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图书介绍


DSP 芯片的原理与开发应用(第5版)


张雄伟 等 著

    

发表于2020-09-27

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出版社: 电子工业出版社
ISBN:9787121294938
版次:5
商品编码:12022418
包装:平装
丛书名: 电子信息类精品教材
开本:16开
出版时间:2016-08-01
用纸:胶版纸
页数:384
字数:645000
正文语种:中文

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具体描述

编辑推荐

适读人群 :可作为电子信息类研究生和相关专业高年级大学生的教材,也可作为DSP芯片应用人员的培训教材,对于从事DSP芯片应用开发的科技人员和高校教师也具较高的参考价值。

本书按照“基础知识—开发环境—软件开发—硬件开发—综合实例”的顺序,由浅入深、全面系统地介绍了DSP芯片的基本原理、开发过程和应用方法。首先,介绍了DSP系统的设计、DSP芯片的特点、DSP芯片的软硬件开发环境以及定点和浮点DSP的运算基础;其次,在介绍DSP芯片存储资源管理的基础上,重点介绍了基于C语言和汇编语言的软件开发方法;接着,介绍了DSP系统的硬件设计和开发方法;最后,通过实例介绍了DSP综合系统的开发过程和开发方法。

内容简介

本书由浅入深、全面系统地介绍了DSP芯片的基本原理、开发和应用。首先介绍了DSP芯片的基本结构和特征,以及定点和浮点DSP处理的运算基础;其次介绍了DSP芯片的开发工具,重点介绍了目前广泛应用的CCS集成开发环境及其使用方法;接着,介绍了基于C语言和汇编语言的开发方法以及DSP芯片的存储资源管理,较为详细地介绍了DSP系统的软硬件设计方法;最后,通过应用实例介绍了DSP系统开发过程和DSP系统实现方法。

作者简介

张雄伟,1992年起,历任南京通信工程学院讲师、副教授、教授;1999年起,任解放军理工大学教授至今。主要从事数字语音信号处理、DSP 原理及应用等方面科研任务。获国家教学成果二等奖1项;国家科技进步二等奖1项;省部级教学成果一等奖2项;省部级科技进步一等奖2项;出版教材多部,其中1部为普通高等教育国家级规划教材。

目录

第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 DSP系统 2
1.2.1 DSP系统的基本构成 2
1.2.2 DSP系统的特点 2
1.2.3 DSP系统的设计与开发 3
1.2.4 DSP系统的开发工具 4
1.2.5 实时DSP系统 5
1.3 DSP芯片概述 6
1.3.1 DSP芯片的定义 6
1.3.2 DSP芯片的特点 6
1.3.3 DSP芯片的发展 7
1.3.4 DSP芯片的分类 8
1.3.5 DSP芯片的选择 9
1.3.6 DSP系统的运算量 12
1.3.7 DSP芯片的应用 13
1.4 常用的DSP芯片 14
1.4.1 TI公司DSP芯片 14
1.4.2 ADI公司DSP芯片 19
1.5 内容组织与常用术语 20
1.5.1 内容组织结构 20
1.5.2 常用术语 21
本章小结 21
习题与思考题 22
第2章 DSP芯片的基本结构和特征 23
2.1 引言 23
2.2 DSP芯片的基本结构 23
2.2.1 概述 23
2.2.2 总线结构 23
2.2.3 流水线 25
2.3 中央处理单元(CPU) 25
2.3.1 算术逻辑单元(ALU) 26
2.3.2 累加器 27
2.3.3 桶形移位寄存器 27
2.3.4 乘累加单元 28
2.3.5 寻址单元 29
2.4 存储单元 30
2.4.1 片内存储器 30
2.4.2 存储器映射寄存器 31
2.4.3 Cache 31
2.4.4 外部扩展存储器 32
2.5 集成外设与接口 32
2.5.1 通用类外设 33
2.5.2 通信类外设 34
2.5.3 存储类接口 35
2.5.4 DMA控制器 35
2.5.5 专用外设与接口 36
2.6 中断 36
2.6.1 中断源 37
2.6.2 中断优先级 37
2.6.3 中断处理过程 39
2.6.4 中断矢量表 39
本章小结 40
习题与思考题 40
第3章 DSP芯片的开发环境 41
3.1 引言 41
3.2 软件开发流程 41
3.3 软件开发环境 43
3.3.1 基本概念 44
3.3.2 CCS开发环境 46
3.3.3 软件开发功能 51
3.3.4 DSP/BIOS 62
3.4 硬件开发流程 67
3.5 硬件开发环境 67
3.5.1 DSP仿真器 68
3.5.2 仿真器接口 68
3.5.3 TI公司仿真器 70
本章小结 70
习题与思考题 71
第4章 DSP的数值运算基础 72
4.1 引言 72
4.2 定点的基本概念 72
4.2.1 数的定标 72
4.2.2 数的转换 73
4.2.3 溢出保护 75
4.2.4 符号扩展 76
4.2.5 舍入与截尾 76
4.3 定点运算实现的基本原理 77
4.3.1 加法/减法运算的C语言定点模拟 77
4.3.2 乘法运算的C语言定点模拟 79
4.3.3 除法运算的C语言定点模拟 80
4.3.4 程序变量的Q值确定 80
4.3.5 浮点至定点变换的C程序举例 81
4.4 DSP定点算术运算实现的基本原理 83
4.4.1 定点乘法 83
4.4.2 定点加法 84
4.4.3 定点除法 85
4.5 非线性运算定点实现方法 87
4.5.1 级数展开法 87
4.5.2 查表法 87
4.5.3 混合法 89
4.6 浮点数的表示格式 91
4.6.1 IEEE浮点数格式 91
4.6.2 TMS320C3x浮点数格式 92
4.7 基本的浮点运算 94
4.7.1 浮点乘法和加减法 94
4.7.2 浮点除法 94
4.8 非线性浮点运算的快速实现 95
本章小结 97
习题与思考题 97
第5章 DSP芯片的存储资源管理 98
5.1 引言 98
5.2 TMS320C54x的存储区组织 98
5.2.1 程序空间 98
5.2.2 数据空间 99
5.2.3 I/O空间 99
5.2.4 存储器映射寄存器 100
5.2.5 TMS320VC5416的存储资源 100
5.3 TMS320C55x的存储区组织 101
5.3.1 存储空间组织 102
5.3.2 TMS320VC5509A的存储资源 102
5.3.3 程序空间 103
5.3.4 数据空间 104
5.3.5 I/O空间 105
5.4 程序结构与COFF目标文件格式 105
5.4.1 块(section) 106
5.4.2 汇编器对块的处理 106
5.4.3 链接器对块的处理 108
5.4.4 程序重定位 108
5.4.5 COFF文件中的符号 109
5.4.6 COFF文件格式编程示例 109
5.5 存储区分配与CMD文件 111
5.5.1 文件链接方法 111
5.5.2 链接命令文件 112
5.5.3 TMS320 VC5509A的 CMD文件 112
本章小结 115
习题与思考题 115
第6章 基于C语言的DSP芯片开发 116
6.1 引言 116
6.2 TMS320C55x的C语言 116
6.2.1 变量和常数 118
6.2.2 函数 121
6.2.3 预处理 123
6.2.4 asm语句 125
6.3 C语言程序代码的优化 125
6.3.1 C语言程序代码编译分析 125
6.3.2 C语言程序的优化方法 131
本章小结 141
习题与思考题 141
第7章 基于TMS320C55x的汇编语言开发 142
7.1 汇编语言源程序格式 142
7.2 汇编源程序中常见符号和伪指令 144
7.3 汇编指令系统 147
7.4 寻址方式 150
7.4.1 绝对寻址方式 150
7.4.2 直接寻址方式 151
7.4.3 间接寻址方式 153
7.5 汇编代码的优化 162
7.6 汇编语言和C的混合编程方法 162
7.6.1 独立的C和汇编模块接口 163
7.6.2 从C程序中访问汇编程序变量 164
7.6.3 在汇编程序中访问C程序变量 165
7.6.4 在C程序中直接嵌入汇编语句 166
7.6.5 TMS320C55x混合编程举例 166
本章小结 167
习题与思考题 167
第8章 DSP算法软件开发实例 168
8.1 引言 168
8.2 基于FFT的单音检测算法原理 168
8.2.1 单音检测算法概述 168
8.2.2 DFT的基本原理 169
8.2.3 FFT算法的导出 169
8.3 基于MATLAB的DSP算法仿真 174
8.3.1 MATLAB简介 174
8.3.2 单音检测算法的MATLAB仿真 175
8.4 单音检测算法的浮点C语言实现 177
8.5 单音检测算法的定点C语言实现 181
8.5.1 FFT运算溢出及避免方法 182
8.5.2 单音检测算法的定点C语言实现 183
8.6 单音检测算法的定点DSP芯片实现 188
本章小结 190
习题与思考题 190
第9章 DSP系统的硬件设计 191
9.1 引言 191
9.2 DSP系统硬件设计的基本步骤 191
9.3 最小DSP系统的硬件设计 192
9.3.1 电源电路 192
9.3.2 复位电路 195
9.3.3 时钟电路 196
9.3.4 JTAG电路 197
9.3.5 引脚的电平转换与处理 198
9.3.6 硬件系统的可靠性设计 200
9.4 外部存储器接口设计 203
9.4.1 TMS320C54x存储器接口设计 204
9.4.2 TMS320C55x存储器接口设计 208
9.5 模数接口电路的设计 209
9.5.1 TLV320AIC23B接口的设计 209
9.5.2 MC145483接口的设计 212
9.6 通信接口的设计 213
9.6.1 通信接口 213
9.6.2 同步通信接口电路设计 214
9.6.3 异步通信接口电路设计 215
9.7 主从式系统的设计 215
9.7.1 共享存储器实现双机通信 216
9.7.2 利用HPI实现双机通信 217
本章小结 218
习题与思考题 218
第10章 DSP芯片外设驱动程序的开发 219
10.1 引言 219
10.2 基于CSL的外设程序设计 220
10.2.1 CSL简介 220
10.2.2 CSL的特点 222
10.2.3 CSL程序开发基本步骤 224
10.3 中断控制程序的开发 233
10.3.1 中断初始化 234
10.3.2 中断服务程序的开发 237
10.3.3 中断控制程序实例 238
10.4 典型接口功能的控制程序开发 241
10.4.1 外部存储的控制程序 241
10.4.2 串行A/D和D/A功能的控制程序 244
10.4.3 外部主机通信功能的控制程序 249
10.5 DMA的控制程序开发 250
10.5.1 DSP芯片的DMA数据传输模式 251
10.5.2 DSP芯片的DMA传输地址 252
10.5.3 DSP芯片的DMA事件和中断 252
10.5.4 DMA控制程序举例 254
本章小结 257
习题与思考题 257
第11章 DSP脱机系统的开发 258
11.1 联机系统和脱机系统 258
11.2 DSP芯片的BOOT 260
11.2.1 BOOT简介 260
11.2.2 BOOT过程 261
11.2.3 BOOT表 266
11.3 DSP脱机系统实现 267
11.3.1 硬件设计 267
11.3.2 软件代码准备与烧录 268
11.4 DSP脱机系统软件开发实例 271
11.4.1 并口FLASH脱机系统的软件开发 271
11.4.2 串口FLASH脱机系统的软件开发 273
本章小结 276
习题与思考题 277
第12章 DSP系统的开发实例 278
12.1 引言 278
12.2 基于TMS320VC5509A的DSP应用系统实例 278
12.2.1 系统简介 278
12.2.2 系统架构 279
12.3 系统的硬件开发 280
12.3.1 器件选型 280
12.3.2 接口设计 282
12.3.3 电路设计 283
12.3.4 电路调试 286
12.4 系统的软件开发 287
12.4.1 算法仿真程序编写和测试 287
12.4.2 接口控制程序编写和调试 289
12.5 系统的软硬件集成 297
本章小结 307
习题与思考题 308
附录A 缩略词的中英文对照 309
附录B TMS320VC5509A PGE LQFP引脚图及定义 313
附录C TMS320C55x 指令集 315
附录D CSL库函数 332
附录E 代码实例 346
附录F CCS V5.5的安装 365
附录G 8位?律PCM/16位线性转换的C语言程序 369
附录H ?律PCM到线性变换表 371
参考文献 372

前言/序言

前 言

DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种具有特殊结构的微处理器,特别适合于进行快速数字信号处理运算。DSP芯片具有专门的快速硬件乘法器,广泛采用流水线操作,提供特殊的DSP指令,可以用来快速实现各种数字信号处理算法。

自20世纪80年代初DSP芯片诞生以来,DSP芯片在30多年时间里得到了飞速的发展,DSP芯片的性能不断提高,价格显著降低,开发手段越来越完善。DSP芯片已经在通信与信息系统、信号与信息处理、自动控制、航空航天、雷达、军事、医疗、家用电器等众多领域得到越来越广泛的应用。

DSP芯片可分为通用型和专用型两大类。通用型DSP芯片是一种软件可编程的DSP芯片,可适用于各种DSP应用;专用型DSP芯片则将DSP算法集成到DSP芯片内部,一般适用于某些专用的场合。

本书主要讨论通用型的可编程DSP芯片。

目前,国内广泛应用的DSP芯片主要来自于美国的德州仪器公司(TI)和模拟器件公司(ADI)。其中,TI公司的DSP芯片占DSP芯片市场近50%,因此,本书主要以TI公司的DSP芯片为例进行介绍。

全书共12章,可分为五个部分。

第一部分是基础知识,包括第1、2章。第1章概述了DSP系统的特点、设计和开发方法以及DSP芯片的特点、发展、分类、选择和应用,简要介绍了TI公司和ADI公司的常用DSP芯片;第2章介绍DSP芯片的基本结构、主要特征以及存储单元、集成外设和中断等。

第二部分是开发环境,对应第3章。主要介绍DSP芯片的软硬件开发环境,比较详细地介绍了TI公司的集成开发环境——CCS的基本原理和使用方法。

第三部分是软件开发,包括第4、5、6、7、8章。第4章介绍DSP的数值运算基础,包括定点DSP中的定标、定点和浮点DSP的有关问题;第5章介绍DSP芯片的存储资源管理,重点介绍了广泛采用的公共目标文件格式(COFF)和编程方法;第6章和第7章分别介绍基于C和汇编语言的DSP软件开发;第8章通过实例介绍了DSP算法软件开发的一般过程。

第四部分是硬件开发,包括第9、10、11章。第9章介绍了DSP系统的硬件设计过程和设计方法;第10章介绍了基于CSL的外设程序和典型控制程序的开发方法;第11章介绍了DSP脱机系统的设计和开发实例。

第五部分是综合实例,对应第12章。通过实例系统地介绍了DSP系统的综合开发过程和开发方法。

为方便教学,本书配套有PPT课件和部分实例代码,可登录华信教育资源网(http:// www.hxedu.com.cn)免费注册索取。

本书由张雄伟主编。张雄伟编著了第1、2、4、5章及附录A、B、G、H;杨吉斌编著了第10、11、12章及附录D、E;吴其前编著了第6、7章及附录C;曹铁勇编著了第3章及附录F;贾冲编著了第9章;邹霞编著了第8章;吴海佳绘制了部分插图,李莉参与了部分章节的编写。全书由张雄伟、吴其前、杨吉斌进行校对并统稿。

本书第1版(1997年)、第2版(2000年)、第3版(2003年)、第4版(2009年)深得广大读者的厚爱,受到了广泛的欢迎,广大DSP开发人员将本书作为DSP应用开发的参考书,很多高校将本书作为DSP相关课程的教材。2001年,本书第2版获得全国优秀畅销书奖;2006年,本书被列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材;2007年,本书作者被评为电子工业出版社优秀作者。对于广大读者对本书的热情支持,作者表示深深的谢意。

在重新出版本书时,根据DSP芯片的发展以及教学和培训需要,我们对本书的结构和内容都做了较大程度的增删和修改,希望读者在使用本书的过程中提出宝贵的意见和建议,以便在今后的修订中参考。

由于DSP芯片的技术发展十分迅速,加上作者水平所限,书中错误之处在所难免,恳请广大读者给予批评指正。

本书是解放军理工大学智能语音处理课题组长期从事“DSP芯片原理与应用”教学和相关科研工作的总结。本书的出版得到了解放军理工大学的专项资助。

编著者

2016年5月于解放军理工大学,南京



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