DSP控制器原理及应用(高等院校电子信息与电气学科特色教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张小鸣 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302185741

商品编码：29692829824

包装：平装

出版时间：2009-02-01

基本信息

书名:DSP控制器原理及应用(高等院校电子信息与电气学科特色教材)

定价：53.00元

售价：36.0元,便宜17.0元,折扣67

作者:张小鸣

出版社：清华大学出版社

出版日期：2009-02-01

ISBN：9787302185741

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.840kg

编辑推荐

内容提要

本文以TI（Texas Instruments，美国德州仪器公司）生产的TMS320C2000 的系列DSP芯片为主线、TMS320LF2407A芯片为例，全面介绍了TI2000系列DSP的硬件结构、接口技术、数值运算基础、指令系统、程序结构与设计方法、CC(Code Composer，代码生成器)集成开发环境、C编译器、DSP汇编语言与C语言混合编程规则、常用C语言函数库、典型数字信号处理算法——快速傅里叶换FFT、FIR数字滤波器、IIR数字滤波器的DSP实现方法等。详细介绍了TMS320C2xx及TMS320LF2407A芯片的CPU结构、TMS320LF2407A的中断系统、事件管理、ADC、SCI、SPI、CAN、通用I/O器、WD、PLL等丰富DSP集成外设模块的软硬件资源与编程方法，对选用DSP开发流程、结构合理、重点突出、内容翔实、通俗易懂，工程应用实例丰富。前10章附有习题与思考题，有助于教学与自学。
全书共分12章，章节安排符合DSP 开发流程、结构合理、重点突出、内容翔实、通俗易懂，工程应用实例丰富。前10章附有习题与思考题，有助于教学与自学。
本文可作为普通高等院校自动化、通信工程、电子信息、计算机应用等专业本科或专科学生的“DSP控制器原理及应用”课程教材，也可供大科技人员与研究生自学参考。

目录

章 DSP 概述
　1.1 DSP 概述
　　1.1.1 DSP 的两种含义
　　1.1.2 DSP 芯片组成的数字信号处理系统结构
　1.2 DSP 芯片的主要应用领域
　1.3 DSP 芯片的主要应用领域
　1.4 DSP 芯片的分类
　　1.4.1 按数据格式分类
　　1.4.2 按用途分类
　1.5 DSP 芯片的主要特点
　　1.5.1 高集成度
　　1.5.2 低功耗
　　1.5.3 高速度
　　1.5.4 开发工具更加完善
　1.6 DSP 芯片与单片机的关系
　　1.6.1 DSP 与 MCU
　　1.6.2 冯·诺伊曼结构与哈佛结构
　　1.6.3 CISC 与　RISC
　　1.6.4 DSP 与单片机融合技术
　　1.6.5 DSP 与 FPGA 融合技术
　　1.6.6 JTAG 仿真接口
　1.7 数值运算基础
　　1.7.1 二进制补码的定义
　　1.7.2 二进制补码运算规则
　　1.7.3 二进制补码运算溢出问题
　　1.7.4 小数点定标与 Q 表示法
　　1.7.5 二进制补码的真值
　　1.7.6 二进制浮点数表示法
　　1.7.7 二进制定点数位长扩展与符号扩展
　　1.7.8 十进制定点数与十进制实数的转换公式
　　1.7.9 16 位十进制定点数与 C 语言 int 型变量之间的转换
　习题与思考题
第2章 CPU 结构和存储器配置
　2.1 TMS320LF2407A DSP 结构
　　2.1.1 TMS320LF2407A 结构
　　2.1.2 TMS320LF2407A 引脚图
　　2.1.3 TMS320LF2407A 引脚功能
　2.2 TMS320LF2407A 总线结构框图
　　2.2.1 哈佛总线框图
　　2.2.2 多存储器存取与双存取 RAM
　2.3 TMS320LF2407A 内部结构
　　2.3.1 TMS320LF2407A CPU 功能模块结构
　　2.3.2 C2xx DSP 内核结构图
　　2.3.3 中央算术逻辑单元 CALU 及累加器 ACC
　　2.3.4 输入定标移位器
　　2.3.5 输出定标移位器
　　2.3.6 乘法器
　　2.3.7 辅助寄存器算术单元 ARAU 与当前 AR
　　2.3.8 状态寄存器 STO 和 ST1
　2.4 TMS320LF2407A 存储与 I/O 空间
　　2.4.1 存储器映射图
　　2.4.2 数据存储器与外设寄存器映射图
　　2.4.3 I/O 空间
　　2.4.4 外部程序存储器扩展技术
　　2.4.5 数据存储器扩展技术
　　2.4.6 I/O 空间扩展技术
　2.5 程序地址控制
　　2.5.1 程序地址生成器
　　2.5.2 硬堆栈与微堆栈
　习题与思考题
第3章 寻址方式与指令系统
　3.1 寻址方式
　　3.1.1 立即寻址方式
　　3.1.2 直接寻址方式
　　3.1.3 间接寻址方式
　3.2 指令系统
　　3.2.1 指令集分类与列表
　　3.2.2 汇编指令详解
　　3.2.3 汇编指令语法
　……
第4章 DSP 程序结构与设计方法
第5章 初始化配置与中断系统
第6章 通用数字输入引脚
第7章 事件管理器
第8章 ADC、SCI、SPI 外设模块
第9章 CAN 控制器
0章 数字信号处理算法的 DSP 实现
1章 DSP 在高爆开关微机保护系统中的应用
2章 TMS320LF240xA 引导 ROM 程序——协议与接口
参考文献

作者介绍

文摘

序言

数字信号处理器（DSP）核心技术与前沿实践 本书深入剖析数字信号处理器（DSP）这一现代电子工程领域的核心技术，从基本原理出发，逐步引导读者理解其工作机制、架构设计以及在实际应用中的强大能力。不同于市面上常见的理论堆砌或浅尝辄止的介绍，我们致力于提供一套系统、全面且极具实践指导价值的学习资源，旨在帮助读者建立扎实的DSP理论基础，并能灵活运用到复杂的工程设计与研发任务中。 第一部分：DSP原理精粹——筑牢技术根基 本部分是全书的基石，将DSP的精髓以清晰、严谨且易于理解的方式呈现。 数字信号处理基础回顾与DSP的缘起：我们会首先简要回顾数字信号处理（DSP）的基本概念，包括采样、量化、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等核心理论，为后续DSP的深入学习奠定必要的基础。在此基础上，我们将阐述为何需要专门的DSP器件，以及DSP在解决实时、高性能信号处理问题方面所扮演的关键角色，例如从早期通用微处理器在信号处理上的局限性，到ASIC的定制化成本高昂，DSP是如何应运而生，填补了这一关键技术空白。 DSP架构解析：硬件的智慧：DSP芯片之所以强大，源于其高度优化的硬件架构。本章节将详细解读DSP的核心组成部分，包括： 中央处理单元（CPU）：重点分析DSP的特有指令集（如MAC指令、饱和运算指令等）如何优化算术运算，以及其流水线执行机制如何提高指令吞吐量。我们将探讨不同DSP系列在CPU设计上的侧重点，例如TI C2000系列在电机控制上的专长，以及ARM+DSP异构架构带来的优势。 专用硬件加速器：DSP普遍集成有专用的硬件模块，用于加速信号处理中最耗时的运算。我们将深入讲解滤波器单元（FIR/IIR）、FFT硬件、DMA控制器等模块的工作原理、配置方式及其在具体算法实现中的作用。例如，如何利用硬件FFT模块在极短时间内完成频谱分析，如何通过DMA实现数据的高效搬运，减少CPU负担。 内存子系统：DSP的内存架构往往不同于通用微处理器，例如哈佛/改进哈佛架构，区分程序存储器和数据存储器，从而实现指令和数据的并行访问，显著提高效率。我们将分析其内部RAM、ROM、Cache以及外部存储接口（如SDRAM、Flash）的组织方式、访问时序以及数据存储的最佳实践，例如如何合理分配片内SRAM以实现零等待周期访问。 I/O接口与中断系统：详细介绍DSP与外部世界的交互方式，包括通用输入输出（GPIO）、串行通信接口（SPI, I2C, UART）、并行接口（Parallel Port）、以及高性能的ADC/DAC接口、CAN总线、以太网接口等。重点讲解中断系统的优先级、向量表、中断服务程序的编写，以及如何利用中断实现高效的事件响应和多任务协作。 DSP指令集与汇编编程：精雕细琢的效率：掌握DSP的指令集是实现高性能的关键。本章将深入讲解DSP的寻址模式、算术逻辑运算指令、位操作指令、跳转和子程序调用指令，以及最重要的MAC（Multiply-Accumulate）指令。我们将通过大量实例，展示如何使用汇编语言编写高效的DSP算法，例如优化FIR滤波器、FFT算法的实现，并对比汇编与高级语言在性能上的差异，指导读者在何种情况下选择汇编进行优化。 DSP软件开发工具链：从代码到实物：高效的开发工具是DSP项目成功的保障。我们将全面介绍典型的DSP软件开发环境，包括： 集成开发环境（IDE）：如TI CCS, Keil MDK, IAR Embedded Workbench等，讲解其项目管理、代码编辑、编译链接、仿真调试等功能。 编译器与链接器：深入理解编译器的优化选项，链接器脚本的编写，以及如何控制代码和数据的内存布局，以最大化DSP的性能和资源利用率。 调试器与仿真器：详细介绍硬件仿真器（如XDS系列）、JTAG接口的工作原理，以及如何在仿真环境中进行断点设置、单步执行、变量查看、内存监视和性能分析，从而快速定位和解决问题。 DSP库函数与驱动程序：介绍DSP厂商提供的标准库（如Math DSP Library, ControlSUITE等）以及如何使用和移植通用的驱动程序，提高开发效率，避免重复造轮子。 第二部分：DSP应用实践——解锁无限可能 在掌握了DSP的核心原理后，本部分将带领读者进入实际应用领域，通过丰富的案例分析和项目实践，将理论知识转化为解决实际问题的能力。 高性能数字滤波器设计与实现： FIR和IIR滤波器：详细讲解FIR和IIR滤波器的理论设计方法，包括窗函数法、频率采样法、冲激响应不变法、双线性变换法等，并指导如何根据性能指标（如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度）选择合适的滤波器类型和设计参数。 DSP上的高效实现：重点在于如何利用DSP的MAC指令、流水线和硬件加速器，实现高性能、低功耗的滤波器。我们将对比不同实现方式（如直接型、标准型、正则型）的优劣，并给出针对特定DSP架构的优化技巧，例如对全系数进行预处理，利用回溯（Loopback）机制减少指令延迟。 快速傅里叶变换（FFT）算法及其应用： FFT理论回顾：简要回顾DFT的计算复杂度，以及FFT如何通过蝶形运算显著降低计算量。 DSP上的FFT实现：讲解不同FFT算法（如Cooley-Tukey算法）的DSP实现策略，包括如何处理输入数据的比特反转（Bit-Reversal）问题，如何优化蝶形运算以充分利用DSP的并行处理能力。 典型应用场景：深入探讨FFT在频谱分析（如音频、通信信号）、信号解调、相关计算、卷积计算等领域的实际应用，并展示如何利用DSP的FFT硬件加速器实现实时频谱分析。 电机控制领域的DSP应用：电机控制是DSP最核心的应用领域之一。 变频控制原理：讲解矢量控制（FOC）、直接转矩控制（DTC）等先进电机控制算法的基本原理。 DSP在电机控制中的作用：详细阐述DSP如何通过高精度ADC采集电流、电压，通过PWM输出控制功率器件，并利用其高速运算能力实时执行复杂的控制算法。我们将分析DSP在伺服驱动、无刷直流电机控制、步进电机控制等方面的具体实现细节，并介绍TI C2000系列等专用DSP在这一领域的优势。 通信系统中的DSP技术： 调制解调技术：讲解ASK, FSK, PSK, QAM等基本调制解调方式，以及DSP在这些过程中的核心作用，例如载波恢复、符号定时恢复、相干解调等。 软件无线电（SDR）：介绍SDR的基本概念，以及DSP如何通过软件实现传统硬件实现的信号处理功能，从而实现通信系统的灵活性和可重构性。 DSP在通信收发器中的应用：分析DSP在基带信号处理、信道编码/解码、滤波、同步等关键环节的应用，并探讨如何利用DSP实现高速数据传输和复杂的通信协议。 音频与图像信号处理中的DSP： 音频处理：讲解DSP在数字音频编解码（如MP3, AAC）、回声消除、降噪、混响、均衡器等音频效果处理中的应用。 图像处理：介绍DSP在图像滤波（如高斯滤波、Sobel算子）、边缘检测、特征提取、图像压缩等基本图像处理任务中的应用。虽然GPU在复杂图像处理方面更具优势，但DSP在嵌入式设备和实时性要求高的场景下仍有重要价值。 嵌入式系统中的DSP集成与优化： DSP与微控制器（MCU）的协同工作：分析DSP如何与MCU配合，例如MCU负责系统控制、外设管理，DSP负责核心的信号处理任务，形成高效的异构系统。 功耗优化与实时性保障：在嵌入式应用中，功耗和实时性是关键的性能指标。本章将探讨DSP的低功耗模式、动态功耗管理技术，以及如何通过算法优化、硬件加速和高效的软件设计来满足严格的实时性要求。 总结与展望 本书的编写力求将严谨的理论与鲜活的实践相结合，通过深入剖析DSP的工作原理，系统阐述其核心技术，并辅以大量的应用实例，旨在为广大电子信息与电气工程领域的学生、研究人员和工程师提供一份不可多得的学习指南。我们坚信，对DSP技术的深刻理解和熟练掌握，将是应对未来电子信息技术飞速发展，解决复杂工程问题的强大武器。通过本书的学习，读者将不仅能构建坚实的理论基础，更能获得解决实际工程问题的能力，为在各自的研究和工作领域取得更大成就奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我主要是在一个嵌入式项目调试的间隙接触这本书的，当时急需弄清楚某个特定滤波器在实时系统中的性能瓶颈到底出在哪里。这本书在处理实时性问题时，展现出了极强的实战指导意义。它没有仅仅停留在理论上的“理想”模型，而是深入探讨了定点运算对算法精度的影响，以及如何根据不同的硬件资源（比如DSP芯片的流水线结构）来优化代码。我记得有一段关于CORDIC算法在角度解算中的优化技巧，书里给出的伪代码示例非常清晰，直接拿过去就能对照修改。这才是真正有价值的内容，不是那种只适合在象牙塔里讨论的纯数学证明。对于我们这些需要把算法落地到硬件上的工程师来说，这种“从理论到实践”的桥梁构建得尤为重要，让我少走了不少弯路，效率提升是显而易见的。

评分☆☆☆☆☆

从排版和印刷质量来看，这本书的成本控制显然是做得比较到位，这对于学生群体来说是个好消息，定价应该会相对合理。然而，纸张的选择上稍微有些遗憾，长时间阅读下来，眼睛容易感到疲劳。不过，瑕不掩瑜，内容上的扎实足以弥补这些小小的硬件缺陷。我尝试对比了手头其他几本国外引进的经典教材，它们在理论深度上或许各有千秋，但在对国内工程标准的兼容性和特定领域（比如电力电子接口）的关注度上，明显不如这本本土化的教材贴心。它更懂得国内工程师在项目推进中真正卡在哪里，提供的解决方案也更具针对性和操作性，这点是它最大的市场竞争力所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，坦率地说，有些朴实得过头了，甚至有点让人提不起精神。拿到手的时候，第一印象就是“啊，又是一本厚重的教科书”。不过，一旦翻开目录，那种对传统教材的刻板印象就开始慢慢瓦解了。它没有试图用花哨的图表或过于前卫的排版来吸引人，而是扎扎实实地把内容堆砌在纸面上。我特别欣赏它在章节安排上的逻辑性，从最基础的数字信号处理理论入手，循序渐进地过渡到具体控制系统的设计与实现。尤其是关于限域算法和变换域滤波的那几个章节，作者的讲解非常到位，不是那种只停留在公式推导的层面，而是紧密结合实际应用场景来阐述原理，读起来不觉得枯燥。虽然初看起来篇幅巨大，但阅读体验是流畅的，不像有些教材那样让人感觉知识点之间是割裂的。这种对知识体系的整体把握能力，在很多同类书籍中是很难得的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度是毋庸置疑的，但真正让我感到惊喜的是它对“应用”二字的诠释。很多教材在讲完原理后，会草草收尾或者给一些过于简化的例子，但这里不同。它用了大量的篇幅去剖析各种工业场景下的具体案例，比如电机伺服控制中的电流环设计，或者高速通信系统中信道均衡的实现。这些案例的复杂度是贴近真实工作环境的，远超一般的课程设计水平。我尤其对其中关于高阶自适应滤波器的章节印象深刻，作者不仅讲解了LMS算法的变种，还对比了它们在噪声抑制和收敛速度上的差异，最后还给出了在特定噪声模型下的参数调优建议。这种事无巨细的分析，让这本书不仅仅是一本工具书，更像是一本经验丰富的导师的备忘录。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者群似乎是一个跨学科的团队，这一点从行文风格的微妙变化中可以察觉出来。前几章的数学推导非常严谨，措辞也偏向于学术论文的风格；而到了后半部分，尤其是在系统级联和软件实现章节，语言明显变得更加口语化和指导性强，更像是一位资深项目经理在分享心得。这种风格的切换，恰好吻合了读者从“理解概念”到“解决问题”的认知转变过程。我特别喜欢它在总结部分会用一个“工程实现要点”的小栏目，用项目管理的视角提炼出最关键的几条注意事项，避免读者在实际操作中因为忽略了某个小细节而导致整个系统崩溃。这本教材在知识的广度和解决问题的深度之间，找到了一个非常巧妙的平衡点。