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内容简介

本书介绍了数字信号处理（DSP）的一种实践教学方法。书中的实时示例基于ARMCortex-M432位微处理器，采用模拟输入/输出信号（可以使用信号发生器或音频信号源如iPods来提供实验用输入信号），并通过示波器和扬声器或耳机展示视觉和听觉效果。除此之外，本书还涵盖了数字信号处理的一些基本概念，如模数和数模转换，FIR和IIR滤波，傅里叶变换，自适应滤波，等等。本书可作为大学进行DSP实验教学的辅助教材，也适合打算使用廉价的ARMCortex-M4学习DSP的学生和工程师阅读。

目录

译者序
前言
第1章ARM Cortex�睲4开发系统
1.1简介
1.1.1音频接口
1.1.2德州仪器TM4C123 LaunchPad和STM32F407 Discovery开发套件
1.1.3硬件和软件工具
参考文献
第2章模拟输入和输出
2.1简介
2.2用作音频输入和输出的AIC3104立体声信号编解码器
2.3用作音频输入和输出的WM5102音频插孔板信号编解码器
2.4编程示例
2.5使用查询、中断和DMA进行实时输入和输出
2.5.1TM4C123的I2S仿真
2.5.2程序操作
2.5.3运行程序（例程tm4c123_loop_poll.c）
2.5.4将输入连接改为LINE IN
2.5.5改变抽样频率
2.5.6使用沃尔夫森声卡上的数字MEMS麦克风
2.5.7运行程序(例程stm32f4_loop_poll.c)
2.5.8运行程序（例程tm4c123_loop_intr.c）
2.5.9TM4C123处理器的DMA
2.5.10运行程序(例程tm4c123_loop_dma.c)
2.5.11监测程序执行
2.5.12测量由基于DMA的I/O方式引入的时延
2.5.13STM32F407处理器的DMA
2.5.14运行程序（例程stm32f4_loop_dma.c）
2.5.15测量由基于DMA的I/O方式引入的时延
2.5.16运行程序（例程stm32f4_loop_buf_intr.c）
2.6实时波形生成
2.6.1运行程序（例程stm32f4_sine 48_intr.c）
2.6.2AIC3104信号编解码器输出中的带外噪声(例程tm4c123_sine48_intr.c)
2.6.3运行程序（例程stm32f4_sine_intr.c）
2.6.4运行程序（例程stm32f4_square_intr.c）
2.6.5运行程序（例程tm4c123_am_poll.c）
2.7利用伪随机噪声识别DAC的频率响应
2.7.1AIC3104信号编解码器的可编程去加重滤波器
2.7.2AIC3104信号编解码器的可编程数字特效滤波器
2.8混叠
2.9利用自适应滤波器识别DAC的频率响应
2.10STM32F407的12位DAC的模拟输出
参考文献
第3章有限冲激响应滤波器
3.1数字滤波器简介
3.1.1FIR滤波器
3.1.2z变换简介
3.1.3z变换的定义
3.1.4z变换的性质
3.1.5z传递函数
3.1.6s平面到z平面的映射
3.1.7差分方程
3.1.8频率响应和z变换
3.1.9z反变换
3.2理想滤波器响应分类：LP、HP、BP、BS
3.2.1采用窗口法设计FIR滤波器
3.2.2窗函数
3.2.3采用窗口法设计理想高通、带通和带阻FIR滤波器
3.3编程示例
3.3.1改变滑动平均滤波器的系数
3.3.2使用MATLAB生成FIR滤波器系数头文件
第4章无限冲激响应滤波器
4.1简介
4.2IIR滤波器结构
4.2.1直接I型结构
4.2.2直接II型结构
4.2.3直接II型转置
4.2.4级联型结构
4.2.5并联型结构
4.3冲激不变法
4.4双线性变换
4.5编程示例
参考文献
第5章快速傅里叶变换
5.1简介
5.2基2 FFT算法的开发
5.3频率抽取基2 FFT算法
5.4时间抽取基2 FFT算法
5.5频率抽取基4 FFT算法
5.6快速傅里叶反变换
5.7编程示例
5.8基于帧或者块的编程
5.8.1运行程序（例程tm4c123_dft128_dma.c）
5.8.2频谱泄露
5.9快速卷积
5.9.1运行程序（例程tm4c123_fastconv_dma.c）
5.9.2以快速卷积法实现FIR滤波器的执行时间
参考文献
第6章自适应滤波器
6.1简介
6.2自适应滤波器布局
6.2.1自适应预测
6.2.2系统识别或者直接建模
6.2.3噪声消除
6.2.4均衡
6.3性能函数
6.4搜索最小值
6.5最小均方算法
6.5.1LMS演化
6.5.2归一化LMS算法
6.6编程示例

前言/序言

自1990年Rulph Chassaing和Darrell Horning所著《基于TMS320C25的数字信号处理》出版以来，已经有一系列有关数字信号处理器的图书与读者见面了，涉及德州仪器相继生产的几代数字信号处理器，本书就是此系列的延续。确切地说，直到目前为止，受益于“德州仪器大学计划”，该系列的每一本书都有相配套的以教学为目的的廉价开发套件。丛书秉承一贯的风格，在电气工程实验室环境下，以大量的简明编程示例（本书简称为“例程”）讲解各种DSP的实时概念。
Rulph Chassaing一直认为，进行DSP实践教学，使用硬件开发套件和实验室测试设备来处理模拟音频信号，是巩固理论教学的重要且有效的手段。我同样坚信这一点。
丛书的内容，一如既往地涵盖数字信号处理的众多基本概念，如模数转换和数模转换、有限冲激响应(FIR)滤波和无限冲激响应(IIR)滤波、傅里叶变换以及自适应滤波，这些几乎没有变动。每个学年都吸引一批学生学习这些知识。然而，每本书却以不同的DSP开发工具包为特色。
2013年，Robert Owen曾建议我使用一款廉价的ARM Cortex�睲4微控制器来完成DSP实践教学。我当时指出，德州仪器C674x处理器的计算能力显著强于ARM Cortex�睲4的。不过，我也开始着手尝试，并购置了一套德州仪器的Stellaris LaunchPad。利用沃尔夫森(Wolfson) WM8731编解码器，我编制了一个音频接口，并将我之前著作中的例程成功地移植到了Stellaris LaunchPad上。
本书适合电气工程专业的高年级本科生和研究生使用，这些学生已经具备了C语言编程基础，并掌握了线性系统的理论知识。不过，也希望本书能对任何从事DSP教学或者正在学习DSP的人有用，成为他们继续进步的起点。
感谢Robert Owen向我推荐ARM Cortex�睲4；感谢“ARM大学计划”的Khaled Benkrid和英国皇家工程学院使得为期6个月的ARM工业借调顺利进行，在此期间我完成了关于STM32f01平台教学材料的编写；感谢沃尔夫森微电子学研究所的Gordon McLeod和Scott Hendry，在他们的帮助下，我获得了STM32f01开发所需的沃尔夫森Pi声卡；感谢ARM的Sean Hong、Karthik Shivashankar和Robert Iannello给予的热情帮助；感谢Joan Teixidor Buixeda帮忙调试例程；感谢“德州仪器大学计划”的Cathy Wicks和CircuitCo的Hieu Duong帮忙开发音频扩展板；感谢Wiley的Kari Capone和Brett Kurzman给予的耐心帮助。最后，尤其要感谢Rulph Chassaing激励我从事DSP实践教学。
Donald S.Reay

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