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张雄伟，陈亮，徐光辉 著

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• 算法
• 第三版

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787505384286

商品编码：29729193445

包装：平装

出版时间：2003-02-01

基本信息

书名：DSP芯片的原理与开发应用(第3版)

定价：39.00元

作者：张雄伟,陈亮,徐光辉

出版社：电子工业出版社

出版日期：2003-02-01

ISBN：9787505384286

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书首先介绍了广泛应用的DSP芯片的基本结构和特征，以及定点和浮点DSP处理中的一些关键问题；其次介绍了目前应用*广的TI DSP芯片中的TMS320C5000系列及其硬件结构、汇编指令和寻址方式；然后介绍了基于C和汇编语言的开发方法、能过三个应用系统介绍了定点和浮点DSP芯片的开发过程，较为详细介绍了DSP系统的软硬件设计方法，通过三个应用系统介绍了定点和浮点DSP芯片的开发过程，并介绍了数字滤波器和FFT等常用数字信号处理算法的DSP实现；*后，为便于教学之用，提供了DSP实验指导

内容提要

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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。首先介绍了广泛应用的DSP芯片的基本结构和特征，以及定点和浮点DSP处理中的一些关键问题；其次介绍了目前应用广的TI DSP芯片中的TMS320C5000系列及其硬件结构、汇编指令和寻址方式；然后介绍了基于C和汇编语言的开发方法、能过三个应用系统介绍了定点和浮点DSP芯片的开发过程，较为详细介绍了DSP系统的软硬件设计方法，通过三个应用系统介绍了定点和浮点DSP芯片的开发过程，并介绍了数字滤波器和FFT等常用数字信号处理算法的DSP实现；后，为便于教学之用，提供了DSP实验指导。
本书的目的是使读者了解DSP芯片的基本原理和常用DSP芯片的应用，熟悉DSP芯片开发工具及使用，掌握DSP系统的软硬件设计和应用系统开发方法，具备独立从事DSP应用开发的能力。
本书内容全面、举例丰富、实用性强，可作为通信和电子专业研究生和高年级大学生的教材以及DSP芯片应用人员的培训教训，对于从事DSP芯片开发应用的科技人员和高校教师也具重要的参考价值。

目录

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章概述第2章DSP芯片的基本结构和特征第3章DSP芯片的定点运算第4章DSP芯片的浮点运算第5章TMS320C5000系列DSP芯片的硬件结构第6章TMS320C5000DSP芯片的汇编语言第7章公共目标文件格式——COFF第8章DSP芯片的开发工具及应用第9章CCS集成开发环境的特征环境的特征及使用0章基于C语言的DSP芯片开发1章基于C和汇编语言混合的DSP芯片开发2章DSP小硬件系统的设计3章DSP硬件系统的接口设计4章DSP系统的软件设计5章DSP芯片应用开发实例6章数字滤波器的DSP实现7章FFT算法的DSP实现8章DSP应用实验指导附录A常用DSP芯片的引脚图附录BTMS320C54x汇编语言指令集附录CSEED系列DSP开发系统简介

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（DSP）芯片的原理与开发应用（第三版）》 内容简介 本书是一本系统介绍数字信号处理（DSP）芯片原理、架构、指令集、开发环境以及实际应用技术的专业技术书籍。本书共分为三个部分，涵盖了DSP芯片从基础理论到实际开发的完整流程。 第一部分：DSP芯片基础理论与核心技术 本部分深入剖析了DSP芯片的设计理念、关键技术以及其在数字信号处理领域的独特优势。 第一章：数字信号处理概述 本章将首先回顾数字信号处理（DSP）的基本概念，包括模拟信号与数字信号的区别，采样、量化、编码等数字化过程。 详细介绍离散时间信号与系统（DTDS）的基本理论，如Z变换、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等核心算法，以及这些算法在信号分析、滤波、调制解调等方面的应用。 阐述DSP在现代科技中的重要地位，例如通信、音频、视频、图像处理、雷达、医疗仪器等领域。 引入DSP芯片的概念，解释为何需要专门的DSP芯片来高效处理实时信号，以及其与通用微处理器（MPU）和微控制器（MCU）在架构和性能上的根本差异。 探讨DSP处理流程的典型模型，包括信号采集、预处理、核心算法处理、后处理及输出等环节。 第二章：DSP芯片的体系结构 本章聚焦于DSP芯片的核心——其独特的体系结构。我们将从宏观到微观，全面解析DSP芯片的设计精髓。 哈佛（Harvard）与改进型哈佛（Modified Harvard）体系结构： 详细解释这两种体系结构如何通过分离指令存储器和数据存储器，以及独立的总线，极大地提高了指令执行效率和数据访问速度。我们将通过图示和对比，清晰地展示其优势。 指令集架构（ISA）： 介绍DSP芯片指令集的特点，包括单周期指令、MAC（乘累加）指令、饱和算术指令、位操作指令等，这些指令专门为DSP算法优化，能够在一个或几个时钟周期内完成复杂运算。 算术逻辑单元（ALU）： 深入讲解DSP芯片中ALU的设计，特别是其支持快速乘法和累加运算的能力，这是DSP性能的关键。 专用硬件加速器： 探讨DSP芯片中常见的硬件加速单元，如DMA控制器、滤波器硬件、FFT硬件等，这些单元能够并行处理特定的信号处理任务，进一步提升整体性能。 流水线（Pipelining）技术： 解释DSP芯片如何利用指令流水线来提高吞吐量，通过将指令执行分解为多个阶段，实现指令的重叠执行。 存储器结构与寻址模式： 详细介绍DSP芯片内部存储器的组织方式，如程序存储器、数据存储器、缓存（Cache）等，以及其支持的各种寻址模式（如圆形缓冲、位反转寻址等），这些对于高效数据访问至关重要。 外部接口： 概述DSP芯片常见的外部接口，如ADC/DAC接口、串行接口（SPI, I2C）、并行接口、高速通信接口（如TDM, McBSP）等，以及它们在连接传感器、外部设备和与其他处理器通信中的作用。 第三章：DSP芯片的关键技术与性能优化 本章将进一步深入探讨影响DSP芯片性能的关键技术，并介绍实现性能优化的策略。 乘累加（MAC）单元： 详细解析MAC单元的工作原理，包括其实现的高精度乘法器和累加器，以及其在DSP算法（如卷积、相关、滤波器实现）中的核心作用。 饱和算术（Saturation Arithmetic）： 解释饱和算术的概念及其在DSP中的应用，特别是在处理信号幅度超出表示范围时，避免溢出导致的结果错误。 流水线冲突与解决： 深入分析DSP芯片流水线执行过程中可能出现的冲突（如数据依赖、控制依赖），以及各种解决技术，如延迟槽（Delay Slot）、分支预测等。 中断处理与实时性： 讲解DSP芯片的中断机制，包括中断向量、中断优先级、中断响应时间等，以及如何利用中断来处理外部事件和保证信号处理的实时性。 功耗管理： 探讨DSP芯片的功耗特性，以及各种低功耗设计技术和软件优化策略，以满足嵌入式系统对能效的要求。 并行处理能力： 介绍DSP芯片如何通过多核、SIMD（单指令多数据）等技术实现并行处理，提高计算效率。 内存管理单元（MMU）与缓存（Cache）策略： 讨论MMU和Cache在提高数据访问速度和管理内存方面的作用。 第二部分：DSP芯片的开发环境与工具链 本部分详细介绍DSP芯片的软件开发流程，包括编程语言、开发工具、调试技术以及仿真环境。 第四章：DSP软件开发基础 DSP开发流程概述： 介绍从需求分析、算法设计、代码实现、编译链接、烧录调试到最终产品集成的完整软件开发流程。 编程语言的选择： 详细讨论在DSP开发中常用的编程语言，包括C语言、汇编语言。重点分析C语言在DSP开发中的优势，如代码的可移植性、易读性，以及如何利用C语言实现高效的DSP算法。同时，阐述汇编语言在性能关键环节的优化作用，以及C语言与汇编语言的结合使用。 编译器与优化技术： 介绍DSP编译器的工作原理，包括词法分析、语法分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成。深入讲解各种编译器优化选项（如循环优化、函数内联、寄存器分配、常量折叠等），以及它们如何影响代码的执行效率和大小。 链接器与目标文件： 解释链接器在将多个目标文件和库文件组合成可执行映像文件中的作用，包括符号解析、地址分配等。介绍程序存储区（.text）、数据存储区（.data, .bss）等概念。 DSP汇编语言基础： 针对特定DSP架构，介绍其汇编语言的指令格式、寻址方式、寄存器使用规则，以及如何通过汇编语言实现对硬件的精细控制和性能优化。 第五章：DSP开发工具链 集成开发环境（IDE）： 介绍主流DSP厂商提供的集成开发环境，如TI的Code Composer Studio (CCS)、Analog Devices的CrossCore Embedded Studio (CCES)等。讲解IDE的功能，包括代码编辑器、编译器、调试器、仿真器接口、工程管理等。 调试工具与技术： 详细介绍DSP芯片的调试工具，包括在线仿真器（JTAG/BDM）、逻辑分析仪、示波器等。讲解常用的调试技术，如设置断点、单步执行、观察变量、内存监视、寄存器查看、代码覆盖率分析等。 仿真器与硬件加速器： 介绍仿真器（Emulator）和硬件加速器（如FPGA原型开发板）在DSP开发中的作用，它们能够加速开发过程，方便算法验证和性能测试。 性能分析工具： 介绍用于分析DSP程序性能的工具，如性能计数器、代码剖析工具（Profiler），帮助开发者识别性能瓶颈。 库函数与驱动程序： 介绍DSP厂商提供的DSP库（如数学库、信号处理库、通信库）和外设驱动程序，以及如何有效地使用这些库来加速开发。 第六章：DSP软件调试与优化 常见软件调试技巧： 总结在DSP开发过程中可能遇到的常见问题，如内存访问错误、指针越界、死锁、中断冲突、实时性问题等，并提供相应的调试方法和技巧。 性能分析与瓶颈识别： 演示如何利用性能分析工具，如代码剖析器（Profiler），来识别DSP程序中的性能瓶颈，例如计算密集型函数、内存访问延迟等。 代码优化策略： 结合具体算法和硬件特性，讲解如何对C语言和汇编语言代码进行优化，以提高执行速度、降低功耗、减小代码尺寸。包括算法级的优化、数据结构的选择、循环展开、流水线优化、寄存器使用优化、内存访问优化等。 中断服务程序（ISR）的优化： 强调ISR对系统实时性的重要性，介绍如何编写高效、快速的ISR，以及如何避免ISR中的复杂计算和长时间操作。 任务调度与实时操作系统（RTOS）： 探讨在复杂的DSP应用中，如何使用实时操作系统（RTOS）来管理多任务、实现任务间的同步与通信，以及保证系统的实时性。 硬件协同优化： 讲解如何根据DSP芯片的硬件特性，设计和编写能够充分利用其专用硬件加速器（如MAC单元、DMA）的代码，以达到最佳性能。 第三部分：DSP芯片的典型应用与案例分析 本部分将通过一系列实际应用场景，展示DSP芯片在各个领域的强大能力，并引导读者将所学知识付诸实践。 第七章：通信系统中的DSP应用 调制解调技术： 详细介绍DSP在现代通信系统中的核心作用，如数字信号的调制与解调。讲解ASK、FSK、PSK、QAM等调制方式的DSP实现原理，以及FFT、IFFT等算法在OFDM（正交频分复用）通信中的应用。 信道编码与解码： 阐述DSP在信道编码（如卷积码、Turbo码、LDPC码）和解码（如Viterbi算法）中的应用，以提高通信的可靠性。 滤波器设计与实现： 介绍FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）滤波器的设计原理，以及如何在DSP芯片上高效实现数字滤波器，用于信号的抗混叠、去噪、均衡等。 自适应滤波： 讲解自适应滤波器的概念，如LMS（最小均方）算法，及其在回声消除、噪声抑制、信道均衡等方面的应用。 软件定义无线电（SDR）： 介绍DSP在SDR技术中的核心地位，如何利用DSP强大的计算能力实现灵活的无线通信系统的硬件功能软件化。 具体通信场景分析： 以手机通信（如4G/5G基带处理）、Wi-Fi、蓝牙等为案例，分析DSP在其中的具体应用。 第八章：音频与视频处理中的DSP应用 数字音频信号处理： 讲解DSP在音频领域的核心技术，如MP3、AAC等音频编码/解码，音频特效（如混响、均衡、降噪），以及语音识别、语音合成。 音频采样率转换、比特深度转换。 音效增强与空间音频技术。 数字视频信号处理： 阐述DSP在视频领域的作用，如JPEG、MPEG等视频编码/解码，视频图像的增强（如锐化、去噪、色彩校正），以及运动估计、帧内/帧间预测等视频压缩算法的关键环节。 视频分辨率提升（Upscaling）与降噪。 流媒体技术中的DSP应用。 案例分析： 以数字电视、高清播放器、智能音箱、音频工作站等产品为例，深入分析DSP在其中的关键技术实现。 第九章：图像与计算机视觉中的DSP应用 数字图像处理基础： 介绍图像的数字化表示，像素操作，基本的图像增强技术，如亮度/对比度调整、直方图均衡化。 图像滤波与边缘检测： 讲解各种图像滤波算法（如高斯滤波、中值滤波），以及边缘检测算法（如Sobel、Canny算子）在DSP上的实现。 特征提取与匹配： 阐述DSP在SIFT、SURF等特征提取算法中的应用，以及它们在图像识别、目标跟踪中的作用。 计算机视觉基础算法： 介绍DSP在图像分割、形态学操作、几何变换（如旋转、缩放）等方面的应用。 深度学习与AI在DSP上的部署： 探讨如何将轻量级的神经网络模型部署在DSP芯片上，实现实时的人脸识别、物体检测、姿态估计等计算机视觉任务。 典型应用： 以安防监控、工业视觉检测、自动驾驶中的感知模块、智能手机的摄像头算法等为例，分析DSP在其中的具体作用。 第十章：其他领域DSP应用与未来展望 医疗电子中的DSP应用： 介绍DSP在心电图（ECG）、脑电图（EEG）、超声波成像、医学影像处理（如CT、MRI）等领域的应用，强调其在信号监测、分析和成像中的关键作用。 工业控制与仪器仪表： 阐述DSP在电机控制、传感器数据采集与处理、精密仪器测量、过程控制系统中的应用，突出其实时性和高精度处理能力。 汽车电子中的DSP应用： 介绍DSP在ADAS（高级驾驶辅助系统）中的雷达信号处理、音频系统、发动机控制单元（ECU）等方面的应用。 嵌入式系统中的DSP： 总结DSP芯片在各种嵌入式系统中的通用性，以及与其他处理器（MCU、MPU）的协同工作模式。 DSP技术发展趋势： 展望DSP芯片未来的发展方向，如AI与DSP的深度融合、异构计算、更高的能效比、更强的实时性、面向特定应用的专用DSP设计等。 总结与建议： 对全书内容进行总结，并为读者提供进一步学习和实践的建议。 本书内容翔实，理论与实践相结合，旨在帮助读者深入理解DSP芯片的工作原理，掌握DSP软件开发技术，并能够独立完成基于DSP芯片的系统设计和应用开发。本书适合高等院校电子工程、通信工程、计算机科学等专业学生，以及从事相关领域研究和开发的工程师阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本关于数字信号处理（DSP）芯片的书，对于我这个从模拟电路一路摸爬滚打过来的老工程师来说，简直是雪中送炭。我之前一直觉得DSP这块知识点太分散，各种指令集、流水线架构看得人眼花缭乱，特别是涉及到具体的硬件实现和开发流程时，更是感觉无从下手。这本书的结构设计非常巧妙，它没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是从最基础的信号处理概念入手，用清晰直观的方式解释了为什么我们需要DSP芯片，以及它们是如何工作的。特别是它对不同DSP架构的比较分析，比如哈佛架构和冯·诺依曼架构在处理DSP任务时的优劣，讲得非常透彻。书中对乘积累加器（MAC）单元的深入剖析，更是让我茅塞顿开，明白了为什么DSP的计算效率会比通用CPU高那么多。对于我这种需要快速将理论知识转化为实际项目应用的人来说，这种从宏观到微观、再到实际应用的逻辑链条构建，极大地缩短了我的学习曲线。

评分☆☆☆☆☆

说实话，初次翻开这本书时，我有点担心它会过于理论化，毕竟现在市面上很多教材都是把概念堆砌起来，缺乏实战的指导。但读了几章后，我发现我的担忧是多余的。这本书在理论阐述的同时，非常注重与具体开发实践的结合。它没有仅仅停留在“这个算法应该怎么做”的层面，而是深入到了“如何用这种特定芯片的指令集高效地实现这个算法”的层面。比如，书中对于定点运算和浮点运算的精度损失分析，以及如何通过硬件特性来优化算法，这些都是教科书上很少提及的宝贵经验。我特别欣赏它对“代码优化”的讲解，如何利用流水线、并行处理和缓存机制来榨干DSP的每一分性能，这对于我们做嵌入式系统优化的人来说，简直是实战手册。它让我明白了，写出能跑的DSP代码和写出高效的DSP代码之间，存在着巨大的鸿沟，而这本书恰恰就在弥合这个鸿沟。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于那些希望从零开始构建DSP系统的初学者来说，提供了极其详尽的路线图。我记得我刚接触DSP时，最头疼的就是不知道从哪个模块开始入手。这本书从芯片选型、系统架构设计，到外设的配置，再到驱动程序的编写，每一步都做了详尽的步骤分解。它的语言风格非常平实易懂，即便是初学者也能很快跟上节奏。特别是关于模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的接口章节，详细介绍了采样定理、量化噪声以及如何选择合适的转换器来匹配DSP的处理能力，这些细节的把控，体现了作者深厚的工程经验。书中配的那些架构图和时序图，绘制得清晰明了，比翻阅厚厚的Datasheet要直观高效得多。它不仅仅是知识的传递，更像是一位经验丰富的导师在手把手地带你入门。

评分☆☆☆☆☆

从一个更专业的角度来看，这本书的深度和广度都令人印象深刻。它不仅覆盖了DSP的基础运算核心，还花了大篇幅介绍了现代DSP芯片中的高级特性，比如硬件加速器、专用滤波器结构以及实时操作系统（RTOS）在DSP项目中的应用。最让我眼前一亮的是，书中对不同应用场景下的DSP选型标准进行了深入探讨，这对于项目前期的资源规划至关重要。例如，在音频处理中需要关注的是低延迟和高动态范围，而在雷达信号处理中则更侧重于大规模并行计算能力。作者似乎非常了解行业前沿的需求，并把这些前沿技术以一种易于理解的方式整合进了理论体系中，而不是简单地罗列技术名词。这种将理论与行业实践紧密结合的叙事方式，极大地提升了本书的价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和内容组织逻辑堪称一流，读起来一点也不觉得枯燥。每一章的结尾都有一个“知识点回顾”的小节，这对于我们这种需要时不时复习巩固的人来说非常友好。而且，书中提供的案例代码质量非常高，它们不仅仅是功能演示，更像是精心打磨过的模板代码，可以直接拿到项目中进行修改和扩展。我尤其喜欢它在讲解复杂算法，比如FFT（快速傅里叶变换）时，会先用数学推导一遍，紧接着就给出用DSP指令集优化的汇编或C代码实现，这种对比阅读体验极佳。它有效地打破了C语言和底层汇编之间的壁垒，让读者真正理解高级语言是如何映射到硬件指令的。总而言之，这是一本可以放在案头，随时翻阅参考的工具书，而不是读完就束之高阁的“一次性”教材。