高速DSP原理、应用与实验教程(高等院校电子信息与电气学科特色教材) 李海森,李思纯,周天 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李海森，李思纯，周天 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302197539

商品编码：29301622110

包装：平装

出版时间：2009-05-01

基本信息

书名：高速DSP原理、应用与实验教程(高等院校电子信息与电气学科特色教材)

定价：32.00元

作者：李海森,李思纯,周天

出版社：清华大学出版社

出版日期：2009-05-01

ISBN：9787302197539

字数：501000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

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内容提要

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美国德州仪器（TI）公司的数字信号处理器（DSP）自从20世纪80年代初问世以来，以其独特的体系结构、灵活的资源配置方式、快速实现各种数字信号处理和精密控制算法的突出优点成为全球市场占有率高的主流产品。本书以TI公司三个主推DSP系列产品之一的C2XXX定点芯片为核心，系统地论述其结构组成原理、工程应用和验证实验，并配合一定的思考与练习题。
　　本书适合于从事TIDSP研究和开发的电气工程和电子信息类学科等的高年级本科生或研究生，以及业界的工师和其他专业相关人员参考。

目录

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原理篇
　章 绪论
　　1.1 数字信号处理系统概述
　　1.2 数字信号处理实现技术途径
　　　1.2.1 什么是DSP
　　　1.2.2 数字信号处理的实现方法
　　1.3 DSP芯片的发展现状与趋势
　　　1.3.1 什么是DSP芯片
　　　1.3.2 DSP、DSP芯片与DSPS
　　　1.3.3 DSP芯片的产生与主要生产厂商
　　　1.3.4 DSP芯片的发展趋势
　　1.4 DSP芯片的分类
　　1.5 DSP芯片的应用
　　1.6 TMS320C2XXDSP的主要特点
　　　1.6.1 TMS320系列
　　　1.6.2 TMS320C2XX的主要特点
　　本章思考题
　第2章 C2XX硬件组成与体系结构
　　2.1 概述
　　2.2 C2XX的硬件组成
　　　2.2.1 中央处理单元（CPU）
　　　2.2.2 存储器和I／O空间
　　　2.2.3 片内外围
　　2.3 C2XX的总线结构
　　2.4 引脚和信号说明
　　　2.4.1 逻辑扫描电路
　　　2.4.2 C203和F206芯片的封装
　　　2.4.3 C203和F206信号描述
　　本章思考题
　第3章 C2XX中央处理单元与程序控制
　　3.1 概述
　　3.2 输入定标部分
　　3.3 乘法部分
　　　3.3.1 乘法器
　　　3.3.2 乘积定标移位器
　　3.4 中央算术逻辑部分
　　　3.4.1 中央算术逻辑单元（CALU）
　　　3.4.2 累加器
　　　3.4.3 输出数据定标移位器
　　3.5 辅助寄存器与状态寄存器
　　　3.5.1 ARAU和辅助寄存器功能　　
　　　3.5.2 状态寄存器ST。和ST1
　　3.6 程序地址生成与流水线
　　　3.6.1 程序计数器（PC）
　　　3.6.2 堆栈（STACK）
　　　3.6.3 微堆栈（MSTACK）
　　　3.6.4 流水线操作
　　3.7 转移、调用和返回
　　　3.7.1 无条件转移、调用及返回
　　　3.7.2 有条件转移、调用和返回
　　3.8 重复指令
　　3.9 中断与中断管理
　　　3.9.1 中断操作的三个阶段
　　　3.9.2 中断表
　　　3.9.3 可屏蔽中断
　　　3.9.4 中断标志寄存器（IFR）
　　　3.9.5 中断屏蔽寄存器（IMR）
　　　3.9.6 中断控制寄存器（ICR）
　　　3.9.7 非屏蔽中断
　　　3.9.8 中断服务程序（ISR）
　　　3.9.9 中断等待时间
　　3.10 复位操作
　　3.11 节能方式
　　本章思考题
　第4章 C2XX存储空间与I／O空间
　　4.1 概述
　　4.2 存储器和I／O空间概况
　　4.3 程序存储器
　　4.4 数据存储器
　……
　第5章 C2XX片内外设接口
　第6章 C2XX寻址试试和指令系统
应用篇
第7章 系统硬件应用
第8章 系统软件应用
第9章 定点DSP数据格式及定标技术
0章 C2XX DSP开发工具与实验平台
1章 DSP专门实验
附录 习题参考答案
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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数字信号处理：理论、方法与工程实践 数字信号处理（DSP）是信息科学的核心分支之一，它研究如何利用数字技术对模拟信号进行采样、量化、编码、存储、运算和还原，从而实现信号的增强、压缩、识别、分析和控制等功能。随着计算机技术、集成电路技术和通信技术的飞速发展，DSP已成为现代电子、通信、控制、图像处理、语音识别、生物医学工程等领域不可或缺的关键技术。本书旨在系统地阐述数字信号处理的基本原理、核心算法、关键技术以及在实际工程中的应用，为相关领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面深入的学习平台。 第一部分：数字信号处理基础理论 本部分将从信号与系统的基本概念入手，为后续的学习奠定坚实的基础。 第一章：信号与系统概述 信号的分类与表示： 介绍连续时间信号与离散时间信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、奇信号与偶信号等基本分类。探讨信号的数学表示方法，包括指数信号、正弦信号、阶跃信号、冲激信号等。 系统的定义与分类： 阐述系统的基本概念，以及线性时不变（LTI）系统、因果系统、稳定系统等重要分类。强调LTI系统在信号处理中的核心地位。 卷积和： 详细介绍离散时间LTI系统的零状态响应可以通过输入信号与系统冲激响应的卷积和来计算。提供求解卷积和的图解法和代数法，并解释其物理意义。 连续时间LTI系统的卷积积分： 类比离散情况，介绍连续时间LTI系统的零状态响应可以通过输入信号与系统冲激响应的卷积积分来计算。 第二章：傅里叶变换及其在信号分析中的应用 傅里叶变换是分析信号频谱特性的强大工具，是理解信号处理的关键。 连续时间傅里叶变换（CTFT）： 详细推导CTFT的定义，并分析其性质，如线性性、时移性、频移性、对称性、能量守恒性等。通过一系列典型信号（如矩形脉冲、指数衰减信号、三角脉冲）的CTFT分析，加深对变换的理解。 傅里叶级数（FS）： 针对周期信号，介绍傅里叶级数的概念，以及如何将周期信号分解为一系列不同频率的正弦或余弦分量。解释幅度谱和相位谱的概念，展示信号的频域特性。 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 将傅里叶变换的概念推广到离散时间信号。分析DTFT的性质，并探讨其与CTFT的联系与区别。 离散傅里叶变换（DFT）： 介绍DFT，这是在计算机中进行数字信号处理的理论基础。解释DFT的定义，以及其作为DTFT在有限长信号上的离散化表示。 快速傅里叶变换（FFT）： 详细阐述FFT算法的原理，重点介绍Cooley-Tukey算法，包括蝶形运算和按位反转等概念。强调FFT极大地降低了DFT的计算复杂度，使其在实际应用中成为可能。 功率谱密度与能量谱密度： 介绍功率谱密度（PSD）和能量谱密度（ESD）的概念，用于描述信号在不同频率上的能量或功率分布，对于信号的噪声分析和滤波设计至关重要。 第三章：Z变换与系统分析 Z变换是分析离散时间系统频率响应和稳定性的有力工具。 Z变换的定义与性质： 介绍Z变换的定义，并详细阐述其重要性质，如线性性、时移性、积分性、微分性、初值定理、终值定理等。 收敛域（ROC）： 详细讲解收敛域的概念，以及它与系统因果性、稳定性之间的关系。 逆Z变换： 介绍求解逆Z变换的方法，包括部分分式展开法、长除法和留数定理法。 离散时间LTI系统的系统函数： 定义系统函数H(z)，它是系统冲激响应的Z变换。利用系统函数可以方便地分析系统的频率响应、相位响应和稳定性。 系统稳定性分析： 基于系统函数H(z)的极点位置，判断离散时间LTI系统的稳定性。 频率响应： 阐述离散时间LTI系统的频率响应H(e^jω)，它是系统在不同频率下的增益和相位特性。 第二部分：数字滤波器设计与实现 数字滤波器是DSP中最核心的应用之一，用于选择或抑制特定频率的信号成分。 第四章：无限冲激响应（IIR）滤波器 IIR滤波器以其结构简单、计算量小的优点在许多应用中得到广泛使用。 IIR滤波器设计基本思想： 介绍利用连续时间滤波器（如Butterworth、Chebyshev、Elliptic滤波器）通过复变量变换（如双线性变换）映射到离散时间域。 Butterworth滤波器设计： 阐述Butterworth滤波器的特性（通带内平坦，过渡带平坦），并介绍其设计步骤，包括确定滤波器阶数、截止频率，以及利用双线性变换将原型模拟滤波器转换为数字滤波器。 Chebyshev滤波器设计（I型和II型）： 介绍Chebyshev滤波器的特性（通带或阻带内有纹波，过渡带更陡峭），并阐述其设计方法。 Elliptic滤波器设计： 介绍Elliptic滤波器的特性（通带和阻带都有纹波，但过渡带最陡峭），并说明其设计原理。 IIR滤波器结构： 介绍直接型、规范型（级联型、并联型）等IIR滤波器实现结构，并分析其计算量和量化误差特性。 第五章：有限冲激响应（FIR）滤波器 FIR滤波器具有线性相位特性，在要求相位失真小的应用中具有优势。 FIR滤波器设计基本思想： 介绍FIR滤波器的冲激响应是有限长的，其输出仅取决于当前和过去的输入。 窗函数法设计FIR滤波器： 介绍如何通过对理想滤波器的冲激响应截断来实现FIR滤波器。讨论不同窗函数（矩形窗、Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗、Kaiser窗）的特性及其对滤波器性能的影响。 频率采样法设计FIR滤波器： 介绍通过指定滤波器在特定频率点的幅度和相位来设计FIR滤波器。 优化设计法（Parks-McClellan算法）： 阐述Parks-McClellan算法（也称为Remez-Exchange算法）的基本原理，它通过迭代优化设计出在特定频带内具有最小最大纹波的FIR滤波器。 FIR滤波器结构： 介绍直接型、转置型、级联型等FIR滤波器实现结构，并分析其优点。 线性相位FIR滤波器： 重点介绍具有线性相位特性的FIR滤波器，分析其设计方法和应用，如避免相位失真。 第三部分：现代数字信号处理技术与应用 本部分将深入探讨更高级的DSP技术，并结合实际应用场景进行分析。 第六章：多速率信号处理 多速率信号处理研究在不同采样率之间进行信号转换的技术，在通信、音频和图像处理中有广泛应用。 上采样与插值： 介绍上采样（插值）的概念，以及如何通过零填充和插值滤波器提高信号的采样率。 下采样与抽取： 介绍下采样（抽取）的概念，以及如何通过抽取滤波器降低信号的采样率。 多速率滤波器组： 介绍更复杂的滤波器组结构，如子带编码和解码，并讨论其在信号压缩和分析中的应用。 应用实例： 举例说明多速率信号处理在数据传输、语音编码、图像压缩等领域的应用。 第七章：自适应信号处理 自适应信号处理研究能够根据输入信号的统计特性自动调整自身参数的系统。 自适应滤波器的基本原理： 介绍自适应滤波器的工作流程：输入信号、输出信号、期望信号，通过代价函数和学习算法来更新滤波器权值。 最小均方（LMS）算法： 详细推导LMS算法的原理，并分析其收敛性、收敛速度和计算复杂度。 递归最小二乘（RLS）算法： 介绍RLS算法，与LMS算法相比，RLS算法收敛速度更快，但计算复杂度更高。 自适应滤波器的应用： 重点介绍自适应滤波器的典型应用，如噪声消除、回声消除、信号均衡、盲分离等。 第八章：数字信号处理在通信系统中的应用 通信系统是DSP最活跃的应用领域之一。 调制与解调： 介绍数字调制技术（如ASK、FSK、PSK、QAM）及其在DSP中的实现。 信道编码与解码： 介绍纠错码（如海明码、卷积码、Turbo码、LDPC码）的基本原理及其在DSP中的实现，用于提高通信的可靠性。 均衡技术： 讨论信道失真对信号的影响，并介绍均衡器（如LMS均衡、RLS均衡）的设计与应用，以恢复失真的信号。 OFDM技术： 详细介绍正交频分复用（OFDM）技术，包括其原理、优点以及在现代无线通信（如Wi-Fi、LTE）中的广泛应用。 第九章：数字信号处理在图像与语音处理中的应用 图像和语音是信息传递的重要载体，DSP在这些领域发挥着关键作用。 数字图像处理基础： 介绍数字图像的表示、采样与量化。 图像增强与复原： 讨论灰度变换、空间域滤波（如平滑、锐化）、频率域滤波等图像增强技术。介绍图像复原方法，如逆滤波、维纳滤波。 图像压缩： 介绍无损压缩（如Huffman编码、LZW编码）和有损压缩（如DCT、JPEG压缩）的基本原理。 数字语音信号处理： 介绍语音信号的产生机制、时域和频域特性。 语音编码： 介绍不同类型的语音编码器（如PCM、ADPCM、CELP），以及其在降低数据率和保持语音质量方面的作用。 语音识别与合成： 简要介绍语音识别和语音合成的基本技术原理。 第十章：DSP硬件实现与实时处理 理解DSP算法如何在硬件上实现，并满足实时性要求至关重要。 DSP处理器架构： 介绍典型的DSP处理器（如TI C6000系列、ARM Cortex-M系列）的架构特点，包括哈佛结构、指令集、流水线、DMA等。 浮点运算与定点运算： 讨论浮点运算和定点运算的优缺点，以及在DSP设计中的权衡。 量化误差与溢出： 分析数字信号处理过程中由于有限字长带来的量化误差和溢出问题，并介绍减小这些误差的技术，如抖动、比例量化。 实时处理的关键技术： 讨论如何通过算法优化、硬件加速、多任务并行等技术来实现实时信号处理。 嵌入式DSP系统设计： 简要介绍如何构建完整的嵌入式DSP系统，包括硬件选型、软件开发、调试与优化。 结语 本书力求从理论到实践，系统地讲解数字信号处理的各个方面，涵盖了从基础概念到前沿技术的演进。通过学习本书，读者不仅能掌握数字信号处理的核心理论和算法，更能理解这些技术如何在实际工程中得到应用，从而为解决复杂的信息处理问题提供强大的工具和方法。数字信号处理领域仍在不断发展，本书旨在为读者打下坚实的基础，激励大家在未来的探索与创新中，不断突破技术瓶颈，创造更多价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性是它最让我感到惊喜的地方。我通常对那种只停留在理论层面，缺乏实际案例支撑的教材敬而远之，但这本书明显不是那种类型。尽管它的理论基础打得非常坚实，但作者似乎深知，在工程领域，理论必须落地才能产生价值。我注意到书中穿插了许多具体的应用场景，比如图像处理中的快速傅里叶变换加速、或者通信系统中关键的时频分析模块。这些案例不仅仅是简单地展示了公式的应用，更重要的是，它们展示了在实际的系统设计中，工程师们是如何权衡性能指标、功耗和芯片资源限制的。这种“从理论到实践再到系统优化”的完整闭环讲解，对于我们这些希望将所学知识应用于实际项目的人来说，价值不可估量。它让我开始思考，不仅仅是如何设计一个好的算法，更重要的是，如何用最快的速度、最少的资源在目标硬件上把它跑起来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，坦率地说，初看之下有些“学术味”过重，可能需要读者有一定的数字信号处理基础才能迅速跟上节奏。它没有过多地使用华而不实的比喻来解释复杂的数学模型，而是直接深入到公式推导和算法细节之中。我尤其欣赏它在讲解某些核心算法时，会追溯到最底层的硬件实现逻辑，这对于我们想从事底层开发工作的人来说，简直是如获至宝。我记得我曾经在学习某个特定滤波器设计时，在网上找了无数资料，但都只是停留在理论层面，而这本书似乎把“为什么”和“怎么做”紧密地结合在了一起。比如，它对流水线技术和并行处理在DSP中的应用讲解得非常透彻，清晰地展示了如何通过硬件架构的优化来突破传统串行处理的瓶颈。虽然初次阅读时可能会感到吃力，需要反复琢磨，但一旦那些晦涩的概念被真正理解，那种豁然开朗的感觉是其他轻量级读物无法给予的。这本书更像一位严谨的导师，它不会直接喂给你答案，而是引导你去探索证明的过程。

评分☆☆☆☆☆

从整体的学习体验来看，这本书给我一种非常“充实”的感觉，它不像某些教材那样为了凑篇幅而加入大量重复性的内容，每一页、每一段似乎都在传递新的信息或者深化已有的理解。它的章节间的逻辑衔接做得非常紧密，你会发现上一章的基础知识是下一章高级技巧的必要前提。我个人更偏爱这种层层递进的学习路径，它强迫你必须把前一个知识点彻底搞懂，才能有信心进入下一个更复杂的主题。虽然阅读过程中需要频繁地查阅相关的数学参考资料，但这恰恰是高质量技术书籍的特征之一——它假设读者有主动学习和探索的精神。这本书无疑为我搭建了一个非常坚固和全面的高速DSP知识体系框架，我敢肯定，在未来几年内，它都会是我书架上最常被翻阅的参考工具书，特别是那些关于系统级优化和硬件加速的章节，绝对值得反复研读和实践验证。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人印象深刻，它在某些特定领域的探讨深入到了令人咋舌的地步。我发现作者对时钟域交叉、跨流水线数据同步这些看似微小却能在系统中引发灾难性错误的细节问题，都有着非常深刻的洞察和详尽的描述。这体现了作者在实际项目经验上的积累，因为这些“边角料”知识往往是教科书忽略，但却是工程实践中决定成败的关键。比如，书中对于定点运算和浮点运算在高速系统中的精度损失与性能提升的对比分析，就做得非常细致，而不是简单地给出一个优劣势对比。读到这些部分时，我感觉自己像是被带到了一个资深工程师的案头，看到了那些充满了各种“黑魔法”和优化技巧的内部文档。它不再是停留在基础概念的重复，而是真正开始讨论“如何把性能榨干”的艺术。对于希望成为领域专家的读者来说，这种深度的挖掘是极其宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

我最近入手了一本据说很硬核的数字信号处理教材，这本书的封面设计简洁大气，一看就是那种沉下心来做学问的风格。我抱着极大的期待打开它，希望能系统地梳理一下我对高速DSP这块知识的理解。拿到书的头几天，我主要是在翻阅它的目录和前言，感受作者的叙事逻辑和全书的框架结构。从目录的编排来看，作者似乎非常注重理论与实践的结合，章节的过渡设计得比较平滑，不像有些教材那样生硬地把理论堆砌在一起，让人读起来有种“抽丝剥茧”的感觉。特别是关于实时系统设计的章节，我感觉作者在其中花了大量的篇幅来探讨如何在有限的资源和苛刻的时序要求下实现高效的算法。这本书的排版和字体选择也很舒服，长时间阅读也不会觉得眼睛很累，这对于我们这些需要啃大部头教材的学生来说，绝对是一个加分项。总体而言，初步印象是非常正面的，它给人一种靠谱、扎实的学者风范，让人相信这是一本值得投入时间和精力的参考书。