具體描述
基本信息
書名:DSP技術及應用
定價：22.00元
售價：15.0元,便宜7.0元,摺扣68
作者:江金龍
齣版社：西安電子科技大學齣版社
齣版日期：2012-06-01
ISBN：9787560627717
字數：
頁碼：
版次：1
裝幀：平裝
開本：16開
商品重量：0.322kg
編輯推薦
內容提要
本書以c5000係列dsp中的tms320vc5416芯片為主綫，介紹dsp的cpu結構、片內外設、尋址方式、指令流水綫、匯編指令、匯編程序設計、c語言編程與混閤編程和硬件係統設計等內容。全書共分為8章。章介紹dsp係統設計的基礎知識； 第2～3章介紹 dsp芯片的硬件結構和片內外設，內容從簡單到復雜，逐步深入；第4～6章介紹尋址方式、指令流水綫、匯編指令和匯編程序設計，並采用c語言與匯編語言相結閤的方式講授，便於讀者深入理解和應用；第7章介紹c語言編程與混閤編程，實現c語言與匯編語言的優勢互補；第8章dsp硬件係統設計介紹鍵盤輸入、液晶顯示輸齣、a/d與d/a等模塊的設計及編程，幫助讀者實現從理論到實踐的轉變。通過學習，讀者可獨立設計一個基本的dsp係統。《DSP技術及應用(高等學校電子與通信類專業十二五規劃教材)》可作為工科類高等學校通信工程、電子信息工程、生物醫學工程和自動化等專業的本科教材，也可作為相關技術人員和科研人員的參考書。
目錄
作者介紹
文摘
序言
《嵌入式係統設計與實踐》 內容簡介： 本書深入探討瞭嵌入式係統的設計原理、開發流程及實際應用，旨在為讀者構建一個紮實而全麵的嵌入式係統知識體係。從基礎理論到高級技術，從硬件選型到軟件調試，本書力求以清晰的邏輯、詳實的案例和實用的技巧，幫助讀者掌握嵌入式係統開發的核心技能，順利完成各類嵌入式項目的開發。 第一部分：嵌入式係統基礎 本部分將帶領讀者走進嵌入式係統的世界，理解其本質、發展曆程及其在現代科技中的重要地位。 第一章 嵌入式係統概述： 1.1 什麼是嵌入式係統？ 詳細闡述嵌入式係統的定義，強調其“嵌入”於特定設備或係統中，為特定功能服務的特點。區分嵌入式係統與通用計算機係統的差異，通過生活中的典型案例，如智能傢電、汽車電子、工業自動化設備等，直觀展示嵌入式係統的廣泛應用。 1.2 嵌入式係統的發展曆程與趨勢： 迴顧嵌入式係統從早期簡單控製器到如今智能化、網絡化、集成化的高速發展過程。分析摩爾定律、集成電路技術、通信技術、物聯網、人工智能等對嵌入式係統發展的推動作用。展望未來嵌入式係統的發展方嚮，如低功耗設計、實時性提升、安全可靠性增強、與雲計算/邊緣計算的深度融閤等。 1.3 嵌入式係統的基本組成： 深入剖析嵌入式係統的硬件和軟件兩大核心組成部分。 硬件部分： 詳細介紹微處理器（MCU）、微控製器（MPU）、專用集成電路（ASIC）、可編程邏輯器件（FPGA）等核心處理器；講解存儲器（RAM、ROM、Flash、EEPROM）的功能與選擇；闡述輸入/輸齣（I/O）接口，包括通用I/O、串行通信接口（UART, SPI, I2C）、並行通信接口、定時器/計數器、模數/數模轉換器（ADC/DAC）、中斷控製器等。 軟件部分： 介紹嵌入式操作係統（RTOS）的作用與選擇，分析實時性、任務調度、資源管理等關鍵特性。闡述嵌入式應用程序的開發流程，包括驅動程序、中間層、應用層軟件的設計與實現。 1.4 嵌入式係統開發環境與工具： 介紹嵌入式係統開發所需的軟硬件環境，包括交叉編譯工具鏈（如GCC、Clang）、集成開發環境（IDE，如Keil MDK, IAR Embedded Workbench, VS Code with PlatformIO）、調試器（如J-Link, ST-Link, OpenOCD）、仿真器、邏輯分析儀、示波器等硬件調試工具。講解不同開發工具的優缺點及適用場景。 1.5 嵌入式係統應用領域： 詳細列舉和分析嵌入式係統在消費電子、通信設備、工業控製、醫療設備、汽車電子、航空航航天、智能傢居、物聯網等領域的具體應用，並通過典型應用案例，展示嵌入式技術如何解決實際問題。 第二章 微控製器（MCU）與微處理器（MPU）選型： 2.1 MCU與MPU的對比與選擇： 詳細對比MCU和MPU的架構、性能、功耗、成本、外設集成度等方麵的差異，指導讀者根據項目需求進行閤理選型。 2.2 常見MCU/MPU係列介紹： 重點介紹ARM Cortex-M係列（如STM32、NXP LPC）、AVR係列、PIC係列等常用MCU，以及ARM Cortex-A係列（如樹莓派、NVIDIA Jetson）等常用MPU。分析不同係列的特點、優勢及典型應用。 2.3 存儲器接口與配置： 講解不同類型存儲器（Flash、RAM、SDRAM）的接口特性、時序要求及配置方法。探討外掛存儲器的選擇和連接，如NOR/NAND Flash、DDR SDRAM等。 2.4 時鍾與復位係統： 闡述MCU/MPU內部時鍾源（內部RC振蕩器、外部晶振）的選擇、配置與倍頻/分頻。講解復位電路的設計，包括上電復位、按鍵復位、看門狗復位等，並分析其在係統穩定運行中的作用。 2.5 電源管理與功耗優化： 探討嵌入式係統中的電源管理技術，包括低功耗模式、動態電壓頻率調整（DVFS）、功耗測量與分析。為實現長續航的嵌入式設備提供指導。 第二部分：嵌入式軟件開發 本部分將聚焦於嵌入式軟件的開發流程、關鍵技術和高級應用，幫助讀者掌握高效、可靠的嵌入式軟件編寫方法。 第三章 嵌入式C語言編程： 3.1 C語言在嵌入式係統中的應用： 強調C語言作為嵌入式係統主流開發語言的地位，分析其高效、靈活、貼近硬件的特點。 3.2 嵌入式C語言特性與技巧： 深入講解嵌入式C語言的特殊用法，如位操作（位域、掩碼、移位）、指針的應用（尤其是函數指針、void指針）、關鍵字（volatile, const, static, extern）的深入理解。 3.3 內存管理： 探討嵌入式係統中的內存模型，講解棧（Stack）和堆（Heap）的概念，分析靜態分配、動態分配（malloc/free）的優缺點及在嵌入式環境中的注意事項（如內存碎片、野指針）。 3.4 結構體與聯閤體： 詳細講解結構體和聯閤體的定義、使用及其在數據封裝、節省內存方麵的作用。 3.5 宏定義與預處理器： 講解宏定義（常量宏、函數宏）、條件編譯（ifdef, ifndef, if）、文件包含（include）等預處理指令在代碼優化、可移植性、條件編譯方麵的應用。 3.6 嵌入式C語言的陷阱與優化： 識彆和規避嵌入式C語言開發中常見的陷阱，如整型溢齣、浮點運算誤差、數組越界等。學習代碼優化技巧，提高程序運行效率和內存使用率。 第四章 嵌入式操作係統（RTOS） 4.1 RTOS概述與原理： 介紹RTOS的核心概念，如任務（Task）、綫程、進程、就緒態、運行態、阻塞態等。深入剖析任務調度算法（固定優先級調度、輪轉調度、就緒/阻塞優先級調度等）的工作原理。 4.2 RTOS的核心服務： 詳細講解RTOS提供的關鍵服務，包括： 任務管理： 任務創建、刪除、掛起、恢復、優先級設置、上下文切換。 任務間通信（IPC）： 消息隊列、信號量（二值信號量、計數信號量）、互斥鎖（Mutex）、事件標誌組。分析不同IPC機製的適用場景。 定時器管理： 軟件定時器、硬件定時器與RTOS的集成。 內存管理： 動態內存分配、內存池。 4.3 常見RTOS介紹： 詳細介紹FreeRTOS、RT-Thread、ucos-II/III等主流RTOS的特點、優勢、API接口及使用方法。 4.4 RTOS移植與配置： 指導讀者如何將RTOS移植到目標硬件平颱，包括配置時鍾、中斷、內存等，以及如何根據項目需求進行RTOS參數配置。 4.5 RTOS應用案例： 通過實例展示如何在RTOS環境下開發多任務並發的嵌入式應用程序，如傳感器數據采集與處理、通信協議棧的實現、用戶界麵刷新等。 第五章 嵌入式設備驅動程序開發： 5.1 驅動程序概述與重要性： 闡述設備驅動程序的作用，即連接操作係統/應用層與硬件設備之間的橋梁。強調驅動程序質量對係統穩定性和性能的影響。 5.2 硬件接口與通信協議： 深入講解嵌入式係統中常見的硬件接口，如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC、PWM等。分析各接口的工作原理、通信時序和控製寄存器。 5.3 中斷處理機製： 詳細講解中斷的概念、優先級、嚮量錶、中斷服務程序（ISR）的編寫規範。闡述中斷在實時響應硬件事件中的關鍵作用。 5.4 驅動程序設計模式： 介紹麵嚮對象的設計思想在驅動程序開發中的應用，如分層抽象、模塊化設計。 5.5 常見外設驅動程序開發實踐： LED與按鍵驅動： 簡單易懂的GPIO控製實例，講解如何控製LED亮滅和讀取按鍵狀態。 UART通信驅動： 實現串口收發功能，用於調試信息輸齣或與其他設備通信。 SPI/I2C接口驅動： 驅動SPI/I2C接口的傳感器、EEPROM等外設。 ADC/DAC驅動： 實現模擬信號的采集與輸齣。 定時器/PWM驅動： 實現精確延時、周期性事件觸發和脈衝寬度調製。 5.6 嵌入式Linux驅動開發基礎（選講）： 簡要介紹嵌入式Linux環境下驅動程序的開發框架，如字符設備驅動、塊設備驅動、網絡設備驅動的編寫思路。 第三部分：嵌入式係統調試與測試 本部分將重點講解嵌入式係統開發過程中至關重要的調試與測試技術，確保開發齣高質量、可靠的嵌入式産品。 第六章 嵌入式係統調試技術： 6.1 調試方法論： 建立正確的調試思維，從現象到本質，從局部到整體，采用科學的調試方法。 6.2 打印調試（printf Debugging）： 講解printf在嵌入式開發中的應用，如何通過輸齣關鍵信息來定位問題。分析其局限性。 6.3 硬件調試工具： JTAG/SWD調試器： 詳細介紹JTAG（Joint Test Action Group）和SWD（Serial Wire Debug）接口，講解如何使用J-Link, ST-Link等調試器進行在綫調試，包括設置斷點、單步執行、觀察變量、內存監視、寄存器查看等。 邏輯分析儀： 講解邏輯分析儀在分析數字信號時序、協議解碼方麵的作用，如何捕捉和分析通信總綫上的數據。 示波器： 講解示波器在觀察模擬信號、測量電壓、頻率、周期等參數方麵的應用。 6.4 軟件調試工具（IDE）： 詳細演示在Keil MDK, IAR Embedded Workbench, VS Code等IDE中進行調試的各項功能，包括設置斷點、觀察窗口、調用棧、局部變量窗口等。 6.5 內存調試與分析： 介紹內存泄漏檢測、越界訪問檢測等技術，分析內存使用情況。 6.6 實時操作係統（RTOS）下的調試： 講解在RTOS環境中進行任務調試、信號量/消息隊列狀態檢查、棧溢齣檢測等特有調試技巧。 第七章 嵌入式係統測試： 7.1 測試的重要性與分類： 強調測試在嵌入式係統開發生命周期中的重要性，從單元測試、集成測試到係統測試。 7.2 單元測試： 講解如何對單個模塊或函數進行測試，包括測試用例的設計、測試數據的準備、測試結果的驗證。 7.3 集成測試： 介紹如何測試不同模塊組閤在一起時的交互和協同工作情況。 7.4 係統測試： 講解對整個嵌入式係統進行端到端測試，模擬實際運行環境，驗證功能、性能、穩定性、兼容性等。 7.5 自動化測試： 介紹自動化測試的優勢，以及在嵌入式領域實現自動化測試的常用方法和工具。 7.6 可靠性與穩定性測試： 探討如何進行長時間運行測試、壓力測試、環境測試（溫度、濕度）等，以評估係統的可靠性。 7.7 性能測試： 講解如何衡量嵌入式係統的響應時間、吞吐量、功耗等性能指標。 第四部分：嵌入式係統高級應用與未來展望 本部分將拓展到嵌入式係統的更廣闊應用領域，並對未來發展趨勢進行探討。 第八章 嵌入式通信協議與網絡： 8.1 串行通信協議： 深入講解UART, SPI, I2C的原理、應用及驅動開發。 8.2 網絡通信協議： TCP/IP協議棧： 介紹TCP/IP協議族的分層模型，講解IP地址、端口號、TCP/UDP通信原理。 嵌入式網絡應用： 開發基於TCP/UDP的客戶端/服務器程序，實現設備間的網絡通信。 8.3 無綫通信協議： Wi-Fi與藍牙： 介紹Wi-Fi（如ESP32、Wi-Fi模塊）和藍牙（如BLE）在嵌入式設備中的應用，講解其通信原理和開發方法。 低功耗廣域網（LPWAN）： LoRa, NB-IoT等LPWAN技術在物聯網領域的應用前景。 8.4 現場總綫技術： CAN, Modbus等在工業自動化領域的應用。 8.5 MQTT等輕量級物聯網協議： 介紹MQTT等適用於資源受限設備的通信協議。 第九章 嵌入式係統中的嵌入式Linux（選講）： 9.1 嵌入式Linux係統架構： 介紹嵌入式Linux的內核、根文件係統、引導加載程序（Bootloader）等關鍵組成部分。 9.2 Bootloader開發： U-Boot等常用Bootloader的移植與配置。 9.3 Linux內核裁剪與配置： 如何根據硬件平颱和應用需求對Linux內核進行裁剪和配置。 9.4 應用程序開發： 在嵌入式Linux環境下進行用戶空間應用程序的開發，如使用C/C++, Python等。 9.5 嵌入式Linux開發環境搭建： cross-compilation toolchain, NFS, GDBServer等。 第十章 嵌入式係統開發實例與綜閤項目： 10.1 智能傢居控製係統： 結閤傳感器、通信模塊、MCU/MPU，設計一個集成的智能傢居控製係統。 10.2 物聯網數據采集與上傳平颱： 開發一個能夠采集多種傳感器數據並通過網絡上傳到雲平颱的嵌入式設備。 10.3 實時監控與報警係統： 設計一個具備實時數據監測、異常檢測和報警功能的嵌入式係統。 10.4 傳感器網絡節點設計： 聚焦於低功耗、無綫通信的傳感器網絡節點開發。 10.5 （根據實際情況添加更具前瞻性的綜閤項目） 第十一章 嵌入式係統安全性與可靠性： 11.1 嵌入式係統安全威脅： 分析常見的安全威脅，如數據泄露、非法訪問、惡意攻擊等。 11.2 安全設計原則： 介紹安全設計的基本原則，如最小權限、縱深防禦、加密通信等。 11.3 加密與認證技術： 對數據進行加密，實現設備身份認證。 11.4 防火牆與入侵檢測： 保護嵌入式設備免受網絡攻擊。 11.5 係統可靠性設計： 冗餘設計、容錯技術、錯誤檢測與恢復機製。 第十二章 嵌入式係統的未來展望： 12.1 人工智能（AI）與嵌入式係統： 探討邊緣AI、TinyML在嵌入式設備中的應用，如圖像識彆、語音處理、智能預測等。 12.2 5G與嵌入式係統： 5G通信技術為嵌入式係統帶來的機遇，如低延遲、高帶寬的應用。 12.3 邊緣計算與雲計算的融閤： 嵌入式設備在邊緣計算中的角色，以及與雲計算的協同工作。 12.4 綠色嵌入式係統： 強調低功耗設計、可持續發展在嵌入式係統開發中的重要性。 12.5 嵌入式係統工程師的職業發展： 對嵌入式係統工程師的技能要求和未來發展方嚮進行分析。 本書內容結構清晰，邏輯嚴謹，理論與實踐相結閤。每一章都配有詳細的講解和豐富的示例，旨在幫助讀者不僅理解嵌入式係統的“是什麼”，更能掌握“怎麼做”。通過本書的學習，讀者將能夠獨立完成從需求分析、硬件選型、軟件設計、編碼實現到係統調試、測試發布的完整嵌入式項目，為投身於蓬勃發展的嵌入式技術領域打下堅實的基礎。
