DSP原理与实践--基于TMS320F28x系列 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周鹏许钢 著

图书标签:

• DSP
• 数字信号处理
• TMS320F28x
• 嵌入式系统
• 实践
• 原理
• 控制
• 算法
• 微控制器
• C语言

店铺： 广影图书专营店

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512414495

商品编码：29723791156

包装：平装

出版时间：2014-07-01

基本信息

书名:DSP原理与实践--基于TMS320F28x系列

定价：49.00元

售价：34.3元,便宜14.7元,折扣70

作者:周鹏许钢

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2014-07-01

ISBN：9787512414495

字数：511000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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周鹏、许钢编写的《DSP原理与实践--基于 TMS320F28x系列(普通高校十二五规划教材)》分为理论和实验两篇，共15章。理论篇包括～13章，在介绍DSP基本概念、特点和应用基础上，详细介绍了 TI公司TMS320C2000系列DSP的基本结构及性能，同时以TMS320F2812为例，介绍DSP的硬件结构、工作原理、软件开发环境以及应用设计等。实验篇包括4、 15章，该部分基于北京瑞泰创新科技有限责任公司推出的ICETEK—F2812 DSP教学实验箱，实验内容涵盖常规实验、算法实验以及控制应用实验等，关键代码都标注有详细的中文注释。
　　本书通俗易懂，例程丰富，注重原理与实验实践的结合。每章后附有习题以配合教学需要。
　　本书可作为高等院校电子信息工程、自动化以及测控等专业高年级本科生及研究生“DSP原理及应用 ”相关课程的教材或参考书，也可作为从事DSP的技术人员的参考书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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探索数字信号处理的奥秘，解锁TMS320F28x系列的神奇力量 在信息爆炸的时代，数字信号处理（DSP）已经渗透到我们生活的方方面面，从高清影音的流畅播放，到智能手机的精准定位，再到医疗设备的精密诊断，DSP技术的身影无处不在。它如同信息世界的“炼金术士”，将纷繁复杂的原始信号转化为有价值、可理解的信息，驱动着现代科技的飞速发展。然而，DSP的原理深邃而广博，其应用更是包罗万象，如何系统地掌握这门技术，并将其转化为实际的工程能力，一直是困扰许多工程师和技术爱好者的难题。 本书旨在为您构建一座坚实的桥梁，跨越DSP的理论海洋，抵达TMS320F28x系列这一强大的硬件平台。我们不局限于空泛的理论推演，而是力求将抽象的数学模型与具体的硬件实现紧密结合，让您在理解DSP核心算法的同时，也能亲手操作，感受信号处理的强大生命力。本书的编写，源于对DSP技术在嵌入式系统领域日益增长的重要性的深刻认识，以及对TI公司TMS320F28x系列微控制器在高性能数字信号处理应用中卓越表现的肯定。我们希望通过系统性的阐述和丰富的实践指导，赋能读者，使其能够独立地设计、开发和实现复杂的DSP系统。 一、 DSP的基石：深入理解核心原理 要精通DSP，就必须牢牢掌握其核心理论。本书将从最基础的概念入手，层层深入，为您构建一个完整的DSP知识体系。 信号与系统：我们将从离散时间信号的表示、基本信号（如单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号）的性质出发，引申到线性时不变（LTI）系统的概念，并通过卷积运算揭示LTI系统对信号的处理特性。理解系统的频率响应、相位响应，以及零极点分析在系统稳定性与性能评估中的关键作用，将为后续算法的学习打下坚实的基础。 傅里叶变换家族：傅里叶变换是DSP的灵魂，它能够揭示信号的频率成分。本书将详细介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法——快速傅里叶变换（FFT）。我们将深入剖析FFT的原理，包括蝶形运算、按位反转等关键步骤，并重点讲解FFT在频谱分析、滤波、相关等应用中的强大威力。同时，还会介绍傅里叶级数（FS）与傅里叶变换（FT）的联系，以及傅里叶变换在连续时间信号分析中的作用，帮助您形成完整的时域-频域转换认知。 Z变换：作为DTFT在更广泛范围内的推广，Z变换是分析离散时间系统的重要工具。本书将阐述Z变换的定义、性质，以及其与LTI系统的传递函数的关系。我们将通过分析系统的零极点分布来判断系统的稳定性，并学习如何利用Z变换来求解线性常系数差分方程，理解其在系统分析和设计中的核心地位。 数字滤波器设计：滤波器是DSP中最常见也是最核心的应用之一，用于去除信号中的噪声或提取特定频率的成分。本书将系统介绍两种主要的数字滤波器类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。我们将深入探讨它们的结构、设计方法（如巴特沃斯、切比雪夫、凯撒窗设计等），以及在实际应用中的优缺点。通过对比分析，您将能够根据具体需求选择最合适的滤波器类型，并掌握其设计流程。 采样定理与量化：将模拟信号转换为数字信号是DSP的第一步，采样定理（Nyquist-Shannon）是保证信息不失真的关键。我们将详细阐述采样定理的原理，并分析过采样和欠采样的后果。同时，量化是模拟信号数字化过程中的另一个重要环节，本书将介绍量化误差的产生机制，以及均方根误差、信噪比等评价指标，帮助您理解量化对信号精度的影响。 二、 TMS320F28x系列：高性能DSP的硬件实践 理论的海洋固然广阔，但只有在强大的硬件平台上进行实践，才能真正掌握DSP的精髓。TMS320F28x系列是TI公司推出的高性能实时控制和数字信号处理微控制器，凭借其强大的计算能力、丰富的片上外设和低功耗特性，在电机控制、电源管理、通信、工业自动化等领域得到了广泛应用。本书将以TMS320F28x系列为载体，带领您进行深入的实践探索。 TMS320F28x核心架构解析：我们将从C28x的核心指令集、流水线结构、寄存器组织等方面，深入解析其强大的计算能力。特别地，我们将重点介绍C28x系列特有的硬件乘法器（MAC）、算术逻辑单元（ALU）、地址生成单元（AGU）等，这些硬件加速单元是实现高效DSP算法的关键。理解这些底层架构，将有助于您编写出更优化、更高效的代码。 片上外设的深入应用：TMS320F28x系列集成了丰富的高性能外设，这些外设是实现复杂DSP功能的重要支撑。 ADC（模数转换器）：我们将详细介绍C28x系列ADC的各种工作模式，包括单次转换、连续转换、触发转换等，以及其关键参数如采样率、分辨率、输入范围等。通过实际操作，您将学会如何配置ADC，采集外部模拟信号，并进行必要的信号调理。 PWM（脉冲宽度调制）：PWM是实现精确控制的关键技术，尤其在电机控制和电源管理中应用广泛。我们将深入讲解C28x系列PWM模块的各种工作模式，如增/减计数模式、中心对齐模式等，以及如何通过配置PWM占空比来精确控制输出电压或电流。 定时器（Timers）：定时器是实现精确时间控制和事件触发的基础。我们将介绍C28x系列不同类型定时器的功能，包括周期定时器、窗口定时器等，以及如何利用定时器实现精确的采样周期、触发ADC转换、控制PWM周期等。 通信接口（SCI, SPI, I2C）：为了实现与其他设备的数据交互，C28x系列提供了多种通信接口。我们将详细介绍SCI（串行通信接口）、SPI（串行外设接口）和I2C（集成电路总线）的工作原理、通信协议以及如何在TMS320F28x上进行配置和编程，实现与传感器、执行器、上位机等设备的无缝连接。 DMA（直接内存访问）：DMA能够实现CPU与外设之间的高速数据传输，减轻CPU负担，提高系统效率。我们将讲解DMA的工作原理，以及如何在C28x系列上配置DMA通道，实现ADC数据到内存的自动传输、FLASH到SRAM的拷贝等，从而大幅提升DSP任务的处理速度。 ePWM（增强型PWM）：ePWM是C28x系列在PWM功能上的重大升级，提供了更精细的控制能力。我们将重点讲解ePWM在电机控制等领域的高级应用，例如死区发生器、故障保护、时间基准同步等，帮助您实现更复杂、更可靠的控制系统。 CAN（控制器局域网）：CAN总线因其高可靠性和抗干扰能力，在汽车电子、工业自动化等领域得到了广泛应用。我们将介绍CAN协议的基本原理，以及如何利用TMS320F28x系列上的CAN模块实现与其他CAN节点的通信。 DSP库与优化技术：TI为C28x系列提供了强大的DSP库（如Mathematical Acceleration Library - M3AL, ControlSUITE），其中包含了大量的优化过的DSP算法和函数。我们将引导您如何使用这些库，加速常见的DSP任务，如FFT、滤波器、PID控制器等。同时，我们还将探讨C28x系列特有的汇编指令和优化技巧，帮助您编写出性能卓越的DSP代码，充分发挥硬件潜力。 实时操作系统（RTOS）与多任务调度：在复杂的DSP系统中，合理地组织和调度任务至关重要。我们将简要介绍RTOS的基本概念，以及如何在TMS320F28x系列平台上移植和使用RTOS（如TI-RTOS），实现多任务的并行执行和高效切换，提升系统的响应速度和稳定性。 三、 经典DSP算法在TMS320F28x上的实践 理论与实践的结合，最终体现在对经典DSP算法的实现上。本书将精选一系列具有代表性的DSP算法，并详细讲解其在TMS320F28x系列上的实现细节。 FFT（快速傅里叶变换）：我们将以C28x的DSP库为基础，逐步解析FFT的实现过程，包括数据准备、蝶形运算、结果后处理等。通过实例，您将学会如何对采集到的时域信号进行FFT，获取其频谱信息，并利用这些信息进行信号分析。 数字滤波器（IIR与FIR）：我们将以TMS320F28x系列丰富的外设（如ADC、DAC、定时器）为基础，实现各种数字滤波器。您将学习如何将设计好的滤波器系数导入程序，并通过ADC采集输入信号，经过滤波器处理后，再通过DAC输出（如果需要），或者直接进行后续处理。我们将重点关注滤波器的实时性问题，以及如何通过代码优化和硬件加速来保证滤波器的实时性能。 PID控制器：PID（比例-积分-微分）控制器是工业控制领域最常用的控制器之一。我们将深入讲解PID控制算法的原理，并重点演示如何在TMS320F28x系列上，结合ADC、PWM等外设，实现一个高精度的实时PID闭环控制系统，例如电机速度控制、温度控制等。 锁相环（PLL）：PLL在频率合成、信号恢复等领域发挥着关键作用。我们将介绍PLL的基本原理，并探索如何在TMS320F28x系列上利用其内部锁相环模块进行时钟倍频和频率锁定，以及在软件层面实现数字锁相环。 自适应滤波：自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整滤波器系数，以达到最佳的滤波效果。我们将介绍最小均方（LMS）算法等经典的自适应滤波算法，并探讨其在TMS320F28x系列上的实现方法，以及在噪声消除、回声消除等方面的应用。 其他进阶算法：根据实际需求，我们还将涉及如相关、卷积、功率谱估计、QPSK调制解调等更复杂的DSP算法，并提供相应的实现思路和代码示例，帮助您拓展DSP的应用范围。 四、 实践案例与项目开发 理论的学习最终是为了解决实际问题。本书将提供一系列完整的实践案例，涵盖了DSP在不同领域的典型应用。 电机控制系统：我们将以TMS320F28x系列为核心，设计和实现一款高性能的电机控制系统，例如无刷直流电机（BLDC）控制、永磁同步电机（PMSM）控制等。您将学习如何利用ADC采集电流、电压等信息，通过PWM生成驱动信号，并结合PID控制器和DSP算法实现精确的速度、位置控制。 音频处理应用：我们将探讨如何在TMS320F28x系列上实现简单的音频处理功能，如音频均衡器、混响效果器、语音识别预处理等。您将学习如何利用ADC采集音频信号，进行FFT分析，然后应用各种滤波和变换算法，最后通过DAC输出处理后的音频。 通信信号处理：我们将以TMS320F28x系列为平台，实现一些基本的通信信号处理功能，如ASK/FSK调制解调、简单的数字基带信号处理等。您将学习如何利用其通信接口与其他设备交互，并运用DSP算法对通信信号进行收发和处理。 传感器数据采集与分析：我们将演示如何利用TMS320F28x系列的高速ADC和各种通信接口，高效地采集多路传感器数据（如加速度计、陀螺仪、温度传感器等），并利用DSP算法对这些数据进行滤波、特征提取、状态监测等。 展望 本书的编写，旨在为您提供一个全面、深入、实用的DSP学习路径。我们相信，通过对本书内容的系统学习和实践，您将不仅能够深刻理解数字信号处理的精妙理论，更能够熟练掌握TMS320F28x系列这一强大的硬件平台，并将其应用于实际的工程项目开发中。无论您是初入DSP领域的学生，还是希望提升嵌入式系统开发能力的工程师，亦或是对信号处理技术充满好奇的技术爱好者，本书都将是您宝贵的参考资料和实践指南。 数字信号处理的世界广阔而迷人，TMS320F28x系列则为您打开了通往高性能嵌入式DSP应用的大门。让我们一起踏上这段探索之旅，解锁DSP的无限可能，驱动创新，引领未来！

评分☆☆☆☆☆

从整体的学术严谨性来看，这本书无疑达到了一个非常高的标准。尽管它的语言风格很友好，但在涉及关键公式和数学推导时，作者没有丝毫马虎，每一步的逻辑推演都经过了严格的检验。我特地去核对了一些关键定理的证明过程，发现引用和推导都非常规范和准确，这表明作者在基础理论功底上有着深厚的积累。这种扎实的基础，保证了读者在后续深入研究或应对前沿技术时，能够有一个坚不可摧的知识基石。对于希望进入这个领域进行深入研究的学者或者研究生来说，这本书的理论深度绝对是可靠的支撑，它不像某些“速成”书籍那样浮于表面，而是真正致力于为读者构建一个完整、无懈可击的知识体系框架，非常值得收藏和反复研读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常抓人眼球，色彩搭配大胆又不失专业感，光是拿到手里就能感受到它沉甸甸的分量，光从外在来看，就透着一股“硬货”的气质。我特别喜欢封面上那种电路板的纹理和抽象的信号波形交织在一起的视觉效果，一下子就把我带入了数字信号处理的那个充满挑战又迷人的世界。装帧质量也相当不错，纸张的质感摸起来很舒服，印刷清晰度极高，即便是复杂的公式和图表，看起来也毫不费力，这对于长时间阅读和查阅资料的工程师或者学生来说，简直是福音。我翻阅了目录，感觉内容覆盖面非常广，从基础的理论概念到具体硬件平台的应用，似乎都有深入的探讨。这本书的排版布局也很有章法，每一章的逻辑衔接都非常顺畅，看得出来作者在结构组织上是下足了功夫的。这本书如果放在桌面上，绝对是一道亮丽的风景线，那种专业书籍独有的沉稳和厚重感，让人忍不住想要立刻翻开，去探索其中蕴含的知识宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格简直是一股清流，完全没有传统教科书那种枯燥乏味的腔调。作者似乎很懂得如何与读者“对话”，他不会生硬地抛出定义，而是总能找到一个非常贴切的生活化或者工程实践中的例子来引出理论，让那些原本抽象的傅里叶变换、Z变换之类的概念，瞬间变得可以触摸、可以理解。我印象最深的是对滤波器设计那部分的阐述，本来我对IIR和FIR的区别总是有些模糊，但作者通过一个生动的模拟场景对比，让我茅塞顿开。这种把深奥知识“翻译”成易于理解的语言的能力，真的非常了不起。阅读过程中，我常常会产生一种“原来如此”的豁然开朗的感觉，而不是那种硬着头皮去记忆的痛苦。这种行文的亲切感，极大地降低了学习的门槛，即便是初学者，也能从中获得极大的信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书在图示和案例的选取上，可以说是做到了极致的精妙。我通常认为，一本好的技术书，图比字更重要，而这本书完全符合我的期待。无论是时域和频域的对比图，还是算法流程的方框图，都绘制得极其规范、标注清晰无歧义。而且，这些图示并非只是对文字的简单重复，它们往往是独立的信息载体，很多时候，我只需看图就能把握住算法的核心思想。更值得称赞的是，它提供的那些案例，不仅仅是教科书式的“Hello World”级别，而是真正触及到了工业控制、实时处理等复杂场景的需求。这些案例的复杂度适中，既能展示原理的威力，又不会因为过于庞大而让人望而却步。这种精心打磨的视觉辅助，极大地提高了我的学习效率和知识留存率。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏作者在理论与实践结合方面的独到见解。很多书籍要么是纯理论的“空中楼阁”，要么是堆砌代码的“工具手册”，而这本书似乎找到了一个完美的平衡点。书中对每一个核心算法的讲解，都会紧密地跟进到实际工程中的应用考量，比如在什么场景下应该选择哪种量化策略，不同硬件资源限制下如何进行代码优化等等。这种前瞻性的指导，对于我们这些希望将知识快速转化为生产力的技术人员来说，价值不可估量。我甚至能想象到，拿着这本书，对照着实际的开发板，一步步敲代码、调试验证的过程，那将是多么充实和有成就感的体验。它不仅仅是知识的传递，更像是一位经验丰富的老工程师在旁边手把手地指导，这种实战导向的叙事方式，是我在其他资料中很少见到的深度。