数字信号处理器技术原理与开发应用(第二版) 9787040286007 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王军宁 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040286007

商品编码：29424777469

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名：数字信号处理器技术原理与开发应用(第二版)

定价：43.10元

作者：王军宁

出版社：高等教育出版社

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787040286007

字数：

页码：

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.899kg

编辑推荐

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本书以美国德州仪器公司的数字信号处理器TMS320C254xDSP为代表，介绍数字信号处理器技术的基本概念、结构、实现及使用开发方法。全书共分十章。以DSP技术开发和系统开发为基础，结合当今嵌入式系统技术和计算机技术，注重与电子信息类专业基础课程的联系，讲述DSP的结构、特点、技术原理及系统开发。可作为大学本、专科生学习及实验、创新及工程设计之用，对于研究生及有关DSP技术开发人员也是十分有用的参考书。

内容提要

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本书系普通高等教育“十一五”*规划教材，以广为应用的美国德州仪器（TI）公司TMS320C54xDSP为典型代表，并结合*DSP器件和系统开发技术，介绍数字信号处理器（DSP）技术的基本概念、结构、实现、器件开发及系统开发方法。全书共分十章，章介绍了数字信号处理器技术的发展和特点。第二章介绍了当今各种不同的DSP器件结构和指标。第三章详细描述了C54xDSP的硬件结构和编程模型及与高速DSP的结构差异。第四章全面介绍了DSP指令及编程优化。第五章介绍了DSP各种开发工具及使用。第六章是TI DSP可视化集成开发环境CCS的介绍与使用。第七章介绍了TIDSP／BIOS的开发方法及使用。第八章是数字信号处理器软硬件设计与应用举例。第九章是现代数字信号处理技术系统开发方法与原理介绍（MATLAB／Simulink、CCS Link、DSP Builder、SOPC Builder等）。第十章是数字信号处理器技术开发与原理实验。全书以DSP技术开发和系统开发为基础，结合当今嵌入式系统技术和计算机技术，注重与电子信息类专业基础课程的联系，讲述DSP的结构、特点、技术原理及系统开发。可作为大学本、专科生学习及实验、创新及工程设计之用，对于研究生及有关DSP技术开发人员也是十分有用的参考书。

目录

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章 数字信号处理器技术综述第二章 现代数字信号处理器介绍第三章 C54x数字信号处理器结构第四章 C54x数字信号处理器程序设计开发基础第五章 C54x数字信号处理器开发工具第六章 C54x处理器可视化集成开发环境CCS第七章 DSP／BIOS嵌入式软件开发第八章 数字信号处理器软硬件设计与应用第九章 现代数字信号处理技术系统开发第十章 数字信号处理技术开发及原理实验指导附录参考文献

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：理论与实践》 概述 《数字信号处理：理论与实践》是一本系统阐述数字信号处理（DSP）基础理论、核心算法以及前沿应用的学习教材。本书旨在为读者提供扎实的理论基础，并结合丰富的实践案例，帮助他们深入理解DSP的强大威力，并能独立进行DSP系统的设计与开发。本书适合于电子工程、通信工程、计算机科学、自动化等相关专业的高年级本科生、研究生，以及从事DSP研究与开发的工程师和技术人员。 内容详述 本书共分为五个部分，循序渐进地引导读者掌握数字信号处理的各个方面。 第一部分：数字信号处理基础 本部分为全书的基石，详细介绍了数字信号处理的基本概念、数学工具以及关键理论。 数字信号与系统: 模拟信号与数字信号: 深入剖析了模拟信号的连续性与不连续性，以及数字信号的离散性和量化特性。讲解了模拟信号到数字信号的转换过程，包括采样、量化和编码，以及采样定理（奈奎斯特-香农采样定理）的原理和重要性，强调了采样频率选择的依据和潜在的失真问题（如混叠）。 离散时间信号: 介绍了常见的离散时间信号类型，如单位冲激信号（δ[n]）、单位阶跃信号（u[n]）、指数信号（a^n）、正弦信号（cos(ωn)）等，并分析了它们的性质（如奇偶性、周期性、能量与功率）。 离散时间系统: 定义了离散时间系统的基本概念，包括输入、输出、系统响应等。重点讲解了系统的基本性质： 因果性 (Causality): 讨论了系统的输出是否仅依赖于当前和过去的输入，以及其在实际应用中的意义。 稳定性 (Stability): 详细阐述了BIBO（有界输入，有界输出）稳定性判据，并介绍了充要条件，帮助读者理解系统失控的可能性。 线性 (Linearity): 解释了叠加原理（齐次性和可加性）在系统分析中的应用，以及线性时不变（LTI）系统的核心地位。 时不变性 (Time-invariance): 探讨了系统响应是否随时间平移而平移，并强调了LTI系统在DSP中的普遍性和重要性。 卷积: 详细介绍了离散卷积的定义、计算方法（图解法、公式法）及其在LTI系统分析中的核心作用。强调了卷积运算是描述LTI系统输入与输出之间关系的数学语言。 傅里叶变换及其在DSP中的应用: 傅里叶级数 (FS): 介绍了周期信号的傅里叶级数展开，分析了信号的频谱特性，理解了信号的频率成分。 傅里叶变换 (FT): 讲解了非周期信号的傅里叶变换，以及其与傅里叶级数的关系。深入分析了信号的时域和频域表示，理解了频谱泄漏、栅栏效应等概念。 离散时间傅里叶变换 (DTFT): 介绍了DTFT的概念，以及其在分析离散时间信号频谱中的应用。分析了DTFT的周期性，以及其与FT的关系。 离散傅里叶变换 (DFT): 详细阐述了DFT的概念、性质（线性、时移、频移、共轭对称性、帕塞瓦尔定理等），以及其作为计算机实现傅里叶变换的基础。分析了DFT的计算复杂度，为后续快速傅里叶变换（FFT）算法的引入奠定基础。 快速傅里叶变换 (FFT): 介绍了FFT算法的原理，重点讲解了Cooley-Tukey算法，并通过示例说明了FFT如何大幅度降低DFT的计算量，使其在工程实践中具有可行性。 Z变换: Z变换的定义与性质: 介绍了Z变换的定义，以及其在分析离散时间系统中的作用。讲解了Z变换的收敛域（ROC）概念，并分析了ROC对系统性质（如因果性、稳定性）的决定性影响。 逆Z变换: 介绍了计算逆Z变换的方法，包括长除法、部分分式展开法和留数定理法。 Z变换在系统分析中的应用: 阐述了如何利用Z变换来求解LTI系统的零输入响应和零状态响应，以及如何通过系统函数来分析系统的频率响应和稳定性。 第二部分：数字滤波器设计 本部分重点讲解了数字滤波器的设计原理与方法，这是DSP领域的核心内容之一。 滤波器基本概念: 滤波器的作用与分类: 解释了滤波器的基本功能（如去除噪声、提取信号特征），并根据频率响应将滤波器分为低通、高通、带通、带阻滤波器。 理想滤波器与实际滤波器: 对比了理想滤波器的特性与实际滤波器设计的挑战，如过渡带、阻带衰减、通带纹波等。 滤波器性能指标: 详细介绍了通带截止频率、阻带截止频率、过渡带宽、阻带衰减、纹波等关键性能指标，以及它们在滤波器设计中的重要性。 无限冲激响应 (IIR) 滤波器设计: IIR滤波器特点: 分析了IIR滤波器的高效性（系数少、计算量小）和潜在的稳定性问题。 模拟滤波器原型: 介绍了巴特沃斯、切比雪夫（I型和II型）、椭圆滤波器等经典的模拟滤波器原型，以及它们的幅频特性。 模拟域到数字域的转换: 详细讲解了双线性变换法、脉冲不变法等将模拟滤波器原型转换为数字滤波器的方法，并分析了不同方法的优缺点和适用范围。 IIR滤波器设计步骤: 提供了完整的IIR滤波器设计流程，包括确定滤波器规格、选择模拟原型、进行频率变换、数字域转换以及系数计算。 有限冲激响应 (FIR) 滤波器设计: FIR滤波器特点: 阐述了FIR滤波器 inherent 的稳定性、线性相位特性以及设计灵活性，但也面临系数多、计算量大的挑战。 线性相位FIR滤波器: 重点讲解了线性相位FIR滤波器的对称性条件，以及不同类型（Type I, II, III, IV）线性相位FIR滤波器的特性和设计要求，强调了线性相位在语音、图像处理等领域的优势。 窗函数法: 详细介绍了常用的窗函数，如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗、凯泽窗等，分析了它们的频谱泄漏特性和对滤波器性能的影响。 频率采样法: 介绍了利用DFT的频率采样点来设计FIR滤波器的原理。 最优逼近法 (Parks-McClellan算法): 深入讲解了Parks-McClellan算法（也称为Remez交换算法），并分析了其在设计性能最优的FIR滤波器方面的优越性，讨论了其迭代计算过程和收敛性。 第三部分：多速率信号处理 本部分介绍了多速率信号处理的概念、技术及其在通信、音频、图像等领域的广泛应用。 抽样率变化: 抽取 (Decimation): 详细讲解了抽取（降采样）的原理，包括抽取因子、滤波器设计（抗混叠滤波器）的重要性，以及抽取对信号频谱的影响。 插值 (Interpolation): 深入阐述了插值（升采样）的原理，包括插值因子、零填充、上采样器和插值滤波器，以及插值对信号频谱的影响。 多速率系统结构: 多速率信号处理的经典结构: 介绍了多速率信号处理中的基本结构，如polyphase结构，并分析了其在提高计算效率方面的优势。 应用案例: 探讨了多速率信号处理在变速率信号编码、数据压缩、模数/数模转换器设计等方面的应用。 第四部分：傅里叶分析的新进展与应用 本部分在DFT/FFT的基础上，进一步介绍了傅里叶分析的一些高级概念和应用。 短时傅里叶变换 (STFT): 讲解了STFT的原理，包括窗函数、滑动窗口、频谱图的生成，以及其在非平稳信号分析中的重要性。 小波变换 (Wavelet Transform): 介绍了小波变换的基本思想，与傅里叶变换的对比，以及多分辨率分析的优势。重点讲解了连续小波变换和离散小波变换（DWT），并介绍了小波在信号去噪、特征提取、图像压缩等领域的应用。 谱估计: 参数化谱估计: 介绍了AR模型、MA模型、ARMA模型等参数化模型，以及AR、MA、ARMA参数的估计方法（如Yule-Walker方程、Burg算法），并分析了参数化模型在谱估计中的优势与局限性。 非参数化谱估计: 复习了周期图法，并介绍了改进的周期图法（如Welch法），分析了它们的优缺点。 第五部分：数字信号处理的开发应用 本部分将理论知识与实际开发相结合，介绍DSP在各个领域的具体应用，并提供开发实践指导。 DSP硬件与开发平台: DSP处理器架构: 介绍了DSP处理器（如TI C6000系列、ADI SHARC系列）的特点，包括指令集、内存结构、外设接口等，强调了其为高速计算设计的优化。 开发工具链: 讲解了常用的DSP开发环境，如集成开发环境（IDE）、编译器、调试器、仿真器等，以及如何使用这些工具进行代码编写、编译、调试和部署。 DSP应用实例: 通信系统: 详细讲解了DSP在调制解调（QPSK、QAM）、信道编码、均衡、回声消除等通信信号处理中的应用。 音频处理: 介绍了DSP在音频编码（MP3、AAC）、音频解码、音频特效（混响、均衡）、语音识别、语音合成等方面的应用。 图像与视频处理: 阐述了DSP在图像滤波、边缘检测、特征提取、图像压缩（JPEG）、视频编码（H.264）等领域的应用。 控制系统: 介绍了DSP在电机控制、机器人控制、过程控制等领域中的应用，以及如何利用DSP实现高精度的实时控制。 生物医学信号处理: 讲解了DSP在心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）等生物医学信号的采集、分析和去噪中的应用。 嵌入式DSP系统设计: 系统级设计考虑: 讨论了在设计嵌入式DSP系统时需要考虑的因素，如功耗、实时性、成本、功耗和可扩展性。 软硬件协同设计: 强调了软件和硬件在DSP系统开发中的协同工作方式。 前沿技术展望: 机器学习与DSP的结合: 探讨了人工智能和机器学习在DSP领域的应用，如深度学习用于信号分类、特征提取等。 DSP在物联网 (IoT) 和5G通信中的作用: 介绍了DSP在低功耗IoT设备信号处理以及5G通信基站信号处理中的关键作用。 特色与亮点 理论与实践紧密结合: 本书不仅提供了严谨的理论推导，更辅以大量的工程实例和仿真分析，帮助读者将理论知识转化为实际技能。 深入浅出的讲解: 采用清晰的语言和直观的图示，逐步引导读者理解复杂的DSP概念，避免了过于抽象的数学描述。 丰富的示例代码: 针对关键算法和应用，提供了示例代码（可能以伪代码或某种特定语言描述，但重点在于逻辑），方便读者理解和移植。 覆盖面广: 从基础理论到前沿应用，本书内容全面，能够满足不同层次读者的学习需求。 强调工程思维: 注重培养读者的工程问题分析能力和解决能力，引导读者从实际需求出发进行DSP系统设计。 通过学习《数字信号处理：理论与实践》，读者将能够深刻理解数字信号的本质，熟练掌握数字滤波器的设计与实现，并能将DSP技术有效地应用于各种实际工程问题中，为未来的学术研究或职业发展打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

在学习DSP的过程中，我一直在寻找一本能够帮助我掌握开发工具的书，这本书在这方面做得非常出色。它详细介绍了目前主流的DSP开发环境，包括IDE的使用、编译器的配置、调试器的操作等等。我之前尝试过自己摸索，走了不少弯路，而这本书就像一个经验丰富的向导，一步一步地教会我如何有效地使用这些工具。书中关于交叉编译、仿真器调试、在线仿真等内容的讲解，对于我解决开发过程中遇到的各种问题非常有帮助。我特别关注关于性能分析和代码优化的章节，作者介绍了如何利用开发工具来监测程序的运行效率，以及如何根据分析结果对代码进行优化，从而充分发挥DSP的性能。这本书让我明白，掌握开发工具和掌握算法同样重要，甚至在实际项目中，效率更高、bug更少的开发流程才是关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常朴实，没有过多的华丽辞藻，而是专注于内容的讲解。作者用一种非常平易近人的方式，将复杂的DSP技术娓娓道来。我最喜欢的是书中那些“点拨”性的内容，比如在讲解某个难点时，作者会突然插入一些“注意”、“建议”或者“常见错误”，这些恰恰是我在学习过程中最容易遇到的问题，而且作者的建议总是非常中肯和实用。此外，这本书在章节的过渡上也处理得很好，读完一个章节，你会自然而然地被引导到下一个章节，整个学习过程非常流畅，不会感到生硬或突兀。这本书的排版也很舒服，行间距、字号都恰到好处，长时间阅读也不会感到疲劳。总而言之，这本书给我的感觉是，作者不仅仅是在传授知识，更是在分享经验，引导读者真正地掌握DSP技术，并将其应用于实际的开发中。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我最先感受到的是一种踏实感。书的装帧相当不错，纸张厚实，印刷清晰，封面设计也比较简洁大方，一看就属于那种值得放在书架上细细品读的学术著作。翻开目录，就能感受到作者在内容编排上的用心。从基础的数字信号处理理论，到DSP的硬件架构，再到具体的开发工具和实例，脉络非常清晰，循序渐进，对于我这种初学者来说，实在是太友好了。我尤其关注前面几章对基础理论的讲解，例如采样定理、量化误差、离散傅里叶变换等等，这些概念是DSP的核心，如果理解得不够透彻，后面的学习就会举步维艰。我发现这本书在讲解这些理论时，用了大量的图示和类比，把抽象的概念具象化，大大降低了理解难度。而且，作者并没有回避一些比较深奥的数学推导，但同时又能给出简明的解释，既保证了理论的严谨性，又照顾到了读者的接受能力。这一点是我在其他一些教材中很少见到的。这本书提供的参考文献也很丰富，对于想要深入研究某个具体方向的读者，无疑是提供了极好的指引。

评分☆☆☆☆☆

这本书在硬件架构的讲解上，让我印象深刻。我一直觉得DSP之所以强大，很大程度上是因为其专门设计的处理器架构，能够高效地执行信号处理算法。这本书没有仅仅停留在概念层面，而是深入到DSP的内部工作原理，比如其流水线技术、MAC单元、DMA控制器等等。作者通过分解不同的指令集和它们在硬件上的实现方式，让我对DSP的“快”有了更直观的认识。我还特别喜欢它关于内存管理和中断处理的章节，这些都是在实际开发中非常关键的技术点。书中的插图非常精细，将复杂的硬件结构图解得一目了然，让我能够很容易地将抽象的硬件概念与实际的电路图联系起来。作者还举例说明了不同型号DSP在架构上的差异，以及这种差异如何影响性能和功耗，这对于选择合适的DSP芯片进行项目开发非常有指导意义。读完这部分，我对DSP的“能”有了更深的理解，也为后续的学习打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书在实际开发应用方面的篇幅，可以说是我选择它的主要原因之一。理论知识固然重要，但如果不能转化为实际的开发成果，那这本书的价值就会大打折扣。我很惊喜地看到，这本书提供了非常多贴近实际应用的案例，涵盖了音频处理、图像处理、通信系统等多个领域。每一个案例都从需求分析、算法选择、硬件平台搭建，再到软件实现和性能调优，都有详细的讲解。我特别对其中关于滤波器设计和实现的章节很感兴趣，书里不仅讲解了理论上的各种滤波器类型（如FIR、IIR），还详细介绍了如何在DSP上进行高效的实现，包括定点运算和浮点运算的权衡，以及如何优化代码以提高运算速度。书中提供的代码示例也很有参考价值，虽然我还在学习阶段，但看得出来这些代码是经过精心编写的，既易于理解，又具有实际可用性。这本书让我觉得，DSP不再是遥不可及的高端技术，而是触手可及的开发工具。