TMS320 C6000 DSP结构原理与硬件设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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于凤芹 著

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• C6000架构
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出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787811244274

商品编码：26392935087

包装：平装

出版时间：2008-09-01

基本信息

书名：TMS320 C6000 DSP结构原理与硬件设计

定价：48.00元

作者：于凤芹

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2008-09-01

ISBN：9787811244274

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.640kg

编辑推荐

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内容提要

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介绍TI公司的TMS320 C6000系列DSP的结构原理和硬件设计方法，主要以定点C62X和浮点C67X为描述对象， 全面剖析高度并行的CPU内核、分层次的存储器结构和丰富的集成外围模块，详细分析CPU、存储器，EDMA、EMIF、HPI、McBSP、McASP、I2C总线,GPIO、定时器、扩展总线、PCI总线、锁相环和节能逻辑等部分的结构原理与使用方法，并给出基于C6713 DSP的实际应用系统的硬件设计实例。
　　本书可作为电子信息、通信工程、计算机应用及自动控制等专业高年级本科生或研究生的教学参考书，也可供从事DSP应用系统设计的科技术人员使用。

目录

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章 TMS320 C6000系列DSP简介
　1.1 概述
　1.2 C6000 DSP的定点和浮点系列及代码兼容性
　1.3 TMS320 C6000 DSP技术特征
　　1.3.1 高度并行的CPU结构
　　1.3.2 灵活的存储器配置
　　1.3.3 丰富的外设模块
　1.4 本书的结构安排与导读
第2章 中央处理单元CPU工作原理分析
　2.1 CPU的组成单元
　2.2 CPU的程序执行机构 数据通道
　　2.2.1 通用寄存器组A和B
　　2.2.2 功能单元与指令映射
　　2.2.3 寄存器组交叉路径
　　2.2.4 数据存储器的读取和存储路径
　　2.2.5 数据地址路径与寻址方式
　2.3 CPU的取指、译码与分配机制水线操作
　　2.3.1 取指阶段
　　2.3.2 译码阶段
　　2.3.3 执行阶段
　2.4 控制寄存器
　2.5 中断控制与中断选择
　　2.5.1 中断类型与优先级
　　2.5.2 有关中断的控制寄存器
　　2.5.3 中断服务表
　　2.5.4 中断选择
第3章 C6000 DSP内部存储器结构分析
　3.1 C6000 DSP的存储器映射
　3.2 C620X/C670X DSP片内存储器结构
　　3.2.1 片内程序存储器的管理与工作模式
　　3.2.2 C620X/C670X DSP的片内数据存储器
　3.3 C621X/C671X DSP片内分层的存储器结构
　　3.3.1 级数据缓存LlD
　　3.3.2 级程序缓存L1P
　　3.3.3 第二级存储器L2
　3.4 存储器的控制寄存器
　3.5 高速缓存的管理
第4章 增强的直接存储器访问EDMA结构与原理
　4.1 EDMA概述
　　4.1.1 直接存储器访问
　　4.1.2 增强型直接存储器访问
　4.2 EDMA基本结构
　　4.2.1 EDMA的组成
　　4.2.2 参数RAM体说明4.3 EDMA控制寄存器
　　4.3.1 EDMA事件选择寄存器ESE1
　　4.3.2 EDMA优先级队列状态寄存器PQSR
　　4.3.3 EDMA通道中断挂起寄存器CIPR
　　4.3.4 EDMA通道中断使能寄存器CIER
　　4.3.5 EDMA通道链接使能寄存器CCER
　　4.3.6 EDMA事件寄存器ER
　　4.3.7 EDMA事件使能寄存器EER
　　4.3.8 EDMA事件清除寄存器ECR
　　4.3.9 EDMA事件设置寄存器ESR
　4.4 EDMA的传输过程
　　4.4.1 EDMA的初始化与启动
　　4.4.2 EDMA传输的同步控制
　　4.4.3 EDMA传输的类型
　　4.4.4 单元大小和汁数更新
　　4.4.5 源地址/目的地址更新
　　4.4.6 链接和终止一个EDMA传输
　　4.4.7 EDMA的性能分析
　4.5 快速直接存储器访问工作原理
　　4.5.1 初始化一个QDMA传输
　　4.5.2 QDMA寄存器
　　4.5.3 QDMA性能分析和优先级
　4.6 EDMA应用实例
　　4.6.1 单元同步的一维到一维数据传输
　　4.6.2 阵列同步的二维到二维数据传输
　　4.6.3 块同步的一维到二维数据传输
第5章 外部存储器接口EMIF结构原理与使用
　5.1 EMIF概述
　5.2 EMIF接口信号与说明
　5.3 EMIF的控制寄存器
　　5.3.1 EMIF全局控制寄存器GBICTL
　　5.3.2 EMIFCE空问控制寄存器CECTI.0～3
　　5.3.3 EMIF SDRAM控制寄存器SDCTI
　　5.3.4 EMIF SDRAM时序控制寄存器SDTIM
　　5.3.5 EMIF SDRAM扩展寄存器SDEXT
　5.4 EMIF与存储器的接口及时序说明
　　5.4.1 存储器宽度
　　5.4.2 EMIF存储请求优先级
　　5.4.3 EMIF的SDRAM接口及时序说明
　　5.4.4 EMIF的SBSRAM接口及时序说明
　　5.4.5 EMIF的ASRAM接口
　5.5 EMIF使用实例
　　5.5.1 EMIF与异步FIFO存储器的接口实例
　　5.5.2 EMIF与FLASH存储器接口实例
第6章 主机接口HPI的结构原理与应用
第7章 多通道缓冲串行口McBSP结构原理与应用
第8章 多通道音频串行口McASP结构原理与应用
第9章 定时器结构与工作原理
0章 12C模块的原理与使用
1章 通用目的输入输出GPIO的功能分析
2章 外围设备互连PCI接口原理
3章 扩展总线XBUS的原理和应用
4章 锁相环控制器和节能模式的工作原理
5章 C6000 DSP应用系统的硬件设计
附 录 TMS320 C6713 DSP分组信号描述
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统》 概述 《嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统》深入探讨了现代嵌入式系统设计的方方面面，从基础理论到实际应用，旨在为读者构建一个全面、系统的知识体系。本书聚焦于嵌入式系统的核心原理、关键技术以及在各个行业中的实际落地，强调理论与实践的紧密结合。读者将学习如何从零开始设计、开发、调试和优化高性能、低功耗的嵌入式设备，从而掌握构建下一代智能系统的必备技能。 第一部分：嵌入式系统基础理论与架构 这一部分将奠定读者对嵌入式系统坚实的基础认知。 第一章：嵌入式系统导论 1.1 嵌入式系统的定义与特点： 详细阐述嵌入式系统作为“嵌入式”在通用计算机系统中的独特地位，分析其“专用性”、“实时性”、“可靠性”、“功耗受限”等核心特征，并列举汽车电子、工业控制、消费电子、医疗设备、通信基站等典型应用场景，说明嵌入式系统在现代社会中的普及程度和重要性。 1.2 嵌入式系统的构成要素： 剖析嵌入式系统通常由硬件和软件两大部分组成。硬件部分将深入介绍微处理器（MCU）、微控制器（MPU）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、存储器（RAM、ROM、Flash）、输入/输出（I/O）接口、传感器、执行器以及通信模块等关键组件的功能、选型原则及相互关系。软件部分则涵盖了嵌入式操作系统（RTOS）、驱动程序、中间件、应用程序以及固件的层次结构和作用。 1.3 嵌入式系统发展历程与趋势： 回顾嵌入式系统从早期简单控制器到如今复杂智能系统的演变过程，分析驱动这一进程的关键技术突破，如微处理器性能提升、通信协议发展、传感器技术进步、无线技术普及（Wi-Fi、Bluetooth、LoRa等）以及人工智能（AI）的融合。展望未来，本书将探讨物联网（IoT）、边缘计算、5G、人工智能在嵌入式系统中的应用前景，以及对系统设计提出的新挑战和机遇。 第二章：微处理器与微控制器架构 2.1 微处理器（MPU）与微控制器（MCU）的区别与联系： 明确MPU和MCU在功能集成度、外围接口、应用领域上的差异，以及它们如何协同工作以构建完整的嵌入式系统。 2.2 典型嵌入式处理器架构解析： 介绍ARM、RISC-V等主流嵌入式处理器指令集架构（ISA）的设计理念，包括流水线（Pipeline）、缓存（Cache）、分支预测（Branch Prediction）、指令集特点、寄存器组织等，并分析这些架构如何优化性能和功耗。 2.3 存储器系统设计： 详细讲解嵌入式系统中常用的存储器类型，如SRAM、DRAM、NOR Flash、NAND Flash，分析它们的读写速度、成本、存储密度、擦写寿命等特性，并讨论存储器接口设计、地址映射、内存管理单元（MMU）、内存保护单元（MPU）在嵌入式系统中的作用。 2.4 总线结构与通信协议： 介绍嵌入式系统中常见的总线类型，如AMBA（AHB、APB）、AXI，分析它们的带宽、延迟、拓扑结构等特点，并深入讲解I2C、SPI、UART、CAN、USB、Ethernet等常用通信协议的工作原理、接口特性及其在嵌入式设备互联中的应用。 第三章：嵌入式系统硬件设计基础 3.1 电源管理设计： 探讨嵌入式系统中的电源需求，包括电源的生成（DC-DC转换、LDO）、分配、滤波和保护。重点讲解低功耗设计技术，如动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）以及低功耗模式（Sleep Mode, Deep Sleep Mode）的应用。 3.2 时钟与复位设计： 分析时钟源的选择（晶振、PLL）、时钟树的生成与分配，以及时钟信号的稳定性对系统性能的影响。讲解复位电路的设计，包括上电复位（POR）、外部复位、看门狗复位，并分析复位时序和同步复位的重要性。 3.3 输入/输出（I/O）接口设计： 详细讲解通用输入/输出（GPIO）接口的配置、控制和中断机制。介绍模拟/数字转换器（ADC）和数字/模拟转换器（DAC）的工作原理、参数选型及其在传感器数据采集和信号输出中的应用。 3.4 信号完整性与电磁兼容性（EMC）设计： 强调在高速数字信号传输中，信号完整性（SI）的重要性，讨论串扰、反射、过冲、振铃等信号失真现象的成因及抑制方法，如阻抗匹配、端接、走线优化。同时，介绍电磁兼容性（EMC）设计的原则，包括辐射发射（RE）、传导发射（CE）、抗扰度（RS、CS、DTS）等，以及PCB布局、屏蔽、滤波等工程实践。 第二部分：嵌入式系统软件开发与操作系统 这一部分将聚焦于嵌入式系统的软件开发流程、工具链以及核心的操作系统技术。 第四章：嵌入式软件开发流程与工具链 4.1 嵌入式软件开发生命周期： 详细介绍嵌入式软件开发的各个阶段，包括需求分析、系统设计、编码实现、单元测试、集成测试、系统测试、部署与维护，并分析每个阶段的关键活动和产出。 4.2 交叉编译与调试环境： 讲解交叉编译的概念，即在宿主机（Host）上开发运行在目标机（Target）上的程序。介绍常用的交叉编译器（如GCC for ARM）、汇编器、链接器，以及生成可执行文件、符号文件和调试信息的流程。深入阐述调试器（如GDB）的使用，包括断点设置、单步执行、查看变量、内存分析、寄存器查看等，以及仿真器（Emulator）、在线仿真器（In-Circuit Debugger, ICD）和逻辑分析仪（Logic Analyzer）、示波器（Oscilloscope）等硬件调试工具的应用。 4.3 版本控制与代码管理： 介绍Git等版本控制系统在嵌入式项目中的应用，包括代码提交、分支管理、合并冲突解决等，以确保团队协作的效率和代码的可靠性。 4.4 嵌入式软件构建系统： 讲解Make、CMake等构建工具如何自动化编译、链接过程，生成最终的固件。 第五章：嵌入式实时操作系统（RTOS） 5.1 RTOS概述与核心概念： 解释为什么需要RTOS，其与通用操作系统的区别（实时性、确定性）。讲解多任务（Task/Thread）、任务调度（Schedule）、任务状态（就绪、运行、阻塞、挂起）、任务同步与通信（信号量、互斥锁、消息队列、事件标志）、中断处理、内存管理（静态分配、动态分配）等核心概念。 5.2 典型RTOS分析： 深入介绍FreeRTOS、RT-Thread、VxWorks、RTEMS等主流RTOS的架构、API接口、调度算法（如固定优先级、轮转）、内存管理策略以及在实际项目中的应用案例。 5.3 中断与异常处理： 详细讲解中断的产生、中断向量表、中断服务例程（ISR）的设计原则、中断优先级、中断嵌套以及异常的处理机制，分析中断与任务之间的协作关系。 5.4 任务间通信与同步机制： 深入剖析信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组、邮箱等RTOS提供的通信与同步机制，讲解它们的使用场景、优缺点以及如何避免死锁、竞态条件等问题。 第六章：嵌入式设备驱动程序开发 6.1 驱动程序的作用与分层： 解释驱动程序是连接硬件和操作系统的桥梁。介绍驱动程序的分层模型，如设备模型、总线模型、平台设备模型等，以及它们如何提高驱动的复用性和可移植性。 6.2 字符设备驱动程序： 讲解如何开发字符设备驱动，例如LED、按键、串口等，重点分析文件操作函数（open, read, write, ioctl）的实现以及与用户空间程序的交互。 6.3 块设备驱动程序： 介绍块设备驱动程序的设计，如SD卡、eMMC，重点关注缓冲区管理、I/O调度和与文件系统的集成。 6.4 网络设备驱动程序： 讲解网络设备驱动的开发，如以太网卡、Wi-Fi模块，包括数据包的收发、DMA（Direct Memory Access）的应用以及与TCP/IP协议栈的接口。 6.5 总线设备驱动程序： 介绍针对特定总线的驱动程序开发，如I2C、SPI、USB等，分析总线通信时序和数据传输方式。 第三部分：嵌入式系统高级技术与应用 这一部分将深入探讨更高级的嵌入式系统设计技术，以及在不同领域的实际应用。 第七章：嵌入式系统通信协议栈 7.1 TCP/IP协议栈在嵌入式系统中的实现： 介绍TCP/IP协议栈的层次模型（应用层、传输层、网络层、链路层），以及lwIP、uIP等轻量级TCP/IP协议栈在资源受限的嵌入式设备上的应用。 7.2 物联网（IoT）通信协议： 详细讲解MQTT、CoAP、HTTP等在物联网设备间通信中的作用和实现方式，分析它们的特点、适用场景以及在云平台集成中的应用。 7.3 工业通信协议： 介绍Modbus、CANopen、EtherCAT等在工业自动化领域常用的通信协议，分析其在实时性、可靠性、拓扑结构等方面的特点。 7.4 无线通信技术： 讲解Wi-Fi、Bluetooth（Classic & BLE）、Zigbee、LoRa等无线通信技术的工作原理、协议栈以及在嵌入式系统中的应用，如设备组网、数据传输。 第八章：嵌入式系统性能优化与功耗管理 8.1 性能分析与瓶颈识别： 介绍常用的性能分析工具，如性能计数器（Performance Counters）、探针（Probes）、性能分析器（Profilers），以及如何通过代码优化、算法改进、硬件加速来提升系统吞吐量和响应速度。 8.2 内存优化技术： 讲解如何有效利用缓存、减少内存访问次数、优化数据结构、使用内存池等方法来提高内存访问效率，降低内存占用。 8.3 功耗分析与管理策略： 深入分析嵌入式设备的功耗来源，包括CPU、内存、外设、通信模块等，讲解各种低功耗模式（睡眠、深度睡眠）的实现，以及动态电压频率调整（DVFS）、时钟门控、电源门控等技术在降低功耗中的作用。 8.4 实时性保障与中断优化： 分析如何通过优先级设置、中断处理机制优化、避免长时间运行的ISR以及使用非阻塞操作来确保系统的实时性。 第九章：嵌入式系统安全设计 9.1 嵌入式系统安全威胁与挑战： 分析嵌入式系统面临的典型安全威胁，如物理攻击、软件漏洞、通信窃听、身份伪造等，并讨论资源受限和长期部署带来的安全挑战。 9.2 加密与认证技术： 介绍对称加密（AES）、非对称加密（RSA）、哈希函数（SHA）等基本加密技术在嵌入式设备中的应用，以及TLS/SSL协议在安全通信中的作用。讲解数字签名、证书验证等认证机制。 9.3 安全启动（Secure Boot）与固件更新： 阐述安全启动的重要性，如何通过硬件信任根（Root of Trust）和代码签名来确保只有经过授权的固件才能被加载。讲解安全可靠的固件更新机制，如OTA（Over-The-Air）更新。 9.4 访问控制与内存保护： 介绍基于用户ID、权限组的访问控制机制，以及内存保护单元（MPU）或内存管理单元（MMU）在防止非法内存访问方面的作用。 第十章：嵌入式系统典型应用领域 10.1 消费电子应用： 智能手机、智能穿戴设备、智能家居（音箱、照明、安防）、高清播放器等设备的嵌入式系统设计要点，包括用户接口（UI/UX）、多媒体处理、无线连接、功耗优化。 10.2 汽车电子应用： 车载信息娱乐系统（IVI）、高级驾驶辅助系统（ADAS）、发动机控制单元（ECU）、车身控制模块（BCM）等。重点关注汽车通信协议（CAN, LIN, Ethernet）、实时性要求、安全性、可靠性以及功能安全（ISO 26262）。 10.3 工业自动化与控制： 可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）、人机界面（HMI）、工业机器人等。关注实时性、可靠性、冗余设计、工业通信协议以及现场总线技术。 10.4 医疗健康设备： 监护仪、血糖仪、助听器、便携式医疗设备等。强调精确性、可靠性、数据采集的准确性、功耗效率、生物兼容性以及医疗法规要求。 10.5 通信与网络设备： 路由器、交换机、基站、网络摄像头等。关注高速数据处理、网络协议栈的实现、高吞吐量、低延迟以及稳定性。 附录 附录A：常用开发工具与资源列表 附录B：嵌入式系统设计术语表 附录C：参考设计与案例分析 《嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统》通过系统性的讲解和丰富的实例，引导读者掌握嵌入式系统设计的全貌，无论您是初学者还是有一定经验的开发者，都能从中受益，为实现各种创新的嵌入式产品和解决方案奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，虽然简洁，但却精准地概括了其内容的核心。TMS320 C6000系列DSP，作为业界高性能DSP的代表，其架构和设计一直是许多工程师关注的焦点。我一直对DSP在处理海量数据和实现复杂算法方面的能力感到惊叹，而C6000系列无疑是其中的佼佼者。这本书《TMS320 C6000 DSP结构原理与硬件设计》，恰恰满足了我对深入了解这一系列DSP的渴望。我非常期待书中能够详细剖析C6000系列DSP的特有指令集，比如其SIMD（单指令多数据流）特性，以及如何通过指令集来优化算法的执行效率。同时，“硬件设计”这部分也是我非常期待的。我希望能学习到如何将C6000系列DSP应用到实际的硬件项目中，包括如何进行系统总线的设计，如何选择和配置各种外围接口（如ADC、DAC、EMIFA等），以及如何进行嵌入式系统的功耗管理和散热设计。这本书的出现，无疑为我打开了一扇通往DSP硬件设计领域的大门，我迫不及待地想要从中汲取知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计虽然朴实，但却透露出一种专业和严谨的气息，非常符合我对技术书籍的期待。我一直对DSP在嵌入式系统中的应用充满好奇，尤其是像TMS320 C6000系列这样在性能上占据领先地位的处理器。这本书的标题，直指“结构原理与硬件设计”，让我看到了深入探索的路径。我非常希望书中能够清晰地阐述C6000系列DSP的内部结构，比如其独特的流水线设计、多功能单元的配置，以及如何利用这些特性实现高效的信号处理。同时，硬件设计这部分内容，更是吸引我的关键。我渴望了解如何将C6000系列DSP集成到实际的硬件系统中，包括外围接口的设计、时钟系统的配置、电源管理策略，甚至是PCB布局上的考量。对于我这样一个希望将理论知识转化为实际产品的工程师来说，掌握这些实操性的知识至关重要。这本书的出现，就像是在我通往DSP硬件设计道路上点亮了一盏明灯，让我看到了前进的方向和方法，我期待它能为我提供扎实的技术支撑。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书，就被它沉甸甸的质感吸引了。翻开目录，一眼就看到了“TMS320 C6000 DSP”这个熟悉的名字，这可是嵌入式领域赫赫有名的数字信号处理器家族啊。这本书的标题——《TMS320 C6000 DSP结构原理与硬件设计》，光是听起来就让人觉得内容会非常扎实，非常硬核。我对C6000系列DSP一直很感兴趣，它在高性能计算、图像处理、通信系统等领域都有着广泛的应用，而本书似乎正是要带领我们深入了解这个家族的“前世今生”，从最底层的结构原理到实际的硬件设计，一条龙式的剖析。我特别期待书中能够详细讲解C6000系列独特的VLIW（超长指令字）架构，以及它如何通过并行指令执行来达到惊人的运算速度。另外，关于其指令集、寄存器组织、内存管理等方面的深入解析，也是我非常关注的部分。毕竟，理解这些基础才能更好地驾驭它。对于我这样希望在DSP领域有所建树的工程师来说，一本高质量的、涵盖原理与设计的书籍，无疑是宝贵的学习资源。我迫不及待地想进入书中的世界，去探索C6000 DSP的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

第一眼看到这本书的标题，我就被深深地吸引住了。《TMS320 C6000 DSP结构原理与硬件设计》，这个名字就充满了技术深度和实用价值。C6000系列DSP在高性能计算领域有着举足轻重的地位，尤其是在图像处理、雷达信号处理、以及通信基带处理等应用场景中，它的强大性能得到了充分的体现。我一直希望能够深入理解其独特的架构，比如它所采用的VLIW（超长指令字）指令集架构，以及其多功能计算单元是如何协同工作的。这本书似乎正是要为我揭开C6000系列DSP的神秘面纱，从最底层的结构原理出发，逐步深入到实际的硬件设计层面。我非常期待书中能够详细讲解C6000系列DSP的内部总线结构、内存层次以及中断处理机制。同时，在硬件设计方面，我更希望它能提供关于如何进行DSP系统集成、外设接口扩展、以及PCB布局优化的指导。一本能够提供如此全面且深入信息的DSP书籍，绝对是我提升技术能力的重要助力。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我第一感觉就是它非常厚重，光是翻阅几页就能感受到内容的丰富和翔实。标题《TMS320 C6000 DSP结构原理与硬件设计》直接点明了本书的核心内容，对于我这样想深入理解C6000系列DSP原理并进行相关硬件开发的人来说，简直就是“量身定制”。我尤其看重“结构原理”这部分，希望它能详细解析C6000系列DSP的精髓，比如它为何能实现如此高的运算效率，它的指令流水线到底是如何工作的，以及它的 Cache 机制和内存访问策略又有哪些独特之处。如果能辅以清晰的图示和详细的解释，那就再好不过了。而“硬件设计”部分，则是我更侧重于实际应用的部分。我希望书中能够提供关于如何基于C6000系列DSP进行系统级设计的指导，包括如何选择合适的开发板，如何配置和使用 JTAG 接口进行调试，以及如何进行低功耗设计、信号完整性分析等高级话题。一本能够涵盖从底层原理到实际应用的DSP书籍，是我梦寐以求的学习资料。