高速DSP原理、應用與實驗教程(高等院校電子信息與電氣學科特色教材) 李海森,李思純,周天 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李海森，李思純，周天 著

圖書標籤:

• DSP
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• 李思純
• 周天

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302197539

商品編碼：29301622110

包裝：平裝

齣版時間：2009-05-01

基本信息

書名：高速DSP原理、應用與實驗教程(高等院校電子信息與電氣學科特色教材)

定價：32.00元

作者：李海森,李思純,周天

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2009-05-01

ISBN：9787302197539

字數：501000

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.522kg

編輯推薦

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內容提要

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美國德州儀器（TI）公司的數字信號處理器（DSP）自從20世紀80年代初問世以來，以其獨特的體係結構、靈活的資源配置方式、快速實現各種數字信號處理和精密控製算法的突齣優點成為全球市場占有率高的主流産品。本書以TI公司三個主推DSP係列産品之一的C2XXX定點芯片為核心，係統地論述其結構組成原理、工程應用和驗證實驗，並配閤一定的思考與練習題。
　　本書適閤於從事TIDSP研究和開發的電氣工程和電子信息類學科等的高年級本科生或研究生，以及業界的工師和其他專業相關人員參考。

目錄

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原理篇
　章 緒論
　　1.1 數字信號處理係統概述
　　1.2 數字信號處理實現技術途徑
　　　1.2.1 什麼是DSP
　　　1.2.2 數字信號處理的實現方法
　　1.3 DSP芯片的發展現狀與趨勢
　　　1.3.1 什麼是DSP芯片
　　　1.3.2 DSP、DSP芯片與DSPS
　　　1.3.3 DSP芯片的産生與主要生産廠商
　　　1.3.4 DSP芯片的發展趨勢
　　1.4 DSP芯片的分類
　　1.5 DSP芯片的應用
　　1.6 TMS320C2XXDSP的主要特點
　　　1.6.1 TMS320係列
　　　1.6.2 TMS320C2XX的主要特點
　　本章思考題
　第2章 C2XX硬件組成與體係結構
　　2.1 概述
　　2.2 C2XX的硬件組成
　　　2.2.1 中央處理單元（CPU）
　　　2.2.2 存儲器和I／O空間
　　　2.2.3 片內外圍
　　2.3 C2XX的總綫結構
　　2.4 引腳和信號說明
　　　2.4.1 邏輯掃描電路
　　　2.4.2 C203和F206芯片的封裝
　　　2.4.3 C203和F206信號描述
　　本章思考題
　第3章 C2XX中央處理單元與程序控製
　　3.1 概述
　　3.2 輸入定標部分
　　3.3 乘法部分
　　　3.3.1 乘法器
　　　3.3.2 乘積定標移位器
　　3.4 中央算術邏輯部分
　　　3.4.1 中央算術邏輯單元（CALU）
　　　3.4.2 纍加器
　　　3.4.3 輸齣數據定標移位器
　　3.5 輔助寄存器與狀態寄存器
　　　3.5.1 ARAU和輔助寄存器功能　　
　　　3.5.2 狀態寄存器ST。和ST1
　　3.6 程序地址生成與流水綫
　　　3.6.1 程序計數器（PC）
　　　3.6.2 堆棧（STACK）
　　　3.6.3 微堆棧（MSTACK）
　　　3.6.4 流水綫操作
　　3.7 轉移、調用和返迴
　　　3.7.1 無條件轉移、調用及返迴
　　　3.7.2 有條件轉移、調用和返迴
　　3.8 重復指令
　　3.9 中斷與中斷管理
　　　3.9.1 中斷操作的三個階段
　　　3.9.2 中斷錶
　　　3.9.3 可屏蔽中斷
　　　3.9.4 中斷標誌寄存器（IFR）
　　　3.9.5 中斷屏蔽寄存器（IMR）
　　　3.9.6 中斷控製寄存器（ICR）
　　　3.9.7 非屏蔽中斷
　　　3.9.8 中斷服務程序（ISR）
　　　3.9.9 中斷等待時間
　　3.10 復位操作
　　3.11 節能方式
　　本章思考題
　第4章 C2XX存儲空間與I／O空間
　　4.1 概述
　　4.2 存儲器和I／O空間概況
　　4.3 程序存儲器
　　4.4 數據存儲器
　……
　第5章 C2XX片內外設接口
　第6章 C2XX尋址試試和指令係統
應用篇
第7章 係統硬件應用
第8章 係統軟件應用
第9章 定點DSP數據格式及定標技術
0章 C2XX DSP開發工具與實驗平颱
1章 DSP專門實驗
附錄 習題參考答案
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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數字信號處理：理論、方法與工程實踐 數字信號處理（DSP）是信息科學的核心分支之一，它研究如何利用數字技術對模擬信號進行采樣、量化、編碼、存儲、運算和還原，從而實現信號的增強、壓縮、識彆、分析和控製等功能。隨著計算機技術、集成電路技術和通信技術的飛速發展，DSP已成為現代電子、通信、控製、圖像處理、語音識彆、生物醫學工程等領域不可或缺的關鍵技術。本書旨在係統地闡述數字信號處理的基本原理、核心算法、關鍵技術以及在實際工程中的應用，為相關領域的學生、研究人員和工程師提供一個全麵深入的學習平颱。 第一部分：數字信號處理基礎理論 本部分將從信號與係統的基本概念入手，為後續的學習奠定堅實的基礎。 第一章：信號與係統概述 信號的分類與錶示： 介紹連續時間信號與離散時間信號、周期信號與非周期信號、能量信號與功率信號、奇信號與偶信號等基本分類。探討信號的數學錶示方法，包括指數信號、正弦信號、階躍信號、衝激信號等。 係統的定義與分類： 闡述係統的基本概念，以及綫性時不變（LTI）係統、因果係統、穩定係統等重要分類。強調LTI係統在信號處理中的核心地位。 捲積和： 詳細介紹離散時間LTI係統的零狀態響應可以通過輸入信號與係統衝激響應的捲積和來計算。提供求解捲積和的圖解法和代數法，並解釋其物理意義。 連續時間LTI係統的捲積積分： 類比離散情況，介紹連續時間LTI係統的零狀態響應可以通過輸入信號與係統衝激響應的捲積積分來計算。 第二章：傅裏葉變換及其在信號分析中的應用 傅裏葉變換是分析信號頻譜特性的強大工具，是理解信號處理的關鍵。 連續時間傅裏葉變換（CTFT）： 詳細推導CTFT的定義，並分析其性質，如綫性性、時移性、頻移性、對稱性、能量守恒性等。通過一係列典型信號（如矩形脈衝、指數衰減信號、三角脈衝）的CTFT分析，加深對變換的理解。 傅裏葉級數（FS）： 針對周期信號，介紹傅裏葉級數的概念，以及如何將周期信號分解為一係列不同頻率的正弦或餘弦分量。解釋幅度譜和相位譜的概念，展示信號的頻域特性。 離散時間傅裏葉變換（DTFT）： 將傅裏葉變換的概念推廣到離散時間信號。分析DTFT的性質，並探討其與CTFT的聯係與區彆。 離散傅裏葉變換（DFT）： 介紹DFT，這是在計算機中進行數字信號處理的理論基礎。解釋DFT的定義，以及其作為DTFT在有限長信號上的離散化錶示。 快速傅裏葉變換（FFT）： 詳細闡述FFT算法的原理，重點介紹Cooley-Tukey算法，包括蝶形運算和按位反轉等概念。強調FFT極大地降低瞭DFT的計算復雜度，使其在實際應用中成為可能。 功率譜密度與能量譜密度： 介紹功率譜密度（PSD）和能量譜密度（ESD）的概念，用於描述信號在不同頻率上的能量或功率分布，對於信號的噪聲分析和濾波設計至關重要。 第三章：Z變換與係統分析 Z變換是分析離散時間係統頻率響應和穩定性的有力工具。 Z變換的定義與性質： 介紹Z變換的定義，並詳細闡述其重要性質，如綫性性、時移性、積分性、微分性、初值定理、終值定理等。 收斂域（ROC）： 詳細講解收斂域的概念，以及它與係統因果性、穩定性之間的關係。 逆Z變換： 介紹求解逆Z變換的方法，包括部分分式展開法、長除法和留數定理法。 離散時間LTI係統的係統函數： 定義係統函數H(z)，它是係統衝激響應的Z變換。利用係統函數可以方便地分析係統的頻率響應、相位響應和穩定性。 係統穩定性分析： 基於係統函數H(z)的極點位置，判斷離散時間LTI係統的穩定性。 頻率響應： 闡述離散時間LTI係統的頻率響應H(e^jω)，它是係統在不同頻率下的增益和相位特性。 第二部分：數字濾波器設計與實現 數字濾波器是DSP中最核心的應用之一，用於選擇或抑製特定頻率的信號成分。 第四章：無限衝激響應（IIR）濾波器 IIR濾波器以其結構簡單、計算量小的優點在許多應用中得到廣泛使用。 IIR濾波器設計基本思想： 介紹利用連續時間濾波器（如Butterworth、Chebyshev、Elliptic濾波器）通過復變量變換（如雙綫性變換）映射到離散時間域。 Butterworth濾波器設計： 闡述Butterworth濾波器的特性（通帶內平坦，過渡帶平坦），並介紹其設計步驟，包括確定濾波器階數、截止頻率，以及利用雙綫性變換將原型模擬濾波器轉換為數字濾波器。 Chebyshev濾波器設計（I型和II型）： 介紹Chebyshev濾波器的特性（通帶或阻帶內有紋波，過渡帶更陡峭），並闡述其設計方法。 Elliptic濾波器設計： 介紹Elliptic濾波器的特性（通帶和阻帶都有紋波，但過渡帶最陡峭），並說明其設計原理。 IIR濾波器結構： 介紹直接型、規範型（級聯型、並聯型）等IIR濾波器實現結構，並分析其計算量和量化誤差特性。 第五章：有限衝激響應（FIR）濾波器 FIR濾波器具有綫性相位特性，在要求相位失真小的應用中具有優勢。 FIR濾波器設計基本思想： 介紹FIR濾波器的衝激響應是有限長的，其輸齣僅取決於當前和過去的輸入。 窗函數法設計FIR濾波器： 介紹如何通過對理想濾波器的衝激響應截斷來實現FIR濾波器。討論不同窗函數（矩形窗、Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗、Kaiser窗）的特性及其對濾波器性能的影響。 頻率采樣法設計FIR濾波器： 介紹通過指定濾波器在特定頻率點的幅度和相位來設計FIR濾波器。 優化設計法（Parks-McClellan算法）： 闡述Parks-McClellan算法（也稱為Remez-Exchange算法）的基本原理，它通過迭代優化設計齣在特定頻帶內具有最小最大紋波的FIR濾波器。 FIR濾波器結構： 介紹直接型、轉置型、級聯型等FIR濾波器實現結構，並分析其優點。 綫性相位FIR濾波器： 重點介紹具有綫性相位特性的FIR濾波器，分析其設計方法和應用，如避免相位失真。 第三部分：現代數字信號處理技術與應用 本部分將深入探討更高級的DSP技術，並結閤實際應用場景進行分析。 第六章：多速率信號處理 多速率信號處理研究在不同采樣率之間進行信號轉換的技術，在通信、音頻和圖像處理中有廣泛應用。 上采樣與插值： 介紹上采樣（插值）的概念，以及如何通過零填充和插值濾波器提高信號的采樣率。 下采樣與抽取： 介紹下采樣（抽取）的概念，以及如何通過抽取濾波器降低信號的采樣率。 多速率濾波器組： 介紹更復雜的濾波器組結構，如子帶編碼和解碼，並討論其在信號壓縮和分析中的應用。 應用實例： 舉例說明多速率信號處理在數據傳輸、語音編碼、圖像壓縮等領域的應用。 第七章：自適應信號處理 自適應信號處理研究能夠根據輸入信號的統計特性自動調整自身參數的係統。 自適應濾波器的基本原理： 介紹自適應濾波器的工作流程：輸入信號、輸齣信號、期望信號，通過代價函數和學習算法來更新濾波器權值。 最小均方（LMS）算法： 詳細推導LMS算法的原理，並分析其收斂性、收斂速度和計算復雜度。 遞歸最小二乘（RLS）算法： 介紹RLS算法，與LMS算法相比，RLS算法收斂速度更快，但計算復雜度更高。 自適應濾波器的應用： 重點介紹自適應濾波器的典型應用，如噪聲消除、迴聲消除、信號均衡、盲分離等。 第八章：數字信號處理在通信係統中的應用 通信係統是DSP最活躍的應用領域之一。 調製與解調： 介紹數字調製技術（如ASK、FSK、PSK、QAM）及其在DSP中的實現。 信道編碼與解碼： 介紹糾錯碼（如海明碼、捲積碼、Turbo碼、LDPC碼）的基本原理及其在DSP中的實現，用於提高通信的可靠性。 均衡技術： 討論信道失真對信號的影響，並介紹均衡器（如LMS均衡、RLS均衡）的設計與應用，以恢復失真的信號。 OFDM技術： 詳細介紹正交頻分復用（OFDM）技術，包括其原理、優點以及在現代無綫通信（如Wi-Fi、LTE）中的廣泛應用。 第九章：數字信號處理在圖像與語音處理中的應用 圖像和語音是信息傳遞的重要載體，DSP在這些領域發揮著關鍵作用。 數字圖像處理基礎： 介紹數字圖像的錶示、采樣與量化。 圖像增強與復原： 討論灰度變換、空間域濾波（如平滑、銳化）、頻率域濾波等圖像增強技術。介紹圖像復原方法，如逆濾波、維納濾波。 圖像壓縮： 介紹無損壓縮（如Huffman編碼、LZW編碼）和有損壓縮（如DCT、JPEG壓縮）的基本原理。 數字語音信號處理： 介紹語音信號的産生機製、時域和頻域特性。 語音編碼： 介紹不同類型的語音編碼器（如PCM、ADPCM、CELP），以及其在降低數據率和保持語音質量方麵的作用。 語音識彆與閤成： 簡要介紹語音識彆和語音閤成的基本技術原理。 第十章：DSP硬件實現與實時處理 理解DSP算法如何在硬件上實現，並滿足實時性要求至關重要。 DSP處理器架構： 介紹典型的DSP處理器（如TI C6000係列、ARM Cortex-M係列）的架構特點，包括哈佛結構、指令集、流水綫、DMA等。 浮點運算與定點運算： 討論浮點運算和定點運算的優缺點，以及在DSP設計中的權衡。 量化誤差與溢齣： 分析數字信號處理過程中由於有限字長帶來的量化誤差和溢齣問題，並介紹減小這些誤差的技術，如抖動、比例量化。 實時處理的關鍵技術： 討論如何通過算法優化、硬件加速、多任務並行等技術來實現實時信號處理。 嵌入式DSP係統設計： 簡要介紹如何構建完整的嵌入式DSP係統，包括硬件選型、軟件開發、調試與優化。 結語 本書力求從理論到實踐，係統地講解數字信號處理的各個方麵，涵蓋瞭從基礎概念到前沿技術的演進。通過學習本書，讀者不僅能掌握數字信號處理的核心理論和算法，更能理解這些技術如何在實際工程中得到應用，從而為解決復雜的信息處理問題提供強大的工具和方法。數字信號處理領域仍在不斷發展，本書旨在為讀者打下堅實的基礎，激勵大傢在未來的探索與創新中，不斷突破技術瓶頸，創造更多價值。

評分☆☆☆☆☆

我最近入手瞭一本據說很硬核的數字信號處理教材，這本書的封麵設計簡潔大氣，一看就是那種沉下心來做學問的風格。我抱著極大的期待打開它，希望能係統地梳理一下我對高速DSP這塊知識的理解。拿到書的頭幾天，我主要是在翻閱它的目錄和前言，感受作者的敘事邏輯和全書的框架結構。從目錄的編排來看，作者似乎非常注重理論與實踐的結閤，章節的過渡設計得比較平滑，不像有些教材那樣生硬地把理論堆砌在一起，讓人讀起來有種“抽絲剝繭”的感覺。特彆是關於實時係統設計的章節，我感覺作者在其中花瞭大量的篇幅來探討如何在有限的資源和苛刻的時序要求下實現高效的算法。這本書的排版和字體選擇也很舒服，長時間閱讀也不會覺得眼睛很纍，這對於我們這些需要啃大部頭教材的學生來說，絕對是一個加分項。總體而言，初步印象是非常正麵的，它給人一種靠譜、紮實的學者風範，讓人相信這是一本值得投入時間和精力的參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，坦率地說，初看之下有些“學術味”過重，可能需要讀者有一定的數字信號處理基礎纔能迅速跟上節奏。它沒有過多地使用華而不實的比喻來解釋復雜的數學模型，而是直接深入到公式推導和算法細節之中。我尤其欣賞它在講解某些核心算法時，會追溯到最底層的硬件實現邏輯，這對於我們想從事底層開發工作的人來說，簡直是如獲至寶。我記得我曾經在學習某個特定濾波器設計時，在網上找瞭無數資料，但都隻是停留在理論層麵，而這本書似乎把“為什麼”和“怎麼做”緊密地結閤在瞭一起。比如，它對流水綫技術和並行處理在DSP中的應用講解得非常透徹，清晰地展示瞭如何通過硬件架構的優化來突破傳統串行處理的瓶頸。雖然初次閱讀時可能會感到吃力，需要反復琢磨，但一旦那些晦澀的概念被真正理解，那種豁然開朗的感覺是其他輕量級讀物無法給予的。這本書更像一位嚴謹的導師，它不會直接喂給你答案，而是引導你去探索證明的過程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用性是它最讓我感到驚喜的地方。我通常對那種隻停留在理論層麵，缺乏實際案例支撐的教材敬而遠之，但這本書明顯不是那種類型。盡管它的理論基礎打得非常堅實，但作者似乎深知，在工程領域，理論必須落地纔能産生價值。我注意到書中穿插瞭許多具體的應用場景，比如圖像處理中的快速傅裏葉變換加速、或者通信係統中關鍵的時頻分析模塊。這些案例不僅僅是簡單地展示瞭公式的應用，更重要的是，它們展示瞭在實際的係統設計中，工程師們是如何權衡性能指標、功耗和芯片資源限製的。這種“從理論到實踐再到係統優化”的完整閉環講解，對於我們這些希望將所學知識應用於實際項目的人來說，價值不可估量。它讓我開始思考，不僅僅是如何設計一個好的算法，更重要的是，如何用最快的速度、最少的資源在目標硬件上把它跑起來。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都令人印象深刻，它在某些特定領域的探討深入到瞭令人咋舌的地步。我發現作者對時鍾域交叉、跨流水綫數據同步這些看似微小卻能在係統中引發災難性錯誤的細節問題，都有著非常深刻的洞察和詳盡的描述。這體現瞭作者在實際項目經驗上的積纍，因為這些“邊角料”知識往往是教科書忽略，但卻是工程實踐中決定成敗的關鍵。比如，書中對於定點運算和浮點運算在高速係統中的精度損失與性能提升的對比分析，就做得非常細緻，而不是簡單地給齣一個優劣勢對比。讀到這些部分時，我感覺自己像是被帶到瞭一個資深工程師的案頭，看到瞭那些充滿瞭各種“黑魔法”和優化技巧的內部文檔。它不再是停留在基礎概念的重復，而是真正開始討論“如何把性能榨乾”的藝術。對於希望成為領域專傢的讀者來說，這種深度的挖掘是極其寶貴的。

評分☆☆☆☆☆

從整體的學習體驗來看，這本書給我一種非常“充實”的感覺，它不像某些教材那樣為瞭湊篇幅而加入大量重復性的內容，每一頁、每一段似乎都在傳遞新的信息或者深化已有的理解。它的章節間的邏輯銜接做得非常緊密，你會發現上一章的基礎知識是下一章高級技巧的必要前提。我個人更偏愛這種層層遞進的學習路徑，它強迫你必須把前一個知識點徹底搞懂，纔能有信心進入下一個更復雜的主題。雖然閱讀過程中需要頻繁地查閱相關的數學參考資料，但這恰恰是高質量技術書籍的特徵之一——它假設讀者有主動學習和探索的精神。這本書無疑為我搭建瞭一個非常堅固和全麵的高速DSP知識體係框架，我敢肯定，在未來幾年內，它都會是我書架上最常被翻閱的參考工具書，特彆是那些關於係統級優化和硬件加速的章節，絕對值得反復研讀和實踐驗證。