編輯推薦
本書以TMS320F2833x DSP的開發為主綫,注重“實踐為先”、“由感性到理性”等創新教學方法,引導初學者循序漸進、有序有效地學習TI公司新型的浮點DSP:F2833x係列。
(1)帶著疑問去學習,實踐為先,循序漸進
(2)軟件和硬件兩手抓,兩手都要硬
(3)本書配套瞭海量的資料,包括所有實例的源代碼、常用的調試工具和電路圖,還自建瞭大容量的FTP服務器,服務器上有海量的資料、文獻、教學視頻、開發工具等,服務器24小時運行,為讀者服務。
內容簡介
《TMS320F28335 DSP開發實戰:模塊精講/電子設計與嵌入式開發實踐叢書》以TMS320F2833x DSP的開發為主綫,注重“實踐為先”、“由感性到理性”等創新教學方法,引導初學者循序漸進、有序有效地學習TI公司新型的浮點DSP: F2833x係列。本書講述瞭CCS開發環境的搭建、仿真器的配置和鏈接以及如何使用CCS,很小係統的設計和調試,並基於很小係統進一步講解DSP的各 個外設,包括SCI、時鍾、定時器、看門狗、中斷等。每個模塊都以一個實例作為引子,引導讀者思考,帶著疑問和求知欲望去尋找答案,講述模塊的構架、寄存 器和理論知識,並最終用這些理論來實踐引子所講述的實例。講解實例的硬件設計、軟件流程圖、代碼編寫以及電路闆的調試和改進,從而達到理論實踐相結閤、軟 件硬件俱到的效果。
本書配套瞭海量的資料,包括所有實例的源代碼、常用的調試工具和電路圖,還自建瞭大容量的FTP服務器: ftp://ftp.52kfb.com:2100。服務器上有海量的資料、文獻、教學視頻、開發工具等,服務器24小時運行,為讀者服務。
本書可供高等院校電子、通信、計算機、自動化控製、測控技術和電力電子專業的本科生和研究生作為“數字信號處理原理和應用”的相關教材和實驗指導書,也可作為數字信號處理器應用開發工程師的參考書。
目錄
第1章 縱觀F2833x
1.1 DSP的典型應用
1.2 2833x/2823x和281x的對比
1.2.1 對比引腳和封裝
1.2.2 對比供電
1.2.3 對比存儲器
1.2.4 對比Flash和OTP
1.2.5 對比引導啓動
1.2.6 對比時鍾和係統控製
1.2.7 對比GPIO
1.2.8 對比外設
1.2.9 對比中斷
1.3 F2833x和F2823x的對比
1.3.1 特性
1.3.2 同係列對比
1.3.3 引腳說明
1.4 如何開始DSP學習和應用
1.4.1 硬件開發工具
1.4.2 軟件開發工具
1.4.3 參考資料及文獻
1.5 本章小結
第2章 最小係統設計
2.1 引子
2.2 DSP及附屬電路
2.3 引導模式跳綫設計
2.4 復位模塊設計
2.4.1 手動復位
2.4.2 仿真器重啓
2.4.3 復位時序
2.5 時鍾設計
2.6 總綫擴展內存設計
2.7 電源設計
2.7.1 所需的電源類型
2.7.2 上電順序
2.7.3 供電模塊
2.8 JTAG接口設計
2.9 A/D模塊設計
2.10 GPIO及引腳擴展設計
2.11 串行通信模塊設計
2.12 PCB布局布綫
2.12.1 PCB闆的選擇
2.12.2 布局要點
2.12.3 電源的處理
2.12.4 布綫要點
2.13 闆子焊接和調試
2.13.1 電源模塊
2.13.2 復位模塊
2.13.3 焊接DSP芯片
2.13.4 下載程序並運行
2.13.5 外部存儲器的焊接
2.13.6 串行通信模塊的焊接
2.14 本章小結
第3章 CCS操作入門
3.1 安裝配置CCS
3.1.1 CCS 3.3
3.1.2 CCS 5.1
3.2 安裝配置仿真器
3.2.1 510係列
3.2.2 XDS100
3.3 示例工程
3.3.1 官方示例包
3.3.2 使用示例、快速入門
3.4 如何新建工程
3.5 編譯並下載程序
……
第4章 F28xxx內部構架綜述
第5章 時鍾模塊
第6章 串行通信接口模塊
第7章 定時器模塊
第8章 看門狗模塊
第9章 PIE模塊
附錄A 電路圖
參考文獻
後記
前言/序言
親愛的讀者朋友,相信您是帶著對DSP的好奇、求知甚至熱愛來翻開這本書的。DSP為何物?有著什麼樣的特點?在這個日新月異的信息社會,應該如何學習DSP,從而可以快速入門DSP,掌握DSP並應用DSP呢?
您也許是一位在校學生,也許是一位在職工程師,或者是一位老師、教授。您也許正在計劃如何使用DSP來完成課程設計/畢業設計,卻苦於沒有基礎,身邊的同學朋友也不懂; 也許正苦於如何完成領導布置下來的任務,要用DSP來完成某種産品的設計,卻受睏於沒有接觸過,不懂如何下手; 或者正準備學習一門新技術,以便以後跳槽,尋求更好的發展,卻不知如何學習DSP; 又或者接觸DSP已有一段時間,卻沒什麼進展,總是在門口徘徊。上述情節是筆者見過的眾多DSP初學者所麵臨的幾種典型睏擾,總結起來有以下幾點:
身邊沒有DSP高手,無法請教彆人。就算有高手,卻由於時間、空間的限製,請教不便,若是有某種好的請教方式、討論方式就完美瞭。
自學又不知道怎麼下手,從哪裏突破,總覺得毫無頭緒。
資料、文獻、視頻不好找,在網上找的論壇,帖子太零散,沒有係統地講述某個模塊; TI官網的文檔基本是英文的,自己英文水平太差,專業術語很多,幾乎看不懂; 本土的中文文檔又比較少,滿足不瞭求知欲。
想做硬件實驗,想調試程序,找來一個開發闆,卻發現開發闆的文檔不全,僅僅是簡單的步驟說明,卻沒有模塊的詳細解說。而找來一本書,想學習模塊知識、寄存器,卻發現介紹得太理論化,不知如何用於實踐。實踐和理論嚴重脫節,無法對接!
本書緻力於解除DSP初學者的入門煩惱,它不僅僅是一本書,幾百頁紙,更是一個網站、一個論壇、一個圈子、一群愛好DSP的工程師,不僅配套瞭開發闆、學習闆、仿真器,也配套瞭學習文檔、資料、視頻等。正如那句話所說: 想走得快,一個人; 想走得遠,一群人。來吧,加入這個學習DSP的圈子,有瞭你的加入,我們將會走得更遠!
DSP技術簡介
DSP英文全稱為Digital Signal Processing,中文意思是“數字信號處理”,是電子科學、計算機科學裏的一個熱門領域。另外,DSP也是Digital Signal Processor的簡稱,中文意思是“數字信號處理器”,廣泛用於工控、醫療儀器、航天科技、軍事、視頻/音頻、通信、電力控製
TMS320F28335 DSP開發實戰——模塊精講
等領域。DSP不僅是實際産品的應用,在學校也有對應的課程,相關的課程包括信號與係
統、數字信號處理(講述理論為主)和數字信號處理器(以實踐為主)、通信原理等。
對比其他係列的MCU,比如ARM係列、STM係列,可能大傢都有一種感覺: DSP價格貴,且主頻比不上彆的産品。但深入瞭解之後,就會發現,DSP纔是最適閤工控的。
首先,算法基本可以歸結為加和乘。針對這類算法應用,DSP專門優化瞭硬件和軟件支持庫,擁有硬件乘法器、加法器、桶形移位器等,F2833x更支持硬件浮點。TI公司開發瞭大量的算法庫,可以方便移植使用。使用現成的方案和算法庫,有助於大大加快産品研發的速度,縮短産品上市時間。
其他類型的CPU就算主頻再快,也僅僅是CPU內部運算可以快一點而已,外部功率器件(包括IGBT等)的響應速度一般也就為20kHz,再快的主頻也控製不瞭慢速的功率器件。另外,DSP有著其他CPU所不具備的硬件資源: 高分辨率多通道PWM、QEP、CAP、高速多通道A/D等,這些外設都是工控領域的絕佳搭配。例如,F2833x的PWM、A/D是高分辨率、高速、多通道的,並擁有硬件上的斬波功能,這是軟件無法比擬的,可以媲美模擬電路的電流調配效果。
C2000係列DSP屬於TI公司經營多年的成熟産品,其穩定性久經考驗,有目共睹。綜閤看來,雖然DSP主頻並不起眼,但豐富的外設綜閤起來的強勁性能讓DSP在工控領域獨領風騷!
若乾年前,TI公司C2000係列DSP的主打産品是F240x,之後升級成F281x,可能大傢聽說過F2407和F2812這兩個型號。F2833x是TI重磅推齣的新一代DSP,不僅添加瞭DMA、硬件浮點單元等功能,對於上一代DSP已有的外設也做瞭很多加強措施,包括將PWM升級為HRPWM。F2833x代錶以後TI C2000係列DSP的發展新方嚮,也是TI重點推廣的芯片。
劉嚮宇
2015年10月
《數字信號處理核心技術與實踐應用》 內容簡介 本書是一本深入探討數字信號處理(DSP)核心技術及其在實際工程中應用的高級教程。全書緊密圍繞DSP理論的精髓,結閤當前業界主流的算法和工具鏈,旨在為讀者提供一套係統、全麵且極具實踐價值的學習體係。本書特彆注重理論與實踐的結閤,通過大量的實例分析和代碼示例,幫助讀者掌握DSP開發的關鍵技能,能夠獨立完成復雜的信號處理項目。 第一部分:DSP理論基礎與算法精講 本部分將從DSP的根本原理齣發,層層遞進,深入剖析各種經典的數字信號處理算法。 第一章:數字信號處理概述與基本概念 信號的分類與錶示: 詳細介紹模擬信號、離散信號、數字信號的定義、特性及其相互轉換。重點講解信號的采樣、量化和編碼過程,以及理想采樣定理與實際采樣誤差的分析。 係統模型的建立: 闡述綫性時不變(LTI)係統的概念、特性和描述方法,包括差分方程、係統函數、脈衝響應等。介紹因果性、穩定性等重要係統性質的判斷。 傅裏葉分析: 深入解析離散時間傅裏葉變換(DTFT)、離散傅裏葉變換(DFT)及其快速傅裏葉變換(FFT)算法。重點講解頻譜分析、頻率域濾波的原理和應用,以及周期信號、非周期信號在頻域的特性。 Z變換與濾波器設計: 係統介紹Z變換及其性質,用於分析和設計離散時間係統。深入講解IIR(無限衝激響應)濾波器和FIR(有限衝激響應)濾波器的設計原理,包括巴特沃斯、切比雪夫、凱元等濾波器類型,以及窗函數法、頻率采樣法等FIR濾波器設計方法。 第二章:高級數字信號處理算法 自適應濾波算法: 詳細介紹最小均方(LMS)算法及其變種(如NLMS、RLS),闡述其在噪聲消除、均衡、預測等方麵的應用原理。通過具體算例展示其收斂特性和性能。 譜估計方法: 探討周期圖法、Welch法、多窗法等經典譜估計方法,分析其優缺點。介紹AR、MA、ARMA模型在譜估計中的應用,以及Pisarenko諧波分解、MUSIC等高分辨率譜估計技術。 小波變換及其應用: 闡述小波變換的基本原理,包括連續小波變換(CWT)和離散小波變換(DWT)。重點介紹多分辨率分析,以及小波去噪、小波壓縮、特徵提取等實際應用。 多速率信號處理: 講解抽取(Decimation)和插值(Interpolation)的基本原理,以及多速率濾波器的設計。分析其在變采樣率係統、通信係統中的重要作用。 第二部分:DSP處理器架構與開發實踐 本部分將聚焦於DSP處理器的硬件架構和軟件開發流程,為讀者提供深入的實踐指導。 第三章:DSP處理器架構解析 通用DSP架構特性: 講解DSP處理器與通用微處理器在架構上的核心區彆,如哈佛架構、數據寫入單元(DWU)、指令流水綫、硬件乘纍加(MAC)單元等。 典型DSP指令集與尋址模式: 深入分析DSP指令的特點,如嚮量指令、地址生成單元(AGU)等,以及常用的尋址模式(如位反轉尋址、循環尋址),理解它們如何優化信號處理運算。 中斷係統與DMA控製器: 講解DSP的中斷處理機製,包括中斷嚮量錶、中斷優先級、中斷響應流程。詳細闡述直接存儲器訪問(DMA)控製器的功能和工作原理,以及如何利用DMA提高數據傳輸效率。 片內外設接口: 介紹DSP處理器常見的片上外設,如定時器、PWM控製器、ADC/DAC接口、通信接口(如SPI, I2C, UART)等,並分析其工作原理和配置方法。 第四章:DSP軟件開發流程與工具鏈 開發環境搭建: 詳細介紹主流DSP開發環境的搭建過程,包括交叉編譯器、匯編器、鏈接器、調試器等。 匯編語言與C語言混閤編程: 講解如何在C語言項目中嵌入匯編代碼,以優化關鍵算法的性能。分析匯編與C語言之間的調用約定和數據傳遞方式。 DSP算法的C/C++實現: 提供大量使用C/C++語言實現DSP算法的示例,包括濾波器、FFT、自適應濾波等。強調代碼的可讀性、效率和可移植性。 性能優化技術: 深入探討DSP程序性能優化的各種方法,如算法優化、代碼優化(如循環展開、函數內聯、常量摺疊)、指令級並行性利用、內存訪問優化等。 調試與仿真: 介紹使用仿真器、硬件調試器進行程序調試的方法,包括斷點設置、單步執行、變量監視、內存查看等。講解如何利用邏輯分析儀、示波器等硬件工具輔助調試。 第三部分:DSP在典型工程中的應用實踐 本部分將通過一係列精心設計的工程實例,展示DSP理論與實踐的深度融閤,幫助讀者理解DSP在各領域的實際價值。 第五章:通信係統中的DSP應用 調製解調技術: 介紹ASK, FSK, PSK, QAM等數字調製解調技術的原理,以及如何在DSP上實現。 信道編碼與解碼: 探討捲積碼、BCH碼、LDPC碼等糾錯編碼技術,以及其在DSP中的實現。 OFDM技術: 詳細講解正交頻分復用(OFDM)的原理,包括IFFT/FFT、循環前綴等,以及其在無綫通信中的應用。 軟件定義無綫電(SDR)基礎: 介紹SDR的概念,以及DSP在SDR係統中的核心作用,包括信號的産生、接收和處理。 第六章:音頻與語音信號處理 音頻信號的采集與重構: 講解ADC/DAC在音頻采集和播放中的作用,以及采樣率、位深對音質的影響。 音頻信號的濾波與均衡: 設計和實現各種音頻濾波器,如低通、高通、帶通濾波器,以及圖形均衡器。 語音識彆與閤成入門: 介紹語音信號的特徵提取方法(如MFCC),以及簡單的語音識彆模型和語音閤成技術。 音頻編解碼技術: 探討MP3、AAC等音頻壓縮算法的基本原理,以及在DSP上的實現。 第七章:圖像與視頻信號處理 圖像采集與預處理: 講解圖像傳感器的原理,以及圖像去噪、灰度化、邊緣檢測等預處理算法。 圖像變換與特徵提取: 介紹傅裏葉變換、離散餘弦變換(DCT)在圖像處理中的應用。講解SIFT、SURF等特徵提取算法。 視頻信號處理基礎: 闡述視頻信號的構成,以及幀內、幀間壓縮的基本概念。 DSP在圖像識彆中的初步應用: 介紹基於DSP的簡單目標檢測和跟蹤算法。 第八章:嵌入式係統中的DSP加速 DSP與MCU協同設計: 探討DSP與微控製器(MCU)在嵌入式係統中的配閤工作模式,以及如何構建高效的協同處理係統。 實時操作係統(RTOS)在DSP中的應用: 講解RTOS如何管理DSP任務,實現多任務並發處理,提高係統實時性。 電源管理與低功耗設計: 介紹DSP處理器在低功耗模式下的運行策略,以及如何通過硬件和軟件結閤實現功耗優化。 分布式DSP係統設計: 探討如何構建由多個DSP節點組成的分布式信號處理係統,以處理更復雜的任務。 本書特色 理論與實踐並重: 每一章節的理論講解都緊隨其實際應用示例,確保讀者能夠理解“為什麼”以及“如何做”。 算法詳解與代碼實現: 詳細剖析各類DSP算法的數學原理,並提供可執行的C/匯編代碼示例,方便讀者直接移植和學習。 係統性的架構分析: 深入解讀DSP處理器的核心架構,幫助讀者從硬件層麵理解算法實現的性能瓶頸和優化方嚮。 豐富的工程案例: 涵蓋通信、音頻、圖像等多個領域的典型應用,讓讀者在解決實際問題的過程中掌握DSP技術。 麵嚮進階讀者: 本書適閤有一定C語言基礎和數字信號處理初步知識的工程師、研究人員和高校學生。 通過本書的學習,讀者將能夠深刻理解數字信號處理的精髓,熟練掌握DSP處理器的開發技能,並在實際工程項目中靈活運用DSP技術,解決復雜的設計挑戰,推動技術創新。