基本信息
书名：DSP技术及应用
定价：22.00元
作者：江金龙
出版社：西安电子科技大学出版社
出版日期：2012-06-01
ISBN：9787560627717
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.322kg
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内容提要
本书以c5000系列dsp中的tms320vc5416芯片为主线，介绍dsp的cpu结构、片内外设、寻址方式、指令流水线、汇编指令、汇编程序设计、c语言编程与混合编程和硬件系统设计等内容。全书共分为8章。章介绍dsp系统设计的基础知识； 第2～3章介绍 dsp芯片的硬件结构和片内外设，内容从简单到复杂，逐步深入；第4～6章介绍寻址方式、指令流水线、汇编指令和汇编程序设计，并采用c语言与汇编语言相结合的方式讲授，便于读者深入理解和应用；第7章介绍c语言编程与混合编程，实现c语言与汇编语言的优势互补；第8章dsp硬件系统设计介绍键盘输入、液晶显示输出、a/d与d/a等模块的设计及编程，帮助读者实现从理论到实践的转变。通过学习，读者可独立设计一个基本的dsp系统。《DSP技术及应用(高等学校电子与通信类专业十二五规划教材)》可作为工科类高等学校通信工程、电子信息工程、生物医学工程和自动化等专业的本科教材，也可作为相关技术人员和科研人员的参考书。
目录
作者介绍
文摘
序言
《数字信号处理原理与实践》 一、 概述 《数字信号处理原理与实践》一书，旨在为读者构建一个坚实的数字信号处理（DSP）理论基础，并深入浅出地介绍其实际应用。本书内容覆盖了DSP的核心概念、关键算法以及在通信、音频、图像、控制等多个领域的典型应用案例。本书面向的对象是电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等相关专业的本科生、研究生，以及对DSP技术感兴趣的科研人员和工程技术人员。全书结构清晰，逻辑严谨，既有理论的深度，又不乏实践的广度，力求让读者在掌握DSP基本原理的同时，也能具备解决实际问题的能力。 二、 内容详解 第一部分：数字信号处理基础理论 本部分将系统介绍数字信号处理的基本概念和数学工具。 1. 信号与系统回顾： 模拟信号与数字信号： 区分模拟信号和数字信号的特性，强调数字信号处理的优势，如抗干扰能力强、精度高、易于存储和传输等。 基本信号类型： 介绍单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号、正弦信号等基本信号的定义、性质和在DSP中的作用。 系统模型： 阐述信号与系统是如何相互作用的。介绍线性时不变（LTI）系统的基本概念，这是DSP分析的基础。 系统表示： 学习如何用差分方程、系统函数等数学模型来描述一个LTI系统。 2. 采样与量化： 采样定理（奈奎斯特-香农采样定理）： 详细讲解采样定理的原理、条件和意义，即在什么条件下可以无失真地恢复原始模拟信号。 采样过程的数学描述： 通过冲激串采样模型，理解采样过程的数学实现。 采样引入的失真： 分析混叠失真（aliasing）的产生原因、危害以及避免方法，如抗混叠滤波。 量化： 介绍量化误差的来源，包括量化噪声、线性度损失等。 量化器类型： 讨论均匀量化和非均匀量化，并介绍μ-law和A-law等常用的非均匀量化方法。 量化位数与信噪比： 分析量化位数对量化噪声和信噪比的影响。 3. 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 傅里叶级数与傅里叶变换回顾： 简要回顾连续信号的傅里叶分析，为理解离散信号的频谱分析打下基础。 离散傅里叶变换（DFT）： 详细推导DFT的定义，理解它如何将时域离散信号变换到频域。 DFT的性质： 学习DFT的周期性、线性、对称性、时移、频移、卷积等重要性质，这些性质在实际应用中至关重要。 频谱分析： 理解DFT在信号频谱分析中的作用，如何通过频域分析发现信号的频率成分、噪声等。 快速傅里叶变换（FFT）： 介绍FFT作为DFT的高效计算算法。详细讲解Cooley-Tukey算法（蝶形运算），包括按时间抽取（DIT）和按频率抽取（DIF）两种基本形式。 FFT的计算复杂度： 对比FFT与DFT的计算量，展示FFT的优越性。 FFT的应用： 预示FFT在信号分析、滤波、相关等方面的广泛应用。 4. Z变换： Z变换的定义与收敛域： 引入Z变换，作为处理离散时间信号的强大工具，类似于拉普拉斯变换在连续时间系统中的作用。 Z变换的性质： 学习Z变换的线性、时移、尺度变换、微分、卷积等性质。 系统函数（H(z)）： 将Z变换应用于LTI系统，定义系统函数，并讲解系统函数的零、极点与系统稳定性、因果性的关系。 逆Z变换： 学习如何通过部分分式展开、长除法、留数定理等方法进行逆Z变换，从而得到系统的时域响应。 Z变换在系统分析中的作用： 强调Z变换在理解和设计离散时间系统中的核心地位。 第二部分：数字滤波器设计 数字滤波器是DSP技术的核心组成部分，用于去除不需要的频率成分，提取感兴趣的信号。 1. 滤波器基本概念： 滤波器的作用： 介绍滤波器在信号预处理、噪声抑制、特征提取等方面的作用。 滤波器的分类： 按频率响应分类（低通、高通、带通、带阻），按性质分类（线性相位、非线性相位），按系统函数分类（IIR、FIR）。 滤波器设计指标： 介绍通带、阻带、截止频率、过渡带、衰减等关键设计指标。 2. 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： IIR滤波器的特点： 强调IIR滤波器可以使用较低的阶数实现滤波器性能，计算量较小，但相位响应通常是非线性的。 模拟滤波器设计方法回顾： 简要回顾巴特沃斯、切比雪夫（I型、II型）、椭圆等模拟滤波器的设计思想。 模拟到数字滤波器的转换： 介绍双线性变换法、脉冲不变法、阶跃不变法等将模拟滤波器原型转换为数字滤波器的方法。重点讲解双线性变换法及其特点（如避免了频谱混叠，但会引起频率轴畸变）。 IIR滤波器设计步骤： 明确设计流程：确定设计指标 -> 选择模拟原型 -> 转换到数字域 -> 实现数字滤波器。 IIR滤波器的实现结构： 介绍直接型、级联型、并联型等不同实现结构。 3. 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： FIR滤波器的特点： 强调FIR滤波器能够实现线性相位（即所有频率分量的延迟相同），这在许多应用中非常重要（如通信系统）。其缺点是需要较高的阶数才能达到相同的衰减性能。 线性相位FIR滤波器： 详细介绍线性相位FIR滤波器的对称性，及其四种类型的分类（偶对称、奇对称，长度奇数、偶数），以及这些对称性如何简化滤波器设计。 窗函数法： 介绍使用窗函数来截断理想滤波器的冲激响应。 理想低通滤波器： 展示理想低通滤波器的冲激响应，并指出其无限长的问题。 窗函数的选择： 介绍常见的窗函数，如矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗、凯撒窗等。分析不同窗函数的频谱泄漏、旁瓣衰减和主瓣宽度之间的权衡关系。 窗函数法的设计步骤： 明确设计流程：确定理想滤波器 -> 选择窗函数 -> 截断冲激响应 -> 计算滤波器系数。 频率采样法： 介绍通过直接在频域指定滤波器响应来设计FIR滤波器的方法。 最优（Parks-McClellan）算法： 介绍基于Remez交换算法的最优FIR滤波器设计方法，该方法能够在通带和阻带内达到最小最大纹波，是性能最优的方法。 FIR滤波器的实现结构： 介绍直接型、卷积型等实现结构。 第三部分：数字信号处理的实际应用 本部分将结合具体应用场景，展示DSP技术的强大能力。 1. 数字信号处理在通信系统中的应用： 调制与解调： 介绍ASK, FSK, PSK, QAM等数字调制技术的原理，以及如何在DSP中实现它们的解调。 信道编码与解码： 讲解纠错码（如汉明码、卷积码、Turbo码、LDPC码）的基本思想，以及DSP如何用于实现编码和解码过程，提高通信的可靠性。 均衡技术： 介绍通信信道中的码间串扰（ISI）问题，以及DSP如何通过均衡器（如自适应均衡器）来补偿信道失真。 多速率信号处理： 讲解升采样（插值）和降采样（抽取）技术，以及它们在数字通信中的应用，如多速率ADC/DAC，以及不同采样率系统之间的接口。 2. 数字信号处理在音频处理中的应用： 音频采样与量化： 介绍CD音质、MP3音质等标准，以及其背后的采样率和量化位数。 音频滤波与降噪： 应用前面介绍的数字滤波器技术，实现音频信号的去噪（如白噪声、嗡嗡声去除），以及对特定频率成分的增强或衰减。 音频压缩： 介绍感知编码原理，如MP3、AAC等音频压缩标准，以及DSP在其中扮演的角色。 回声消除： 讲解回声消除技术的基本原理，以及DSP如何实现实时回声抑制。 语音识别与合成： 简要介绍语音信号的特征提取（如MFCC），以及DSP在语音识别和语音合成系统中的作用。 3. 数字信号处理在图像处理中的应用： 图像采样与量化： 介绍图像的像素表示，以及灰度图像和彩色图像的表示方式。 图像增强： 应用滤波技术（如拉普拉斯算子、Sobel算子）实现图像的锐化、边缘检测。 图像去噪： 介绍均值滤波、中值滤波、高斯滤波等常用的图像去噪算法。 图像压缩： 介绍JPEG等图像压缩标准中的离散余弦变换（DCT）等关键技术。 图像复原： 简要介绍图像模糊的建模和复原方法。 4. 数字信号处理在控制系统中的应用： 数字控制器设计： 将数字滤波器设计思想应用于控制器设计，如PID控制器在离散时间域的实现。 状态空间方法： 介绍离散时间状态空间模型，以及如何利用DSP进行状态估计和反馈控制。 自适应控制： 讲解自适应控制器如何在系统参数变化时进行调整，DSP在其中实现算法。 第四部分：DSP处理器与开发 1. DSP处理器架构： 专用DSP处理器特点： 介绍DSP处理器与通用微处理器在架构上的区别，如哈佛架构、指令集（MAC指令）、流水线、DMA等，这些特点使得DSP在并行处理和高速运算方面具有优势。 常见DSP处理器系列： 简要介绍TI C2000/C6000系列、ADI SHARC/Blackfin系列等。 2. DSP软件开发： 开发环境： 介绍常用的DSP集成开发环境（IDE），如Code Composer Studio (CCS), VisualDSP++等。 汇编语言与C语言混合编程： 讲解在DSP开发中，结合使用C语言的高效性和汇编语言的精细控制。 代码优化技术： 介绍如何针对DSP硬件特性进行代码优化，以提高运行效率。 三、 总结与展望 本书通过理论讲解、算法推导和应用实例的结合，力求帮助读者全面掌握数字信号处理的核心技术。DSP技术作为信息时代不可或缺的基石，其应用领域还在不断拓展，例如人工智能、物联网、5G通信、医疗健康等。本书的内容将为读者在这些前沿领域深入研究和实践打下坚实的基础，激发读者对DSP技术更深层次的探索。 四、 学习方法建议 理论与实践结合： 在学习理论知识的同时，积极动手进行仿真实验和实际编程。 理解算法原理： 不仅要记住算法，更要理解其背后的数学原理和适用条件。 关注应用案例： 通过具体的应用案例，将抽象的理论知识与实际问题联系起来。 利用仿真工具： 熟练使用MATLAB/Simulink等工具进行DSP算法的仿真和验证。 参与项目实践： 尽可能参与与DSP相关的项目，将所学知识应用于解决实际工程问题。 本书期望能成为读者在数字信号处理领域学习和探索的得力助手。
这本书给我带来的最大感受是，它非常适合系统学习和深入研究。作者在构建知识体系时，考虑到了读者的学习曲线，循序渐进地引入概念，并不断巩固和深化。对于我这种希望对某个技术领域有全面而深入了解的读者来说，这本书无疑提供了一个极佳的起点。它不仅讲解了“是什么”，更解释了“为什么”和“如何做”。我感觉，通过这本书的学习，我能够建立起一个坚实的理论基础，并且能够将其应用到实际的工程问题中去。即使遇到一些比较生僻或者复杂的技术问题，这本书也能为我提供解决问题的思路和方法。总的来说，这是一本非常有价值的书籍，我强烈推荐给所有对这个领域感兴趣的读者。