正版芊高速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)97873021 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
• 數字信號處理
• 高速DSP
• 原理
• 應用
• 實驗
• 教程
• 電子信息
• 電氣學科
• 教材
• 97873021

店鋪： 溫文爾雅圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302197539

商品編碼：29400784881

包裝：平裝

齣版時間：2009-05-01

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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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高速數字信號處理（DSP）原理、應用與實驗教程：深度解析與實踐指南 引言 數字信號處理（DSP）作為現代電子信息科學的核心基石，其發展速度和應用廣度正以前所未有的態勢拓展。尤其是在通信、雷達、醫療成像、消費電子等領域，對信號處理的速度和效率提齣瞭更高的要求。高速DSP技術應運而生，成為突破傳統信號處理瓶頸的關鍵。本教程旨在為高等院校電子信息與電氣工程專業的學生及相關領域的科研和工程技術人員，提供一套全麵、深入且極具實踐價值的高速DSP理論知識與實驗操作指南。我們將從DSP的基礎理論齣發，逐步深入到高速DSP的核心技術，並結閤豐富的實際應用案例和詳細的實驗步驟，幫助讀者掌握高速DSP的設計、實現與優化方法，從而在快速發展的技術浪潮中立於不敗之地。 第一部分：DSP基礎理論迴顧與升華 在深入探討高速DSP之前，對數字信號處理的基礎概念進行係統迴顧是必不可少的。本部分將從以下幾個方麵展開： 信號的離散化與量化： 詳細闡述模擬信號如何通過采樣和量化轉換為數字信號，包括采樣定理（Nyquist-Shannon采樣定理）的原理、過采樣與欠采樣技術，以及量化誤差的産生與抑製。我們將討論不同量化方式（如均勻量化、非均勻量化）的優缺點，為後續理解高速DSP中的精度問題奠定基礎。 數字信號的錶示與變換： 深入解析數字信號的時域、頻域錶示，重點介紹傅裏葉變換（DFT）、離散傅裏葉變換（FFT）的原理、性質及其在信號分析中的重要作用。我們將對比不同DFT算法的計算復雜度，並為引齣高速DSP的FFT優化算法埋下伏筆。此外，還將介紹Z變換及其逆變換，用於分析離散時間係統的穩定性與頻率響應。 數字濾波器設計： 係統梳理IIR（無限衝激響應）和FIR（有限衝激響應）濾波器設計理論。詳細講解Butterworth、Chebyshev、Elliptic等經典IIR濾波器設計方法，以及窗函數法、頻率采樣法、最優逼近法等FIR濾波器設計技術。我們將討論濾波器設計的性能指標（如通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度）之間的權衡，並初步探討濾波器係數的計算與優化。 綫性時不變（LTI）係統分析： 深入講解LTI係統的捲積、係統函數、頻率響應等概念。通過分析係統的階躍響應、衝激響應，理解係統對信號的濾波作用。我們將討論係統的穩定性和因果性條件，為理解DSP算法的實際實現提供理論支撐。 第二部分：高速DSP的核心技術解析 本部分將聚焦於高速DSP的關鍵技術，探討如何通過算法優化、硬件加速等手段提升信號處理的速度和效率。 高效FFT算法： 鑒於FFT在信號處理中的核心地位，本節將詳細講解各種高效FFT算法，包括Cooley-Tukey算法（按時間抽選、按頻率抽選）、蝶形運算的原理與實現，以及混閤基FFT、並行FFT等優化技術。我們將分析不同FFT算法的計算量和存儲需求，並提供實際的算法實現技巧，以應對大數據量的實時處理需求。 多率信號處理（Multirate Signal Processing）： 介紹上采樣（插值）和下采樣（抽取）的技術，以及它們在改變信號采樣率方麵的應用。深入講解多率信號處理的濾波器組（Filter Banks）理論，包括QMF（正交鏡像濾波器）、PQMF（完美重構濾波器組）等。我們將分析多率信號處理在數據壓縮、高效濾波和通信係統中的應用，以及相關的計算效率提升方法。 自適應信號處理： 探討能夠根據輸入信號的變化自動調整其性能的自適應信號處理技術。詳細介紹LMS（最小均方）算法、RLS（遞歸最小二乘）算法等，分析它們的收斂速度、計算復雜度以及在噪聲消除、信號均衡、信道估計等領域的應用。我們將討論自適應濾波器的結構和參數選擇，以及提高其魯棒性的方法。 分布式信號處理： 隨著傳感器網絡和分布式計算的興起，分布式信號處理技術變得越來越重要。本節將介紹分布式信號處理的基本概念，包括分布式狀態估計、分布式濾波等。我們將探討如何利用網絡中的多個節點協同處理信號，以應對單點處理的局限性，並實現更高的處理能力和容錯性。 第三部分：高速DSP的體係結構與硬件實現 高速DSP的性能提升離不開高效的硬件平颱和優化的體係結構。本部分將深入探討相關的硬件實現細節。 DSP處理器架構： 詳細介紹主流DSP處理器的架構特點，包括哈佛架構、VLIW（超長指令字）架構、SIMD（單指令多數據流）指令集等。分析DSP處理器在乘纍加（MAC）單元、流水綫、緩存等方麵的設計如何實現高速運算。我們將對比不同DSP廠商（如Texas Instruments, Analog Devices, NXP）的産品特點，幫助讀者理解不同平颱的優勢與劣勢。 FPGA在高速DSP中的應用： 探討現場可編程門陣列（FPGA）在高速DSP中的獨特優勢。詳細講解如何利用FPGA的並行處理能力和靈活的硬件邏輯實現高性能的DSP算法。我們將介紹HDL（硬件描述語言）在FPGA設計中的應用，並討論Verilog/VHDL語法，以及如何將DSP算法映射到FPGA硬件。 專用集成電路（ASIC）設計： 介紹ASIC在特定高速DSP應用中的優勢，包括最高性能、最低功耗和最小尺寸。我們將簡要介紹ASIC的設計流程，包括邏輯綜閤、布局布綫、物理驗證等。雖然ASIC設計周期長、成本高，但對於量産且性能要求極緻的應用，ASIC是理想的選擇。 高性能計算與並行處理： 探討利用GPU（圖形處理器）、多核CPU等通用高性能計算平颱加速DSP算法。介紹CUDA、OpenCL等並行計算框架，以及如何將DSP算法移植到這些平颱上實現加速。我們將分析不同硬件平颱的並行計算能力和適用場景。 第四部分：高速DSP的典型應用與實踐 理論知識的掌握需要通過實際應用來檢驗和鞏固。本部分將選取幾個典型的、具有代錶性的高速DSP應用領域，進行深入剖析，並結閤實驗提供實踐指導。 通信係統中的高速DSP： OFDM（正交頻分復用）技術： 詳細講解OFDM的原理，包括IFFT/FFT在OFDM調製/解調中的作用，以及循環前綴（CP）的應用。我們將分析OFDM在4G/5G通信、Wi-Fi等領域的重要性，並探討其高速處理的挑戰。 信道編碼與解碼： 介紹Turbo碼、LDPC碼等現代高效信道編碼技術，分析其在通信係統中的糾錯能力。我們將探討這些編碼算法的迭代譯碼過程，以及在高速DSP處理器上的實現復雜度。 軟件定義無綫電（SDR）： 講解SDR的概念，以及如何利用高速DSP和FPGA實現靈活、可重構的無綫通信係統。我們將分析SDR在通信協議更新、多模支持等方麵的優勢。 雷達與聲納信號處理： 脈衝壓縮： 介紹脈衝壓縮的原理，以及如何利用匹配濾波實現距離分辨率的提升。我們將探討在高速DSP平颱上實現大帶寬信號的匹配濾波。 多普勒處理： 講解多普勒效應及其在目標速度測量中的應用。我們將分析FFT在多普勒頻譜分析中的作用，以及如何實現動目標顯示（MTI）和脈衝多普勒（PD）雷達。 波束形成： 介紹波束形成技術在雷達和聲納中的應用，包括數字波束形成（DBF）的原理。我們將分析如何利用DSP對陣列信號進行加權和求和，以實現方嚮圖的控製。 圖像與視頻處理： 圖像濾波與增強： 介紹高斯濾波、中值濾波、Sobel算子等經典圖像處理算法，以及它們在DSP處理器上的實現。我們將探討如何利用並行處理能力加速二維捲積運算。 圖像壓縮： 講解JPEG、MPEG等圖像/視頻壓縮標準的原理，包括離散餘弦變換（DCT）的應用。我們將分析DCT的計算過程，以及如何在DSP平颱上高效實現。 目標檢測與跟蹤： 介紹基於DSP的實時目標檢測與跟蹤算法，如背景減除法、光流法等。我們將討論如何利用DSP的計算能力實現視頻流的實時分析。 醫療與生物信號處理： 心電圖（ECG）與腦電圖（EEG）分析： 介紹ECG/EEG信號的特點，以及如何利用DSP進行濾波、特徵提取和模式識彆。我們將討論噪聲去除和基綫漂移校正等關鍵技術。 醫學成像： 簡要介紹超聲、MRI等醫學成像技術中涉及的信號處理環節。我們將強調高速DSP在圖像重建和後處理中的作用。 第五部分：高速DSP實驗與實踐指導 本教程將提供一係列精心設計的實驗，涵蓋上述理論知識和應用案例，幫助讀者將理論轉化為實踐。 實驗環境搭建： 指導讀者搭建DSP開發環境，包括硬件平颱（如DSP開發闆、FPGA開發闆）、軟件工具鏈（如IDE、編譯器、仿真器）的安裝與配置。 基礎DSP算法實驗： FFT/IFFT算法實現與性能分析： 在DSP處理器上實現不同FFT算法，並分析其計算時間和資源消耗。 數字濾波器設計與實現： 利用DSP工具箱或手工編寫代碼，設計並實現FIR和IIR濾波器，並通過實驗驗證其濾波效果。 多率信號處理實驗： 實現上采樣和下采樣操作，並設計級聯濾波器組，驗證其信號重構能力。 應用導嚮型實驗： OFDM調製解調係統仿真： 在MATLAB/Simulink或C/C++環境下，搭建OFDM通信係統仿真平颱，並將其移植到DSP硬件上進行驗證。 雷達脈衝壓縮實驗： 利用采集的雷達信號，在DSP上實現匹配濾波，觀察脈衝壓縮效果。 圖像濾波與邊緣檢測實驗： 將采集的圖像數據導入DSP，實現實時圖像濾波和邊緣檢測算法。 FPGA硬件加速實驗： FFT算法的FPGA實現： 利用HDL語言設計FFT IP核，並在FPGA上實現，觀察其並行處理能力。 DSP算法在FPGA上的加速： 將部分計算密集型的DSP算法移植到FPGA上，與CPU/DSP性能進行對比。 結論 高速DSP技術是當前電子信息和電氣工程領域最具活力的研究方嚮之一。本教程力求提供一套係統、全麵且具有深度和廣度的學習資源，幫助讀者不僅理解高速DSP的理論精髓，更能掌握實際應用中的設計與實現技巧。通過理論學習與動手實踐相結閤，我們希望能夠培養齣一批具備紮實理論基礎和卓越工程實踐能力的高速DSP人纔，為我國在相關高科技領域的自主創新和發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我第一感覺就是它的內容非常紮實，一看就是經過深思熟慮和精心編排的。書中的理論講解深入淺齣，對於DSP的原理部分，作者並沒有止步於概念的堆砌，而是花瞭大量篇幅去剖析其核心思想和數學模型，這對於我這樣希望徹底理解DSP底層邏輯的讀者來說，簡直是福音。書中給齣的公式推導過程清晰嚴謹，每一步都伴隨著詳細的解釋，讓我能很容易地跟上作者的思路，而不是被晦澀的數學符號嚇倒。更重要的是，這些理論講解並非空中樓閣，而是緊密結閤實際應用場景。比如，在講解FFT算法時，書中不僅給齣瞭算法的原理，還分析瞭其在信號濾波、頻譜分析等方麵的具體應用，並通過僞代碼的形式展示瞭算法的實現流程，這為我後續的實踐操作打下瞭堅實的基礎。而且，我驚喜地發現，書中對於一些容易混淆的概念，例如定點DSP和浮點DSP的區彆，以及它們的適用場景，都做瞭非常細緻的比較和分析，這在其他很多DSP教材中都很難見到。這種細緻入微的講解，讓我對DSP的理解更加全麵和深入。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是它提供瞭一個非常完整且體係化的DSP學習路徑。從最基礎的DSP係統結構和數據錶示，到高級的濾波器設計和算法實現，再到實際應用中的各種挑戰，書中幾乎涵蓋瞭DSP學習中的所有重要環節。作者在處理每個主題時，都展現齣瞭極高的專業素養和嚴謹的邏輯思維。例如，在講解數字信號濾波時，書中不僅僅列舉瞭FIR和IIR濾波器，還深入分析瞭它們的優缺點、設計方法和實際應用場景，並且提供瞭大量的對比分析和實例演示，這讓我能夠根據不同的需求選擇最閤適的濾波器。此外，書中的內容更新也比較及時，涉及瞭一些較新的DSP技術和發展趨勢，這對於想要跟上行業發展的我來說，非常有價值。這本書讓我對DSP的理解從“知其然”提升到瞭“知其所以然”，為我未來的學習和工作打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我之前嘗試過閱讀幾本關於DSP的書籍，但往往是理論過於枯燥，或者實驗部分過於簡單，難以真正激發我的學習熱情。然而，這本書恰恰在這兩個方麵找到瞭完美的平衡。作者在理論講解上，非常注重理論與實踐的聯係，將抽象的數學概念具象化，用生動的語言和清晰的圖示來闡釋復雜的DSP原理。我尤其欣賞書中對於一些關鍵算法的講解，比如TMS320係列DSP的指令集特性，以及如何利用這些特性來優化算法的執行效率，這些內容對於想要深入瞭解DSP硬件和軟件協同設計的讀者來說，是極其寶貴的。書中還涉及瞭一些DSP在嵌入式係統中的應用，比如實時控製係統和傳感器數據采集，這讓我看到瞭DSP在物聯網和智能硬件領域的廣闊前景。另外，書中的排版和設計也相當齣色，頁麵布局閤理，字體清晰易讀，這在一定程度上也提升瞭閱讀體驗。我感覺這本書不僅僅是一本技術教程，更像是一位經驗豐富的工程師在分享他的知識和經驗，讓我受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的驚喜在於其前瞻性和實踐性並存的風格。它沒有停留在枯燥的理論闡述，而是將DSP的強大能力通過一個個生動的案例展現在讀者麵前。書中的應用篇幅相當可觀，涵蓋瞭從簡單的信號處理到復雜的通信係統和圖像處理等多個領域，讓我充分感受到瞭DSP在現代科技中的核心作用。我特彆喜歡書中對於一些具體應用的分析，比如如何利用DSP實現高效的語音編碼和解碼，或者如何在嵌入式設備中構建高性能的信號處理單元。這些案例的講解不僅詳盡，而且非常貼閤實際工程需求，讓我能夠清晰地看到理論知識是如何轉化為實際産品的。此外，書中還對一些常用的DSP開發工具和平颱進行瞭介紹，這對於我們這些初學者來說，無疑是寶貴的指導。這本書讓我對DSP的學習不再感到迷茫，而是充滿瞭信心和動力，因為它教會瞭我如何去應用DSP，而不是僅僅去理解它。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實驗部分絕對是亮點中的亮點，可以說是為我們這些想把理論付諸實踐的學習者量身定做的。我印象最深刻的是，書中不僅僅是提供瞭幾個簡單的實驗，而是設計瞭一係列循序漸進的實驗項目，從最基礎的DSP數據采集和處理，到更復雜的音頻信號處理和通信係統仿真，每一個實驗都層層遞進，能夠有效地鞏固前一階段的理論知識。實驗代碼的提供非常完善，不僅有詳細的注釋，而且考慮到瞭不同平颱和編譯環境的兼容性，這極大地降低瞭實驗的門檻。我特彆喜歡書中對於實驗結果的分析和討論部分，作者會引導我們思考實驗現象背後的原因，並提齣進一步優化的建議，這讓我不僅僅是完成瞭實驗，更是學會瞭如何去分析和解決問題。舉個例子，在進行濾波器設計實驗時，書中提供瞭多種設計方法的對比，並且詳細講解瞭不同參數對濾波效果的影響，這讓我對濾波器設計有瞭更深刻的認識，不再是盲目套用公式。而且，書中還提供瞭一些實際應用案例的仿真，例如使用DSP實現一個簡單的語音識彆係統，這讓我看到瞭DSP在現實世界中的巨大潛力，也激發瞭我深入研究的興趣。