠性与稳定性测试： 探讨如何进行长时间运行测试、压力测试、环境测试（温度、湿度）等，以评估系统的可靠性。 7.7 性能测试： 讲解如何衡量嵌入式系统的响应时间、吞吐量、功耗等性能指标。 第四部分：嵌入式系统高级应用与未来展望 本部分将拓展到嵌入式系统的更广阔应用领域，并对未来发展趋势进行探讨。 第八章 嵌入式通信协议与网络： 8.1 串行通信协议： 深入讲解UART, SPI, I2C的原理、应用及驱动开发。 8.2 网络通信协议： TCP/IP协议栈： 介绍TCP/IP协议族的分层模型，讲解IP地址、端口号、TCP/UDP通信原理。 嵌入式网络应用： 开发基于TCP/UDP的客户端/服务器程序，实现设备间的网络通信。 8.3 无线通信协议： Wi-Fi与蓝牙： 介绍Wi-Fi（如ESP32、Wi-Fi模块）和蓝牙（如BLE）在嵌入式设备中的应用，讲解其通信原理和开发方法。 低功耗广域网（LPWAN）： LoRa, NB-IoT等LPWAN技术在物联网领域的应用前景。 8.4 现场总线技术： CAN, Modbus等在工业自动化领域的应用。 8.5 MQTT等轻量级物联网协议： 介绍MQTT等适用于资源受限设备的通信协议。 第九章 嵌入式系统中的嵌入式Linux（选讲）： 9.1 嵌入式Linux系统架构： 介绍嵌入式Linux的内核、根文件系统、引导加载程序（Bootloader）等关键组成部分。 9.2 Bootloader开发： U-Boot等常用Bootloader的移植与配置。 9.3 Linux内核裁剪与配置： 如何根据硬件平台和应用需求对Linux内核进行裁剪和配置。 9.4 应用程序开发： 在嵌入式Linux环境下进行用户空间应用程序的开发，如使用C/C++, Python等。 9.5 嵌入式Linux开发环境搭建： cross-compilation toolchain, NFS, GDBServer等。 第十章 嵌入式系统开发实例与综合项目： 10.1 智能家居控制系统： 结合传感器、通信模块、MCU/MPU，设计一个集成的智能家居控制系统。 10.2 物联网数据采集与上传平台： 开发一个能够采集多种传感器数据并通过网络上传到云平台的嵌入式设备。 10.3 实时监控与报警系统： 设计一个具备实时数据监测、异常检测和报警功能的嵌入式系统。 10.4 传感器网络节点设计： 聚焦于低功耗、无线通信的传感器网络节点开发。 10.5 （根据实际情况添加更具前瞻性的综合项目） 第十一章 嵌入式系统安全性与可靠性： 11.1 嵌入式系统安全威胁： 分析常见的安全威胁，如数据泄露、非法访问、恶意攻击等。 11.2 安全设计原则： 介绍安全设计的基本原则，如最小权限、纵深防御、加密通信等。 11.3 加密与认证技术： 对数据进行加密，实现设备身份认证。 11.4 防火墙与入侵检测： 保护嵌入式设备免受网络攻击。 11.5 系统可靠性设计： 冗余设计、容错技术、错误检测与恢复机制。 第十二章 嵌入式系统的未来展望： 12.1 人工智能（AI）与嵌入式系统： 探讨边缘AI、TinyML在嵌入式设备中的应用，如图像识别、语音处理、智能预测等。 12.2 5G与嵌入式系统： 5G通信技术为嵌入式系统带来的机遇，如低延迟、高带宽的应用。 12.3 边缘计算与云计算的融合： 嵌入式设备在边缘计算中的角色，以及与云计算的协同工作。 12.4 绿色嵌入式系统： 强调低功耗设计、可持续发展在嵌入式系统开发中的重要性。 12.5 嵌入式系统工程师的职业发展： 对嵌入式系统工程师的技能要求和未来发展方向进行分析。 本书内容结构清晰，逻辑严谨，理论与实践相结合。每一章都配有详细的讲解和丰富的示例，旨在帮助读者不仅理解嵌入式系统的“是什么”，更能掌握“怎么做”。通过本书的学习，读者将能够独立完成从需求分析、硬件选型、软件设计、编码实现到系统调试、测试发布的完整嵌入式项目，为投身于蓬勃发展的嵌入式技术领域打下坚实的基础。
