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郭森楙，颜允圣，贾洪峰 著

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• 数字信号处理
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• 应用
• 电子信息
• 通信工程
• 信号处理
• 嵌入式系统
• 国外经典教材

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302109853

商品编码：29626220982

包装：平装

出版时间：2005-06-01

基本信息

书名：数字信号处理器：体系结构、实现与应用——国外经典教材 电子信息

定价：59.00元

作者：郭森楙,颜允圣 ,贾洪峰

出版社：清华大学出版社

出版日期：2005-06-01

ISBN：9787302109853

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.740kg

编辑推荐

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本书特色：
·介绍了MATLAB和Simulink在设计中的应用——用于DSP算法的设计，分析和实现；
·Code poser studio的使用——用于实验、工程和应用中的TMS320C54x和TMS320C55x；
·强调了C语言、汇编语言混合编程；
·在实际练习中采用两步方法——首先介绍软件工程，并指导读者逐步设计，仿真和验证，然后以浮点和定点格式开发程序；
·MATLAB与DSP相关工具箱应用的快速指南。

内容提要

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本书分为3个主要部分：体系结构、实现和应用，旨在帮助读者理解DSP处理器的体系结构和编程、实时DSP系统与实际应用程序的设计，如何利用定点和浮点处理器实现DSP算法等。所介绍的处于是器包括：TMS320C2000，TMS320C54x，TMS320C55x，TMS320C62x，TMS320C64x，TMS320C3x和TMS320C67x。
本书可作为高年级相关专业本科生的教材。由于本书强调DSP实现、实验和应用，所以也可以作为参考书，供那些希望学习DSP概念以及在工作中开发实时DSP应用的工程人员使用。
在开始学习本书之前，读者应基本掌握信号与系统、C语言和汇编语言等知识。

目录

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章 数字信号处理系统导论
1.1 数字信号处理简介
1.2 数字信号处理系统与应用
1.2.1 数字信号处理系统
1.2.2 TMS320系列
1.2.3 数字信号处理应用
1.3 数字信号处理器体系结构
1.3.1 引言
1.3.2 中央处理单元运算
1.3.3 存储器配置
1.3.4 外围设备与输入／输出
1.4 软件开发
1.4.1 指令集
1.4.2 汇编程序
1.4.3 C程序
1.4.4 C语言与汇编语言的混合编码
1.4.5 软件开发工具
1.5 硬件问题
1.5.1 硬件选择
1.5.2 硬件配置
1.5.3 硬件工具
1.6 系统考虑事项
1.6.1 数字信号处理器的选择
1.6.2 采样与量化
1.6.3 数模转换
1.6.4 编码译码器
1.6.5 速度优化
1.7 实验
1.7.1 使用汇编器和链接器.命令文件
1.7.2 创建一个项目
1.7.3 连编项目
1.7.4 调试程序
1.7.5 查看存储器和图形
1.7.6 使用断点和配置器
习题
参考文献
第2章 数字信号处理基础
2.1 数字信号与操作
2.1.1 基本信号
2.1.2 基本运算
2.2 变换
2.2.1 定义
2.2.2 z变换的性质
2.3 数字系统
2.3.1 线性时不变系统
2.3.2 有限长单位冲激响应滤波器
2.3.3 无限长单位冲激响应滤波器
2.4 频率分析
2.4.1 离散时问傅里叶变换
2.4.2 离散傅里叶变换
2.4.3 离散傅里叶变换的性质
2.4.4 快速傅里叶变换
2.5 信号处理
2.5.1 数字信号
2.5.2 时域处理
2.6 实验
2.6.1 简单的无限长单位冲激响应滤波器
2.6.2 软件开发
2.6.3 信号处理工具
2.6.4 使用Code Composer Studio
测试C程序
习题
参考文献
第3章 实现的考虑因素
3.1 引言
3.2 数据表示与运算
3.2.1 定点数与运算
3.2.2 浮点运算
3.2.3 定点格式与浮点格式对比
3.3 有限字长效应
3.3.1 输入量化
3.3.2 系数量化
3.3.3 溢出与解决方法
3.3.4 舍入与舍位
3.4 编程问题
3.4.1 寻址模式
3.4.2 流水线概念
3.4.3 指令高速缓存
3.4.4 硬件与软件中断
3.5 实时实现的考虑因素
3.5.1 信号转换器
3.5.2 流处理
3.5.3 块处理
3.5.4 矢量处理
3.5.5 基准测试
3.6 硬件接口
3.6.1 外部存储器接口
3.6.2 计时器和主时钟
3.6.3 串行端口连接
3.6.4 直接存储器存取控制器
3.6.5 并行端口连接
3.6.6 主机端口连接
3.6.7 多处理技术
3.6.8 电源调节器
3.6.9 仿真器互连标准
3.7 实验
3.7.1 利用MATLAB的实验
3.7.2 采用定点C的实验
3.7.3 采用C5000 CCS的实验
习题
参考文献
第4章 定点数字信号处理器
4.1 引言
4.1.1 源语句格式
4.1.2 汇编命令
4.1.3 软件开发过程
4.2 TMS320C2000
4.2.1 体系结构概述
4.2.2 中央处理器
4.2.3 程序控制
4.2.4 编程问题
4.2.5 系统问题
4.2.6 一个应用：锁相环
4.3 TMS320C54x
4.3.1 体系结构概述
4.3.2 寻址模式
4.3.3 指令集
4.3.4 编程考虑因素
4.3.5 系统问题
4.4 TMS320C55x
4.4.1 体系结构概述
4.4.2 中央处理器
4.4.3 寻址模式
4.4.4 指令集
4.4.5 编程考虑因素
4.4.6 C程序的优化
4.4.7 系统问题
4.5 TMS320C62x与TMS32064x
4.5.1 体系结构概述
4.5.2 存储器系统
4.5.3 外部存储器寻址
4.5.4 指令集
4.5.5 编程考虑因素
4.5.6 系统问题
4.6 实验
4.6.1 表示不同的Q格式
4.6.2 系数量化
4.6.3 溢出处理
4.6.4 缩放和饱和模式
4.6.5 舍入
4.6.6 提取保护位
4.6.7 一个乘法特例
习题
参考文献
第5章 浮点数字信号处理器
……
第6章 有限长单位冲激响应滤波
第7章无限长单位冲激响应滤波
第8章 快速傅里叶变换
第9章 自适应滤波
部分习题答案
附录A MATLAB与Simul ink简介
附录B 附加实验与应用
附录C 数字信号处理器的外围设备编程
附录D 有用的站点

作者介绍

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郭森楙(Sen M. Kuo)，1976年于国立台湾师范大学获得学士学位，分别于1983年、1985年在新墨西哥大学获得硕士学位与博士学位。现为美国北伊利诺斯大学电气工程系教授。1993年曾在德州仪器公司工作。作为作者出版了4本专著他已经申请了7项美国，并发表了150多篇技术

文摘

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序言

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《数字信号处理器：体系结构、实现与应用——国外经典教材 电子信息》 引言 在信息爆炸的时代，数字信号处理（DSP）技术已渗透到我们生活的方方面面，从音频、视频的压缩与还原，到通信系统的调制解调，再到医疗影像的分析与识别，DSP都扮演着核心角色。理解并掌握DSP的关键技术，尤其是其硬件实现，对于电子信息领域的专业人士而言至关重要。本书《数字信号处理器：体系结构、实现与应用》正是这样一本旨在为读者构建扎实DSP理论基础，并深入剖析其硬件实现原理与实际应用的权威经典教材。它并非仅仅罗列概念，而是以一种系统、深入且贴近工程实践的方式，带领读者探索DSP芯片的核心奥秘。 第一部分：DSP的核心理论与基础 本书的开篇，着力于为读者奠定坚实的数字信号处理理论基础。这部分内容并非对现有DSP理论的简单复述，而是从一个全新的视角，将抽象的数学概念与DSP的工程应用紧密结合。 离散时间信号与系统： 深入探讨离散时间信号的采样、量化以及信号的表示方法。在此基础上，详细阐述线性时不变（LTI）系统的基本性质，包括卷积、冲 ক্রমবর্ধমান (Z) 变换的性质及其在系统分析中的作用。读者将学习如何利用Z变换来分析系统的稳定性和因果性，以及如何求解差分方程，理解系统的瞬态和稳态响应。重点将放在如何将连续时间信号的特性映射到离散时间域，以及这种映射带来的理论挑战与工程优势。 频率域分析： 强调频率域分析在DSP中的核心地位。从傅里叶级数和傅里叶变换的数学原理出发，深入讲解离散傅里叶变换（DFT）及其高效算法——快速傅里叶变换（FFT）。读者将理解FFT不仅是计算上的效率提升，更是理解信号在不同频率成分上能量分布的关键工具。本书将通过丰富的示例，展示如何利用FFT进行频谱分析，例如识别周期性信号、分析噪声成分，以及理解滤波器的频率响应特性。会特别探讨FFT在实际工程中的应用场景，如音频均衡、谱减法降噪等，并深入分析算法的复杂度、精度和不同FFT算法（如Cooley-Tukey算法）的优势与劣势。 数字滤波器的设计与实现： 滤波是DSP中最基本也是最重要的操作之一。本书将全面覆盖数字滤波器的设计理论，包括FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器的设计方法。读者将学习多种设计算法，例如窗函数法、频率采样法、Parks-McClellan算法等，并理解不同设计方法的优缺点及其适用场景。在实现层面，本书将详细讲解滤波器的结构，如直接型、级联型、并行型等，并分析不同结构在计算量、存储空间和量化误差方面的差异。特别会强调滤波器的稳定性、幅频响应和相频响应对实际信号处理效果的影响，并提供在实际系统中进行滤波器系数优化的指导。 采样定理与重构： 深入剖析Nyquist-Shannon采样定理，并对其进行更广泛的讨论，包括欠采样、过采样及其对信号分析和处理的影响。本书将详细讲解如何从采样信号中精确地重构原始连续时间信号，探讨重构滤波器（插值滤波器）的设计与性能。重点将放在理解采样频率的选择如何直接影响信号的保真度，以及在实际系统中如何权衡采样率、量化精度和计算复杂度。 第二部分：DSP芯片的体系结构与核心机制 本书的精髓在于其对DSP芯片体系结构的深入剖析。这部分内容将带领读者从宏观到微观，理解DSP芯片之所以能够高效处理数字信号的内在原因。 DSP处理器与微控制器/微处理器的区别： 区别于通用微处理器，DSP芯片拥有其独特的硬件架构，以加速信号处理算法的执行。本书将清晰地阐述DSP与微控制器/微处理器在指令集、数据通路、存储器结构以及专用硬件加速器等方面的根本差异。读者将理解为何DSP特别适合于循环密集型、数据密集型的信号处理任务。 核心架构：Harvard架构与超长指令字（VLIW）： 重点讲解DSP芯片普遍采用的Harvard架构，即指令存储器和数据存储器分离，允许指令取指和数据访问并行进行，从而提高效率。同时，深入探讨一些高性能DSP采用的超长指令字（VLIW）架构，解释VLIW如何允许在一个时钟周期内并行执行多条指令，极大地提升了吞吐量。本书将通过详细的图示和指令格式分析，帮助读者理解 these 架构如何工作，以及它们为信号处理带来的性能优势。 专门的硬件加速器：MAC单元，移位器，循环硬件： DSP芯片之所以高效，离不开其内置的专用硬件单元。本书将详细解析乘法累加（MAC）单元在DSP中的核心作用，讲解其如何以单条指令完成乘法和加法操作，这是大多数DSP算法（如卷积、滤波）的基础。此外，还将探讨移位器、循环硬件（如硬件循环缓冲器、地址生成器AGU）如何加速重复性任务，以及这些硬件单元的相互配合如何实现指令流水线。 指令集架构（ISA）： 深入分析DSP处理器的指令集架构，特别是那些针对信号处理优化的指令。这包括向量指令、饱和算术指令、以及针对FFT、DCT等算法优化的特殊指令。读者将学习如何阅读和理解DSP汇编代码，从而更深刻地理解算法是如何在硬件层面被高效执行的。 存储器体系结构与DMA： 详细介绍DSP的存储器组织，包括片内RAM、ROM，以及与外部存储器接口。重点将放在理解其数据缓存、指令缓存机制，以及多级存储器层次结构如何平衡访问速度和容量。此外，将深入讲解直接内存访问（DMA）控制器，解释DMA如何允许外设与内存之间进行数据传输，而无需CPU干预，从而显著提高系统吞吐量，并将CPU解放出来执行其他任务。 第三部分：DSP的实现与开发 理论和硬件原理的理解之后，本书将引导读者进入DSP的实际开发与实现阶段。 DSP开发工具链： 介绍典型的DSP开发环境，包括集成开发环境（IDE）、编译器、汇编器、调试器和仿真器。读者将学习如何使用这些工具来编写、编译、调试和部署DSP应用程序。重点将放在理解代码优化策略，例如如何利用编译器选项、编写高效的汇编代码，以及如何使用性能分析工具来发现瓶颈。 嵌入式C语言在DSP开发中的应用： 尽管DSP具有专门的汇编指令，但嵌入式C语言仍是主要的开发语言。本书将重点讲解如何编写高效的C语言代码以充分利用DSP硬件特性，包括数据类型选择、指针使用、循环展开、函数内联等技术。会特别讨论如何使用特定于DSP处理器的C语言扩展或库函数来访问硬件加速器。 DSP应用程序的性能优化： 性能是DSP应用的关键。本书将提供一系列实用的性能优化技术，包括算法级优化（选择更优的算法，如FFT的变种）、数据结构优化、内存访问模式优化、以及针对特定DSP硬件的指令级并行优化。读者将学习如何识别性能瓶颈，并应用相应的优化策略来最大化处理速度。 实时操作系统（RTOS）在DSP中的应用： 在复杂的DSP系统中，实时操作系统（RTOS）扮演着至关重要的角色。本书将介绍RTOS的基本概念，如任务管理、任务调度、进程间通信（IPC）和中断处理，并探讨其在DSP系统中的应用。读者将理解RTOS如何帮助管理多任务、保证实时性，以及如何与DSP硬件进行有效交互。 第四部分：DSP的应用领域与案例研究 理论与技术武装之后，本书将通过丰富的实际应用案例，展现DSP技术的强大生命力。 通信系统： 深入分析DSP在现代通信系统中的作用，包括调制解调（如QPSK, QAM）、信道编码与解码、均衡器、自适应滤波等。读者将了解DSP如何实现高速数据传输、提高信号质量和抗干扰能力。 音频与视频处理： 探讨DSP在音频压缩（如MP3, AAC）、音频效果处理（如回声消除、降噪）、视频压缩（如MPEG, H.264）、图像增强和目标识别等领域的应用。会涉及一些经典的音频和视频编码解码算法的DSP实现原理。 雷达与声纳系统： 介绍DSP在雷达信号处理中的应用，如脉冲压缩、多普勒处理、目标检测与跟踪。同样会涵盖声纳信号处理中，如回声定位、目标识别等。 医疗影像处理： 阐述DSP在医疗影像成像（如CT, MRI）和图像分析中的作用，如图像去噪、边缘增强、特征提取等，以及这些技术如何支持医生进行诊断。 其他新兴应用： 涵盖DSP在生物识别、智能仪器、工业自动化、以及消费电子产品等领域的应用，展现DSP技术的广泛性和前沿性。 结论 《数字信号处理器：体系结构、实现与应用》不仅仅是一本教科书，更是一座通往DSP世界的大门。它以其严谨的理论体系、深入的硬件剖析、实用的开发指南以及丰富的应用案例，为电子信息领域的学习者和实践者提供了宝贵的知识财富。通过系统学习本书，读者不仅能够深刻理解数字信号处理的原理，更能掌握DSP芯片的内在工作机制，并能熟练运用相关工具进行高效的DSP系统设计与开发，从而在日新月异的科技浪潮中，把握住核心技术，创造出更智能、更美好的未来。本书将是任何希望在数字信号处理领域深入钻研的专业人士的必备参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计倒是挺让人眼前一亮的，封面那种低饱和度的蓝配合着银色的书名，透着一股沉静而又专业的科技感。拿到手的时候，纸张的手感也很舒服，不是那种特别光滑、容易留指纹的，而是略带一点点磨砂质感，翻阅的时候感觉很稳，不会轻易滑脱。书脊的处理也比较牢固，一看就是那种可以经常翻看、承载知识的书。我本来是对这个领域了解不多，但这本书的整体气质，就像一位经验丰富的导师，不浮夸，但给人一种扎实可信的感觉。有时候，一本好书的光是外在呈现，就能在阅读之前就建立起一种期待感和亲近感，这本书在这方面做得相当不错。而且，它的尺寸也挺适合放在书架上，不会太宽也不会太窄，摆放起来很整齐，这对于一个有藏书癖的人来说，也是一个加分项。

评分☆☆☆☆☆

在学习任何一门技术的时候，我都会特别关注书中是否有清晰的案例分析和实践指导。理论知识固然重要，但如果不能与实际应用相结合，那么学习的意义就会大打折扣。我希望这本书能够提供一些典型的应用场景，并且能够详细解释数字信号处理技术是如何在这些场景中发挥作用的。最好还能有一些代码示例或者伪代码，能够让我理论结合实践，动手去实现一些基本的功能。这样一来，我不仅能够理解原理，还能亲身体验到技术的魅力，并且培养解决实际问题的能力。有时候，一本好书的价值，就在于它能让你从“知道”变成“做到”。我期待这本书能够在这方面给我带来惊喜，让我能够真正掌握数字信号处理这门技术。

评分☆☆☆☆☆

我非常看重技术书籍的语言风格。我个人不太喜欢那种过于晦涩、堆砌术语的写法，而是偏好那种语言通俗易懂、逻辑清晰、并且能够引发思考的风格。即使是面对复杂的概念，我也希望作者能够用一种恰当的方式来解释，而不是简单地罗列公式和定义。我希望这本书的语言能够像一位耐心、善于引导的老师，用我能够理解的方式，一步一步地把我带入到数字信号处理的世界。同时，我也希望书中能够有一些启发性的思考，能够让我不仅仅是机械地记忆知识，而是能够真正地理解其背后的原理，并且能够举一反三，将所学的知识迁移到其他问题上。这种“授人以渔”的教学方式，是我认为一本优秀教材的最高境界。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的技术书籍，除了内容本身的深度和广度，其逻辑结构的清晰程度也至关重要。这本书虽然我还没来得及深入研读，但初步翻阅下来，给我的感觉是条理非常分明。章节之间的过渡很自然，像是层层递进的阶梯，能够引导读者逐步理解复杂的技术概念。而且，书中大量的图示和表格，对于理解抽象的概念起到了非常关键的作用。那些框图、流程图，一下子就把原本枯燥的原理变得生动形象，大大降低了理解门槛。我觉得，作者在内容编排上一定花了很多心思，考虑到了不同层次读者的需求。对于初学者来说，清晰的结构和丰富的图解能帮助他们快速入门；而对于有一定基础的读者，系统性的梳理也能帮助他们巩固和深化理解。这种精心的设计，无疑会大大提升阅读的效率和体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名里提到了“经典教材”，这四个字确实让人充满了好奇和期待。一般来说，被冠以“经典”二字的教材，往往经过了时间的检验，其内容和体系都经过了反复的打磨和完善，能够比较全面、深入地阐述一个领域的核心知识。我个人比较看重教材的权威性和前瞻性，希望能够学到那些经过实践检验、并且在行业内被广泛认可的知识。我希望这本书能够提供扎实的理论基础，并且能够解释清楚这些理论是如何转化为实际的技术和应用的。对于我这样一个希望在数字信号处理领域有所建树的人来说，一本好的经典教材，就如同是一张高质量的地图，能够指引我找到正确的方向，少走弯路。我对这本书能够带来这种价值，抱有很高的期望。