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马永军，刘霞 著

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出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563517510

商品编码：29727860510

包装：平装

出版时间：2008-06-01

基本信息

书名:21世纪高职高专规划教材：DSP原理与应用

：19.00元

售价：12.9元,便宜6.1元,折扣67

作者:马永军,刘霞

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2008-06-01

ISBN：9787563517510

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.281kg

编辑推荐

数字信号处理器（Digital Signal Processcor，DSP）自20世纪70年代末问世以来，以其独特的硬件结构和快速实现各种数字信号处理的突出优点，发展十分迅速。并在通信、雷达、声呐、语音合成和识别、图像处理、高速控制、仪器仪表、医疗设备、家用电器等众多领域获得了广泛的应用。
本书以TI公司的定点16位TMS320C54x系列DSP芯片为例，对DSP的原理及应用进行了介绍。本书突出高等职业教育的特色，强调了DSP应用技术的基本概念和方法，侧重于通过练习达到学习DSP应用技术的目的。
本书适合于高等职业技术学院、高等专科学校的电子、信息和通信类专业学生选作DSP教材，也可供广大工程技术人员作为DSP技术入门的参考用书。

内容提要

本书以TI公司的TMS320C54x DSP为例，介绍了DSP的内部结构和工作原理，重点介绍了指令系统、汇编语言设计、仿真集成环境cCs以及DSP片内外设的原理和应用。本书后介绍了DSP的常用软件实验和硬件实训，并给出了详细的源程序，便于读者在实践中掌握DSP的基本应用。本书可作为高等职业技术学院、高等专科学校的电子、信息和通信类专业学生学习的教材，也可供广大工程技术人员作为DSP技术入门的参考书籍。

目录

章 绪论
1.1 数字信号处理概述
1.2 可编程DSP芯片
1.3 DSP芯片的发展及应用
本章小结
考题
第2章 TMS320C54x硬件系统
2.1 TMS320C54x硬件结构特性
2.1.1 TMS320C54x的硬件结构
2.1.2 TMS320C54x DSP的主要特性
2.2 总线结构
2.3 中央处理单元
2.3.1 累加器A和B
2.3.2 CPU状态和控制寄存器
2.4 存储器和I/O空间
2.4.1 存储器空间的分配
2.4.2 程序存储器
2.4.3 数据存储器
2.4.4 I/O存储器
2.5 硬件复位操作
2.6 TMS320VC5402引脚及说明
本章小结
思考题
第3章 TMS320C54x指令系统
3.1 寻址方式
3.1.1 立即数寻址
3.1.2 寻址
3.1.3 累加器寻址
3.1.4 直接寻址
3.1.5 间接寻址
3.1.6 存储器映射寄存器寻址
3.1.7 堆栈寻址
3.2 指令系统
3.2.1 数据传送指令
3.2.2 算术运算指令
3.2.3 逻辑运算指令
3.2.4 程序控制指令
本章小结
思考题
第4章 TMS320C54x软件开发
4.1 TMS320C54x软件开发过程
4.2 汇编语言程序的编写方法
4.2.1 汇编语言源程序格式
4.2.2 链接命令文件
4.2.3 汇编语言中的常数和运算符
4.2.4 堆栈的使用
4.3 汇编语言程序设计实例
4.3.1 程序的控制与转移
4.3.2 重复操作
4.3.3 数据块传送
4.3.4 双操作数乘法
4.3.5 长字运算和并行运算
4.3.6 浮点运算
4.4 软件编程时需注意的几个问题
本章小结
思考题
第5章 CCS集成开发软件
5.1 CCS主要功能
5.2 CCS的安装和设置
5.2.1 CCS系统安装
5.2.2 CCS系统设置
5.3 CCS的使用
5.3.1 窗口
5.3.2 菜单
5.4 用CCS实现简单程序开发
5.4.1 创建新的工程文件
5.4.2 将文件添加到工程中
5.4.3 生成和运行工程文件
5.5 CCS工程文件的调试
5.5.1 断点调试
5.5.2 代码执行时间分析
5.5.3 查看调试中的信息
5.5.4 CCS对数据的文件处理
5.6 CCS的图形显示功能
5.7 CCS中的其他问题
本章小结
思考题
第6章 TMS320C54x片内外设
6.1 TMS320C54x中断系统
6.1.1 中断概述
6.1.2 中断寄存器
6.1.3 中断响应过程
6.1.4 重新映射中断向量地址
6.1.5 中断服务程序
6.2 定时器
6.3 时钟发生器
6.4 软件可编程等待状态发生器
6.5 可编程分区转换逻辑
6.6 通用I/O引脚
6.7 主机接口
6.7.1 HPI-8接口的结构
6.7.2 HPI-8控制寄存器和接口信号
6.7.3 HPI-8与主机的接口
6.7.4 应用举例
6.8 串行接口
6.8.1 串行接口概述
6.8.2 多通道缓冲串行接口
本章小结
思考题
第7章 DSP实验与实训
7.1 DSP实验
7.1.1 循环操作
7.1.2 双操作数乘法
7.1.3 并行运算
7.1.4 小数运算
7.1.5 长字运算
7.1.6 浮点运算
7.2 DSP实训
7.2.1 中断与定时器应用
7.2.2 高精度音频A/D与D/A转换
参考程序
参考文献

作者介绍

文摘

序言

21世纪高职高专规划教材：DSP原理与应用 课程定位与目标 本教材面向高等职业技术院校电子信息类、自动化类等相关专业，旨在为学生打下扎实的数字信号处理（DSP）基础，并引导学生将其应用于实际工程问题。在21世纪信息技术飞速发展的时代背景下，DSP技术已经渗透到通信、音频、视频、图像、雷达、医疗、工业控制等众多领域，成为现代电子工程不可或缺的核心技术之一。因此，掌握DSP的基本原理和应用方法，对于培养高素质的技术技能人才至关重要。 本教材的编写目标是： 理论知识系统性: 全面、深入地介绍DSP的核心概念、数学原理和算法。 实践能力培养: 突出DSP的工程应用，通过丰富的实例和实验，让学生掌握DSP系统的设计、实现和调试能力。 前沿技术导向: 适度引入DSP领域的新进展和发展趋势，激发学生的学习兴趣和创新潜力。 易于理解与掌握: 语言通俗易懂，结构清晰，符合高职高专学生的认知特点和学习规律，帮助学生扎实掌握DSP知识。 教材内容概述 本教材共分为十五章，内容循序渐进，由浅入深，涵盖了DSP原理与应用的关键环节。 第一章 绪论 本章首先对数字信号处理（DSP）进行初步介绍，阐述其在现代科技和社会发展中的重要地位和广泛应用。我们将探讨模拟信号与数字信号的区别，以及数字信号处理的优势。接着，梳理DSP的发展历程，从早期的理论研究到如今的硬件集成和软件普及，让学生对DSP有一个宏观的认识。最后，介绍学习DSP的重要性和必要性，为后续章节的学习奠定思想基础。 第二章 离散时间信号与系统 本章是DSP的基石。我们将深入讲解离散时间信号的表示方法，包括单位冲激信号、单位阶跃信号等基本信号。在此基础上，介绍离散时间系统的基本概念，如因果性、稳定性、线性时不变（LTI）系统等。重点讲解LTI系统的核心描述——卷积，以及如何通过卷积计算LTI系统的零输入响应和零状态响应。此外，还将引入离散傅里叶变换（DFT）的概念，为后续章节的频谱分析打下基础。 第三章 Z变换 Z变换是分析和处理离散时间信号与系统的重要数学工具。本章详细介绍Z变换的定义、性质及其收敛域的概念。我们将学习如何利用Z变换将复杂的时域系统运算转化为代数运算，从而简化系统的分析。重点讲解Z变换在求解差分方程、判断系统稳定性以及进行系统频率响应分析中的应用。同时，介绍逆Z变换的方法，以将变换域的解转换回时域。 第四章 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 本章是DSP的核心分析工具。我们将深入理解离散傅里叶变换（DFT）的定义、性质及其在信号频谱分析中的作用。学生将学习如何通过DFT获取信号的频域信息，并理解频谱泄漏、栅栏效应等问题。在此基础上，重点介绍快速傅里叶变换（FFT）算法，讲解其原理以及与DFT相比的计算优势，如蝶形运算等。通过FFT，可以高效地计算DFT，从而实现实时频谱分析。 第五章 数字滤波器的设计 数字滤波器是DSP中最基础也是最重要的应用之一。本章将介绍数字滤波器的基本概念，包括低通、高通、带通、带阻等滤波器类型。我们将重点讲解两种主要的数字滤波器设计方法：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 IIR滤波器设计: 介绍几种经典的IIR滤波器设计方法，如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器等，以及它们在幅频特性和相频特性上的权衡。 FIR滤波器设计: 重点讲解窗函数法和频率采样法等FIR滤波器设计技术，分析它们在线性相位设计上的优势。 第六章 数字滤波器的实现 设计出滤波器后，还需要将其转化为可执行的算法。本章将探讨数字滤波器的各种实现结构，如直接型、并联型、串联型等。我们将分析不同结构在计算量、存储需求和数值稳定性方面的差异。此外，还将介绍滤波器的量化效应和截断误差，以及如何选择合适的量化位宽来保证滤波器的性能。 第七章 离散卷积与相关 本章将深入探讨离散卷积的数学原理及其在信号处理中的应用。学生将学习如何计算两个离散信号的卷积，并理解其在系统响应、滤波等方面的意义。同时，介绍离散相关运算，包括自相关和互相关，以及它们在信号检测、匹配滤波、参数估计等领域的应用。 第八章 采样定理与重构 采样是模拟信号转换为数字信号的关键步骤。本章将详细阐述采样定理（奈奎斯特定理），理解其对信号采样的基本要求，即采样频率必须大于信号最高频率的两倍。我们将分析欠采样和过采样的现象及其后果。接着，介绍数字信号重构（插值）的方法，如零阶保持、线性插值、sinc插值等，以及如何通过插值将离散时间信号恢复为连续时间信号。 第九章 模数（A/D）和数模（D/A）转换器 本章关注数字信号与模拟信号之间的转换器件。我们将介绍模数（A/D）转换器的工作原理，包括其关键参数如分辨率、采样速率、量化误差等。讲解常见的A/D转换器类型，如逐次逼近型、双积分型、Δ-Σ型等。同样，介绍数模（D/A）转换器的工作原理，以及其在将数字信号还原为模拟信号过程中的作用。 第十章 离散傅里叶变换（DFT）的性质与应用 本章将进一步深化对DFT的理解，并展示其更广泛的应用。除了前面介绍的周期性、对称性等基本性质外，还将探讨DFT的移位性质、线性性质、卷积性质等。重点讲解DFT在信号的频谱分析、系统函数的频域表示、频谱相干性分析等方面的具体应用。 第十一章 离散傅里叶变换（DFT）的计算——FFT算法 本章将专注于计算DFT的两种主要算法：按时间抽选的FFT（Cooley-Tukey算法）和按频率抽选的FFT。我们将详细解析FFT的算法流程，包括蝶形运算的实现和寄存器重排。学生将理解FFT如何通过分治策略将N点DFT的计算复杂度从O(N^2)降低到O(N log N)，从而实现高效的频谱分析。 第十二章 信号的谱估计 除了通过DFT/FFT进行参数谱估计外，本章还将介绍一些经典的非参数谱估计方法。包括周期图法、改进的周期图法（Welch法）以及熄灭谱估计等。我们将分析这些方法的优缺点，以及它们在不同噪声环境下对信号功率谱的估计效果。 第十三章 信号的变换域分析 本章将引入一些更高级的信号分析工具，以应对更复杂的信号特性。我们将介绍短时傅里叶变换（STFT），理解其如何在时域和频域之间进行权衡，实现信号的时频分析。在此基础上，还将初步介绍小波变换（Wavelet Transform）的基本思想，包括其多分辨率分析的特点，以及在信号去噪、特征提取等方面的潜力。 第十四章 DSP在通信系统中的应用 本章将DSP的核心概念与通信工程紧密结合。我们将讲解DSP在调制解调、信道编码、均衡、多速率信号处理、语音编码、图像压缩等方面的具体应用。通过具体的通信系统实例，如数字调制解调器的设计、自适应均衡器的实现等，让学生了解DSP在提高通信质量、传输速率和频谱利用率中的关键作用。 第十五章 DSP在其他领域的应用 本章将拓展DSP的应用视野，展示其在更广泛工程技术领域的魅力。我们将探讨DSP在音频信号处理（如回声消除、降噪、效果器）、图像与视频处理（如图像增强、边缘检测、特征提取、视频压缩）、生物医学工程（如心电图分析、医学成像）、自动控制（如数字PID控制器）以及工业自动化等领域的典型应用案例。通过这些案例，进一步巩固学生对DSP原理的理解，并激发其应用创新意识。 教材特色与教学建议 理论与实践相结合: 每章在阐述理论知识的同时，配有适量的计算例题和分析说明。并鼓励学生利用MATLAB/Simulink等仿真工具进行验证和实验。 循序渐进的教学安排: 内容由浅入深，逐步引入复杂的概念和算法，确保学生能够平稳过渡。 丰富的工程案例: 结合实际工程应用，展示DSP技术的价值和解决实际问题的能力。 重点突出与难点解析: 对DSP核心概念、关键算法和易混淆点进行详细讲解和归纳。 紧跟时代发展: 适度介绍DSP领域的新技术和发展趋势，引导学生关注行业动态。 学习方法建议 打牢基础: 认真学习前几章的核心概念，特别是离散时间信号、系统和Z变换。 动手实践: 积极利用仿真软件进行编程练习，验证理论推导，熟悉算法实现。 理解原理: 不仅要记住公式和算法，更要理解其背后的数学原理和物理意义。 融会贯通: 将不同章节的知识点联系起来，形成一个完整的DSP知识体系。 关注应用: 思考所学知识在实际工程问题中的应用，培养解决问题的能力。 通过本教材的学习，相信学生能够全面掌握DSP的基本原理，熟练运用相关算法和工具，为未来从事电子信息、通信、自动化等相关领域的工程技术工作打下坚实的基础，并能够将DSP技术应用于解决实际工程问题，为我国信息技术的发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

阅读完前几章后，我最大的感受是，这本书在工程实践的引入上显得有些犹豫和不连贯。教材似乎在努力平衡学术的严谨性和职业教育的实用性之间，结果导致两边都没能做到极致。比如，在详细介绍了DSP芯片的基本架构后，紧接着就跳到了复杂的实时操作系统调度问题，中间缺乏一个有效的中间环节来巩固学习者对硬件资源如何映射到软件实现的理解。如果能增加一些基于某款主流DSP芯片（比如TI的C6000系列或ADI的Blackfin系列）的简单流水线操作示例，哪怕只是伪代码层面的模拟，都会大大增强读者的“触感”。现在读起来，感觉像是在看一本理论指导手册，而不是一本可以带进实验室的工具书。理论知识的阐述本身是扎实的，这无可厚非，但对于“应用”二字的体现，着实显得有些单薄和概念化，少了一股子真枪实弹的味道。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的封面设计着实引人注目，那种将抽象的数字信号处理概念视觉化的尝试，虽然算不上惊艳，但至少在众多工科教材中显得不那么刻板。初拿到手时，我本以为会是一本堆砌公式和晦涩理论的“硬骨头”，毕竟“DSP”这个词本身就带着一股子专业壁垒的气息。然而，翻开目录，我发现作者在内容的组织上显然下了一番功夫，试图搭建一个从基础到实践的平滑阶梯。尤其是对基础理论部分的阐述，那种力求用最直观的方式去解释傅里叶变换、Z变换这些核心概念的努力，是值得肯定的。比如，书中在讲解离散卷积时，没有直接抛出复杂的数学定义，而是先引入了一个贴近生活的例子，虽然这个例子本身的处理略显粗糙，但至少为我这个初学者打开了一扇理解的门。唯一美中不足的是，在某些深入的章节，比如多相滤波器的介绍部分，图示的清晰度有所下降，使得我在对照文字理解其结构时，不得不花费额外的时间去脑补。总体而言，它给人的第一印象是：一本试图将高深技术“亲民化”的尝试，虽然过程有瑕疵，但方向是正确的。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点，或许在于它对新兴技术趋势的捕捉和整合上，尽管这种整合略显零散。作者没有固步自封于传统的固定点DSP架构，而是花了相当的篇幅去讨论如FFT在现代通信中的优化应用，以及嵌入式视觉处理中的部分加速技巧。这种前瞻性的内容安排，对于身处快速迭代的电子信息行业的高职学生来说，无疑是提供了宝贵的知识储备。它至少让我们知道，学到的知识点不是孤立的古代技能，而是与当前工业界接轨的“活水”。不过，处理这些前沿内容时，深度又成了制约因素。比如在介绍定点运算与浮点运算的切换策略时，理论讲解占了主导，但缺乏具体的案例分析来说明在不同采样率和动态范围内，哪种策略的成本效益最高。总而言之，这本书像是一张广阔的地图，标示出了重要的地标，但对于如何高效地穿越这些区域，具体的导航指南则需要读者自己去补充和摸索了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计是另一个让我感到困惑的地方。很多题目，尤其是章节末尾的那些“思考题”，更像是对课本例题的直接换皮，缺乏那种真正能激发批判性思维和解决复杂问题的设计。举个例子，当涉及到滤波器设计时，题目会要求设计一个特定截止频率和通带衰减的滤波器，但很少有题目会引导读者去思考：在资源受限的DSP平台上，如何权衡计算复杂度与滤波性能之间的矛盾？或者，如何将两种不同的设计方案在实际部署中进行对比优化？这种“标准答案式”的练习，对于培养未来工程师的工程决策能力是远远不够的。它似乎更倾向于考察学生是否记住了公式，而非是否掌握了应用公式的智慧。我期望看到更多开放性、探索性的问题，迫使我们跳出书本的框架去思考。

评分☆☆☆☆☆

从排版和校对的角度来看，这本书的质量可以说是中规中矩，符合一本标准化的教材水准。纸张的手感尚可，油墨的附着度也均匀，阅读体验不至于太差。然而，在涉及到大量公式和程序代码的章节时，字体和行间距的调整显得不够人性化。特别是那些嵌套较深的C语言代码片段，常常因为缩进混乱或者字体过小，导致逻辑关系难以一眼分辨，这在调试代码思路时非常影响效率。更让人费心的是，我发现几处专业术语的翻译似乎存在细微的偏差，虽然不影响大局理解，但在严谨的学术交流中，这种不一致性是需要避免的。比如，某个地方将“Aliasing”译为“混叠”，在另一处却出现了“镜像干扰”的表述，虽然意思相近，但在专业语境下，应当保持统一的术语体系。