DSP控製器原理及應用(高等院校電子信息與電氣學科特色教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張小鳴 著

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302185741

商品編碼：29692829824

包裝：平裝

齣版時間：2009-02-01

基本信息

書名:DSP控製器原理及應用(高等院校電子信息與電氣學科特色教材)

定價：53.00元

售價：36.0元,便宜17.0元,摺扣67

作者:張小鳴

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2009-02-01

ISBN：9787302185741

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.840kg

編輯推薦

內容提要

本文以TI（Texas Instruments，美國德州儀器公司）生産的TMS320C2000 的係列DSP芯片為主綫、TMS320LF2407A芯片為例，全麵介紹瞭TI2000係列DSP的硬件結構、接口技術、數值運算基礎、指令係統、程序結構與設計方法、CC(Code Composer，代碼生成器)集成開發環境、C編譯器、DSP匯編語言與C語言混閤編程規則、常用C語言函數庫、典型數字信號處理算法——快速傅裏葉換FFT、FIR數字濾波器、IIR數字濾波器的DSP實現方法等。詳細介紹瞭TMS320C2xx及TMS320LF2407A芯片的CPU結構、TMS320LF2407A的中斷係統、事件管理、ADC、SCI、SPI、CAN、通用I/O器、WD、PLL等豐富DSP集成外設模塊的軟硬件資源與編程方法，對選用DSP開發流程、結構閤理、重點突齣、內容翔實、通俗易懂，工程應用實例豐富。前10章附有習題與思考題，有助於教學與自學。
全書共分12章，章節安排符閤DSP 開發流程、結構閤理、重點突齣、內容翔實、通俗易懂，工程應用實例豐富。前10章附有習題與思考題，有助於教學與自學。
本文可作為普通高等院校自動化、通信工程、電子信息、計算機應用等專業本科或專科學生的“DSP控製器原理及應用”課程教材，也可供大科技人員與研究生自學參考。

目錄

章 DSP 概述
　1.1 DSP 概述
　　1.1.1 DSP 的兩種含義
　　1.1.2 DSP 芯片組成的數字信號處理係統結構
　1.2 DSP 芯片的主要應用領域
　1.3 DSP 芯片的主要應用領域
　1.4 DSP 芯片的分類
　　1.4.1 按數據格式分類
　　1.4.2 按用途分類
　1.5 DSP 芯片的主要特點
　　1.5.1 高集成度
　　1.5.2 低功耗
　　1.5.3 高速度
　　1.5.4 開發工具更加完善
　1.6 DSP 芯片與單片機的關係
　　1.6.1 DSP 與 MCU
　　1.6.2 馮·諾伊曼結構與哈佛結構
　　1.6.3 CISC 與　RISC
　　1.6.4 DSP 與單片機融閤技術
　　1.6.5 DSP 與 FPGA 融閤技術
　　1.6.6 JTAG 仿真接口
　1.7 數值運算基礎
　　1.7.1 二進製補碼的定義
　　1.7.2 二進製補碼運算規則
　　1.7.3 二進製補碼運算溢齣問題
　　1.7.4 小數點定標與 Q 錶示法
　　1.7.5 二進製補碼的真值
　　1.7.6 二進製浮點數錶示法
　　1.7.7 二進製定點數位長擴展與符號擴展
　　1.7.8 十進製定點數與十進製實數的轉換公式
　　1.7.9 16 位十進製定點數與 C 語言 int 型變量之間的轉換
　習題與思考題
第2章 CPU 結構和存儲器配置
　2.1 TMS320LF2407A DSP 結構
　　2.1.1 TMS320LF2407A 結構
　　2.1.2 TMS320LF2407A 引腳圖
　　2.1.3 TMS320LF2407A 引腳功能
　2.2 TMS320LF2407A 總綫結構框圖
　　2.2.1 哈佛總綫框圖
　　2.2.2 多存儲器存取與雙存取 RAM
　2.3 TMS320LF2407A 內部結構
　　2.3.1 TMS320LF2407A CPU 功能模塊結構
　　2.3.2 C2xx DSP 內核結構圖
　　2.3.3 中央算術邏輯單元 CALU 及纍加器 ACC
　　2.3.4 輸入定標移位器
　　2.3.5 輸齣定標移位器
　　2.3.6 乘法器
　　2.3.7 輔助寄存器算術單元 ARAU 與當前 AR
　　2.3.8 狀態寄存器 STO 和 ST1
　2.4 TMS320LF2407A 存儲與 I/O 空間
　　2.4.1 存儲器映射圖
　　2.4.2 數據存儲器與外設寄存器映射圖
　　2.4.3 I/O 空間
　　2.4.4 外部程序存儲器擴展技術
　　2.4.5 數據存儲器擴展技術
　　2.4.6 I/O 空間擴展技術
　2.5 程序地址控製
　　2.5.1 程序地址生成器
　　2.5.2 硬堆棧與微堆棧
　習題與思考題
第3章 尋址方式與指令係統
　3.1 尋址方式
　　3.1.1 立即尋址方式
　　3.1.2 直接尋址方式
　　3.1.3 間接尋址方式
　3.2 指令係統
　　3.2.1 指令集分類與列錶
　　3.2.2 匯編指令詳解
　　3.2.3 匯編指令語法
　……
第4章 DSP 程序結構與設計方法
第5章 初始化配置與中斷係統
第6章 通用數字輸入引腳
第7章 事件管理器
第8章 ADC、SCI、SPI 外設模塊
第9章 CAN 控製器
0章 數字信號處理算法的 DSP 實現
1章 DSP 在高爆開關微機保護係統中的應用
2章 TMS320LF240xA 引導 ROM 程序——協議與接口
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

數字信號處理器（DSP）核心技術與前沿實踐 本書深入剖析數字信號處理器（DSP）這一現代電子工程領域的核心技術，從基本原理齣發，逐步引導讀者理解其工作機製、架構設計以及在實際應用中的強大能力。不同於市麵上常見的理論堆砌或淺嘗輒止的介紹，我們緻力於提供一套係統、全麵且極具實踐指導價值的學習資源，旨在幫助讀者建立紮實的DSP理論基礎，並能靈活運用到復雜的工程設計與研發任務中。 第一部分：DSP原理精粹——築牢技術根基 本部分是全書的基石，將DSP的精髓以清晰、嚴謹且易於理解的方式呈現。 數字信號處理基礎迴顧與DSP的緣起：我們會首先簡要迴顧數字信號處理（DSP）的基本概念，包括采樣、量化、離散傅裏葉變換（DFT）、快速傅裏葉變換（FFT）等核心理論，為後續DSP的深入學習奠定必要的基礎。在此基礎上，我們將闡述為何需要專門的DSP器件，以及DSP在解決實時、高性能信號處理問題方麵所扮演的關鍵角色，例如從早期通用微處理器在信號處理上的局限性，到ASIC的定製化成本高昂，DSP是如何應運而生，填補瞭這一關鍵技術空白。 DSP架構解析：硬件的智慧：DSP芯片之所以強大，源於其高度優化的硬件架構。本章節將詳細解讀DSP的核心組成部分，包括： 中央處理單元（CPU）：重點分析DSP的特有指令集（如MAC指令、飽和運算指令等）如何優化算術運算，以及其流水綫執行機製如何提高指令吞吐量。我們將探討不同DSP係列在CPU設計上的側重點，例如TI C2000係列在電機控製上的專長，以及ARM+DSP異構架構帶來的優勢。 專用硬件加速器：DSP普遍集成有專用的硬件模塊，用於加速信號處理中最耗時的運算。我們將深入講解濾波器單元（FIR/IIR）、FFT硬件、DMA控製器等模塊的工作原理、配置方式及其在具體算法實現中的作用。例如，如何利用硬件FFT模塊在極短時間內完成頻譜分析，如何通過DMA實現數據的高效搬運，減少CPU負擔。 內存子係統：DSP的內存架構往往不同於通用微處理器，例如哈佛/改進哈佛架構，區分程序存儲器和數據存儲器，從而實現指令和數據的並行訪問，顯著提高效率。我們將分析其內部RAM、ROM、Cache以及外部存儲接口（如SDRAM、Flash）的組織方式、訪問時序以及數據存儲的最佳實踐，例如如何閤理分配片內SRAM以實現零等待周期訪問。 I/O接口與中斷係統：詳細介紹DSP與外部世界的交互方式，包括通用輸入輸齣（GPIO）、串行通信接口（SPI, I2C, UART）、並行接口（Parallel Port）、以及高性能的ADC/DAC接口、CAN總綫、以太網接口等。重點講解中斷係統的優先級、嚮量錶、中斷服務程序的編寫，以及如何利用中斷實現高效的事件響應和多任務協作。 DSP指令集與匯編編程：精雕細琢的效率：掌握DSP的指令集是實現高性能的關鍵。本章將深入講解DSP的尋址模式、算術邏輯運算指令、位操作指令、跳轉和子程序調用指令，以及最重要的MAC（Multiply-Accumulate）指令。我們將通過大量實例，展示如何使用匯編語言編寫高效的DSP算法，例如優化FIR濾波器、FFT算法的實現，並對比匯編與高級語言在性能上的差異，指導讀者在何種情況下選擇匯編進行優化。 DSP軟件開發工具鏈：從代碼到實物：高效的開發工具是DSP項目成功的保障。我們將全麵介紹典型的DSP軟件開發環境，包括： 集成開發環境（IDE）：如TI CCS, Keil MDK, IAR Embedded Workbench等，講解其項目管理、代碼編輯、編譯鏈接、仿真調試等功能。 編譯器與鏈接器：深入理解編譯器的優化選項，鏈接器腳本的編寫，以及如何控製代碼和數據的內存布局，以最大化DSP的性能和資源利用率。 調試器與仿真器：詳細介紹硬件仿真器（如XDS係列）、JTAG接口的工作原理，以及如何在仿真環境中進行斷點設置、單步執行、變量查看、內存監視和性能分析，從而快速定位和解決問題。 DSP庫函數與驅動程序：介紹DSP廠商提供的標準庫（如Math DSP Library, ControlSUITE等）以及如何使用和移植通用的驅動程序，提高開發效率，避免重復造輪子。 第二部分：DSP應用實踐——解鎖無限可能 在掌握瞭DSP的核心原理後，本部分將帶領讀者進入實際應用領域，通過豐富的案例分析和項目實踐，將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 高性能數字濾波器設計與實現： FIR和IIR濾波器：詳細講解FIR和IIR濾波器的理論設計方法，包括窗函數法、頻率采樣法、衝激響應不變法、雙綫性變換法等，並指導如何根據性能指標（如通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度）選擇閤適的濾波器類型和設計參數。 DSP上的高效實現：重點在於如何利用DSP的MAC指令、流水綫和硬件加速器，實現高性能、低功耗的濾波器。我們將對比不同實現方式（如直接型、標準型、正則型）的優劣，並給齣針對特定DSP架構的優化技巧，例如對全係數進行預處理，利用迴溯（Loopback）機製減少指令延遲。 快速傅裏葉變換（FFT）算法及其應用： FFT理論迴顧：簡要迴顧DFT的計算復雜度，以及FFT如何通過蝶形運算顯著降低計算量。 DSP上的FFT實現：講解不同FFT算法（如Cooley-Tukey算法）的DSP實現策略，包括如何處理輸入數據的比特反轉（Bit-Reversal）問題，如何優化蝶形運算以充分利用DSP的並行處理能力。 典型應用場景：深入探討FFT在頻譜分析（如音頻、通信信號）、信號解調、相關計算、捲積計算等領域的實際應用，並展示如何利用DSP的FFT硬件加速器實現實時頻譜分析。 電機控製領域的DSP應用：電機控製是DSP最核心的應用領域之一。 變頻控製原理：講解矢量控製（FOC）、直接轉矩控製（DTC）等先進電機控製算法的基本原理。 DSP在電機控製中的作用：詳細闡述DSP如何通過高精度ADC采集電流、電壓，通過PWM輸齣控製功率器件，並利用其高速運算能力實時執行復雜的控製算法。我們將分析DSP在伺服驅動、無刷直流電機控製、步進電機控製等方麵的具體實現細節，並介紹TI C2000係列等專用DSP在這一領域的優勢。 通信係統中的DSP技術： 調製解調技術：講解ASK, FSK, PSK, QAM等基本調製解調方式，以及DSP在這些過程中的核心作用，例如載波恢復、符號定時恢復、相乾解調等。 軟件無綫電（SDR）：介紹SDR的基本概念，以及DSP如何通過軟件實現傳統硬件實現的信號處理功能，從而實現通信係統的靈活性和可重構性。 DSP在通信收發器中的應用：分析DSP在基帶信號處理、信道編碼/解碼、濾波、同步等關鍵環節的應用，並探討如何利用DSP實現高速數據傳輸和復雜的通信協議。 音頻與圖像信號處理中的DSP： 音頻處理：講解DSP在數字音頻編解碼（如MP3, AAC）、迴聲消除、降噪、混響、均衡器等音頻效果處理中的應用。 圖像處理：介紹DSP在圖像濾波（如高斯濾波、Sobel算子）、邊緣檢測、特徵提取、圖像壓縮等基本圖像處理任務中的應用。雖然GPU在復雜圖像處理方麵更具優勢，但DSP在嵌入式設備和實時性要求高的場景下仍有重要價值。 嵌入式係統中的DSP集成與優化： DSP與微控製器（MCU）的協同工作：分析DSP如何與MCU配閤，例如MCU負責係統控製、外設管理，DSP負責核心的信號處理任務，形成高效的異構係統。 功耗優化與實時性保障：在嵌入式應用中，功耗和實時性是關鍵的性能指標。本章將探討DSP的低功耗模式、動態功耗管理技術，以及如何通過算法優化、硬件加速和高效的軟件設計來滿足嚴格的實時性要求。 總結與展望 本書的編寫力求將嚴謹的理論與鮮活的實踐相結閤，通過深入剖析DSP的工作原理，係統闡述其核心技術，並輔以大量的應用實例，旨在為廣大電子信息與電氣工程領域的學生、研究人員和工程師提供一份不可多得的學習指南。我們堅信，對DSP技術的深刻理解和熟練掌握，將是應對未來電子信息技術飛速發展，解決復雜工程問題的強大武器。通過本書的學習，讀者將不僅能構建堅實的理論基礎，更能獲得解決實際工程問題的能力，為在各自的研究和工作領域取得更大成就奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，坦率地說，有些樸實得過頭瞭，甚至有點讓人提不起精神。拿到手的時候，第一印象就是“啊，又是一本厚重的教科書”。不過，一旦翻開目錄，那種對傳統教材的刻闆印象就開始慢慢瓦解瞭。它沒有試圖用花哨的圖錶或過於前衛的排版來吸引人，而是紮紮實實地把內容堆砌在紙麵上。我特彆欣賞它在章節安排上的邏輯性，從最基礎的數字信號處理理論入手，循序漸進地過渡到具體控製係統的設計與實現。尤其是關於限域算法和變換域濾波的那幾個章節，作者的講解非常到位，不是那種隻停留在公式推導的層麵，而是緊密結閤實際應用場景來闡述原理，讀起來不覺得枯燥。雖然初看起來篇幅巨大，但閱讀體驗是流暢的，不像有些教材那樣讓人感覺知識點之間是割裂的。這種對知識體係的整體把握能力，在很多同類書籍中是很難得的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者群似乎是一個跨學科的團隊，這一點從行文風格的微妙變化中可以察覺齣來。前幾章的數學推導非常嚴謹，措辭也偏嚮於學術論文的風格；而到瞭後半部分，尤其是在係統級聯和軟件實現章節，語言明顯變得更加口語化和指導性強，更像是一位資深項目經理在分享心得。這種風格的切換，恰好吻閤瞭讀者從“理解概念”到“解決問題”的認知轉變過程。我特彆喜歡它在總結部分會用一個“工程實現要點”的小欄目，用項目管理的視角提煉齣最關鍵的幾條注意事項，避免讀者在實際操作中因為忽略瞭某個小細節而導緻整個係統崩潰。這本教材在知識的廣度和解決問題的深度之間，找到瞭一個非常巧妙的平衡點。

評分☆☆☆☆☆

我主要是在一個嵌入式項目調試的間隙接觸這本書的，當時急需弄清楚某個特定濾波器在實時係統中的性能瓶頸到底齣在哪裏。這本書在處理實時性問題時，展現齣瞭極強的實戰指導意義。它沒有僅僅停留在理論上的“理想”模型，而是深入探討瞭定點運算對算法精度的影響，以及如何根據不同的硬件資源（比如DSP芯片的流水綫結構）來優化代碼。我記得有一段關於CORDIC算法在角度解算中的優化技巧，書裏給齣的僞代碼示例非常清晰，直接拿過去就能對照修改。這纔是真正有價值的內容，不是那種隻適閤在象牙塔裏討論的純數學證明。對於我們這些需要把算法落地到硬件上的工程師來說，這種“從理論到實踐”的橋梁構建得尤為重要，讓我少走瞭不少彎路，效率提升是顯而易見的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度是毋庸置疑的，但真正讓我感到驚喜的是它對“應用”二字的詮釋。很多教材在講完原理後，會草草收尾或者給一些過於簡化的例子，但這裏不同。它用瞭大量的篇幅去剖析各種工業場景下的具體案例，比如電機伺服控製中的電流環設計，或者高速通信係統中信道均衡的實現。這些案例的復雜度是貼近真實工作環境的，遠超一般的課程設計水平。我尤其對其中關於高階自適應濾波器的章節印象深刻，作者不僅講解瞭LMS算法的變種，還對比瞭它們在噪聲抑製和收斂速度上的差異，最後還給齣瞭在特定噪聲模型下的參數調優建議。這種事無巨細的分析，讓這本書不僅僅是一本工具書，更像是一本經驗豐富的導師的備忘錄。

評分☆☆☆☆☆

從排版和印刷質量來看，這本書的成本控製顯然是做得比較到位，這對於學生群體來說是個好消息，定價應該會相對閤理。然而，紙張的選擇上稍微有些遺憾，長時間閱讀下來，眼睛容易感到疲勞。不過，瑕不掩瑜，內容上的紮實足以彌補這些小小的硬件缺陷。我嘗試對比瞭手頭其他幾本國外引進的經典教材，它們在理論深度上或許各有韆鞦，但在對國內工程標準的兼容性和特定領域（比如電力電子接口）的關注度上，明顯不如這本本土化的教材貼心。它更懂得國內工程師在項目推進中真正卡在哪裏，提供的解決方案也更具針對性和操作性，這點是它最大的市場競爭力所在。