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基本信息

书名:DSP技术及应用

定价：39.00元

售价：26.5元,便宜12.5元,折扣67

作者:陈金鹰著

出版社：机械工业出版社

出版日期：2014-08-01

ISBN：9787111463597

字数：

页码：

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　DSP技术包括对数字信号处理芯片技术和数字信号处理理论研究两方面的内容，陈金鹰编著的《DSP技术及应用（第2版）》首先系统地介绍了适合初学者学习的以TMS320C54x系列芯片为代表的典型DSP芯片的组织结构，然后结合汇编语言的使用方法来说明如何具体使用DSP的内部资源，后通过实际例子介绍如何将DSP芯片技术与数字信号处理理论结合起来，用汇编语言程序实现理论研究中的算法问题。
　　全书共分7章。章介绍了从模拟到数字系统的演进过程、DSP技术的应用前景和DSP系统的一般设计原则。第2章用较多的篇幅详细地介绍TMS320C54x系列芯片的内部资源和结构，这也是该系列芯片区别于其他芯片的特征所在。第3章对指令系统进行了介绍。第4章介绍了DSP软件开发过程中所涉及到的程序编写、汇编、链接和可执行目标文件的生成。第5章通过大量例子来解释常用指令的应用方法和技巧。第6章通过数字系统应用实例说明如何使用DSP芯片解决数字信号处理理论中的算法问题和工程实际问题。第7章用实验来说明DSP集成开发软件平台CCS的使用方法。
　　本书内容适合于通信工程、电子类、仪表类、自动化类及相关专业的大专生、本科生和研究生学习，也可供其他相关专业的工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《现代信号处理理论与实践》 内容简介 本书深入探讨了信号处理的现代理论基础及其在各个工程领域的广泛应用。全书共分十一章，涵盖了从基础的信号与系统理论到高级的自适应滤波、谱估计、小波分析以及面向应用的系统设计等内容。本书旨在为读者构建一个扎实而全面的信号处理知识体系，并引导读者掌握解决实际工程问题的能力。 第一章 信号与系统基础 本章是整个信号处理领域的基石。我们将从信号的定义、分类（模拟信号与离散信号，连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，能量信号与功率信号）入手，系统地介绍信号的数学表示方法，包括傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换。通过对这些变换的深入讲解，读者将理解信号在不同域（时域、频域、复频域）的特性，为后续章节的学习奠定坚实的基础。 在系统方面，我们将详细阐述系统的基本概念、分类（线性与非线性，时不变与时变，因果与非因果，稳定与不稳定）以及系统模型。重点介绍线性时不变（LTI）系统的核心——卷积运算，以及通过差分方程和微分方程来描述LTI系统。我们将探讨LTI系统的频率响应，以及它在信号滤波和系统分析中的作用。本章还会简要介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）的原理，为后续数字信号处理的内容铺平道路。 第二章 离散时间信号与系统 本章将聚焦于数字信号处理（DSP）的核心——离散时间信号与系统。我们将深入讲解离散时间信号的表示、采样定理及其重构，强调了采样频率与信号带宽之间的关键关系，以及欠采样和过采样的影响。接着，我们将详细介绍离散时间系统的基本概念，包括差分方程、系统函数（Z域表示），以及如何利用Z变换分析离散时间系统的稳定性、频率响应和相频响应。 本章的重点之一是有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器的设计与分析。我们将介绍几种经典的FIR滤波器设计方法，如窗函数法、频率采样法和最优逼近法（如Parks-McClellan算法），并分析其在幅频特性、相频特性和计算复杂度方面的优缺点。对于IIR滤波器，我们将讨论冲激不变法、双线性变换法等从模拟滤波器到数字滤波器的转换技术，以及Butterworth、Chebyshev、Elliptic等经典模拟滤波器的设计准则。此外，本章还将探讨离散傅里叶变换（DFT）及其性质，为快速傅里叶变换（FFT）打下基础。 第三章 快速傅里叶变换（FFT） 傅里叶变换是信号分析的核心工具，而快速傅里叶变换（FFT）则是实现高效计算傅里叶变换的关键算法。本章将详细介绍FFT的原理，包括Cooley-Tukey算法等各种高效的FFT实现方式，阐述如何将长序列的DFT计算分解为若干短序列的DFT计算，从而大幅降低计算复杂度。我们将分析不同FFT算法的时间复杂度，并探讨在实际应用中选择何种FFT算法的考量因素，例如数据长度、硬件资源等。 本章还将介绍FFT在频谱分析中的应用，包括周期图法、修正周期图法和Welch法等用于估计功率谱密度。此外，FFT在卷积计算、相关计算以及数字滤波器设计等方面也扮演着重要角色，本章将一一阐述这些应用。通过对FFT算法的深入理解和掌握，读者将能够高效地进行信号的频率域分析。 第四章 数字滤波器设计 滤波器是信号处理中不可或缺的工具，用于去除噪声、提取有用信息或改变信号的频率成分。本章将系统地介绍数字滤波器的设计理论与方法。我们将详细讲解如何根据滤波器的性能指标（如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度、相位响应等）选择合适的滤波器类型（FIR或IIR），以及如何选择具体的设计算法。 本章将重点介绍FIR滤波器的设计方法，包括窗函数法（矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）及其对滤波器性能的影响，频率采样法，以及线性相位FIR滤波器的设计。对于IIR滤波器，我们将深入探讨如何将模拟滤波器（如Butterworth、Chebyshev、Elliptic）的特性映射到数字域，详细介绍冲激不变法和双线性变换法，并分析它们各自的优缺点，特别是在变换过程中可能引入的频率畸变问题。本章还将介绍一些高级的IIR滤波器设计技术，例如直接II型结构和级联II型结构，以提高设计的灵活性和效率。 第五章 自适应滤波理论 自适应滤波器是一种能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数的滤波器。本章将深入探讨自适应滤波的理论基础和关键算法。我们将首先介绍自适应滤波器的基本模型，包括输入信号、期望信号、输出信号和误差信号。接着，我们将详细讲解最小均方（LMS）算法，这是最常用和最基础的自适应滤波算法之一，分析其收敛性能、计算复杂度以及对步长的选择。 在此基础上，我们将介绍更高级的自适应滤波算法，如归一化LMS（NLMS）算法，它通过归一化步长来提高算法的稳健性，以及递归最小二乘（RLS）算法，它能够更快地收敛，但计算复杂度更高。本章还将阐述自适应滤波器在噪声消除、均衡、预测、系统辨识等领域的典型应用。通过本章的学习，读者将能够理解自适应滤波的工作原理，并掌握不同自适应算法的选择与应用。 第六章 谱估计 谱估计是信号分析的重要分支，旨在估计信号的功率谱密度。本章将介绍多种谱估计方法，从经典方法到现代高分辨率方法。我们将首先回顾基于傅里叶变换的谱估计方法，包括周期图法、修正周期图法（Welch法）及其在降低方差和偏差方面的改进。 接着，我们将深入介绍参数模型谱估计方法，如自回归（AR）模型、移动平均（MA）模型和ARMA模型。我们将详细讲解AR模型的Yule-Walker方程和Burg法，以及如何利用这些方法估计模型的参数并计算功率谱。然后，我们将介绍高分辨率谱估计方法，如最小方差无失真响应（MVDR）或Capon谱估计，以及多重信号分类（MUSIC）和旋转不变子空间（ESPRIT）等基于子空间方法的谱估计技术。这些方法在提高频率分辨率方面具有显著优势，特别适用于分析具有复杂频谱结构的信号。 第七章 小波分析 小波分析作为一种新兴的信号处理技术，能够提供时-频联合分析能力，在处理非平稳信号方面展现出独特的优势。本章将系统地介绍小波分析的理论基础和应用。我们将从连续小波变换（CWT）入手，讲解尺度（scale）和位移（shift）参数的意义，以及不同小波基函数（如Haar、Morlet、Mexican Hat等）的特性。 接着，我们将重点介绍离散小波变换（DWT），包括其多分辨率分析（MRA）的原理，以及 Mallat 算法等实现DWT的算法。本章将详细阐述小波分解和重构的过程，并通过举例说明如何利用小波变换进行信号去噪、特征提取、图像压缩和信号分析。读者将理解小波分析如何有效地捕捉信号在不同尺度上的局部特征，从而实现更精细化的信号处理。 第八章 多速率信号处理 多速率信号处理是指对采样率不同的信号进行处理的技术，在通信、音频编码、图像处理等领域有着广泛的应用。本章将深入探讨多速率信号处理的基本概念和关键技术。我们将详细讲解抽取（decimation）和插值（interpolation）操作，分析它们对信号频谱的影响，并介绍多相分解（polyphase decomposition）等实现高效多速率系统设计的技术。 本章还将介绍抽取滤波器和插值滤波器的设计，以及如何在不同采样率之间进行信号的转换。我们将重点讲解滤波器组（filter banks）的概念，包括半带滤波器组、QMF（Quadrature Mirror Filter）和D于无损压缩的PQMF（Perfect Reconstruction QMF）等，并探讨其在子带编码（subband coding）和信号压缩中的应用。 第九章 嵌入式DSP系统设计 本章将把信号处理的理论知识与实际工程应用相结合，探讨嵌入式DSP系统的设计。我们将从DSP处理器的架构入手，介绍其指令集、存储器组织、流水线技术以及专用硬件加速器等特性。我们将讨论嵌入式DSP系统的硬件选型，包括芯片的性能指标、功耗、接口和开发工具链。 在软件设计方面，本章将涉及DSP应用程序的开发流程，包括算法的实现、优化以及与硬件的接口设计。我们将讨论实时操作系统（RTOS）在嵌入式DSP系统中的作用，以及如何利用RTOS进行任务调度和资源管理。此外，本章还将介绍常见的嵌入式DSP应用开发平台和工具，如TI的Code Composer Studio，以及ARM+DSP异构平台的开发策略。 第十章 DSP在通信系统中的应用 数字信号处理在现代通信系统中扮演着至关重要的角色。本章将重点介绍DSP在各类通信系统中的典型应用。我们将从基带信号处理出发，探讨调制解调技术（如ASK, FSK, PSK, QAM）的DSP实现。接着，我们将深入讲解均衡技术，包括自适应均衡器（如LMS, RLS均衡器）在信道失真补偿中的作用，以及其在提高通信质量方面的关键性。 本章还将介绍信道编码与解码技术（如卷积码、Turbo码、LDPC码）的DSP实现，以及它们在纠错能力方面的原理。此外，我们还将探讨OFDM（正交频分复用）技术的DSP实现，以及它在宽带通信（如Wi-Fi, LTE）中的优势。最后，本章将简要介绍软件无线电（SDR）的概念，以及DSP在SDR中的核心地位。 第十一章 DSP在其他工程领域的应用 本章将拓展DSP技术的应用视野，介绍其在音频处理、图像与视频处理、生物医学工程、自动控制等多个工程领域的广泛应用。在音频处理方面，我们将介绍音频信号的采样、量化、编码（如MP3, AAC），以及声码器、混响、回声消除等技术。 在图像与视频处理方面，我们将探讨图像滤波（如平滑、锐化）、边缘检测、特征提取、图像压缩（如JPEG, MPEG）等DSP算法。在生物医学工程领域，我们将介绍心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物信号的分析与处理，以及医学成像（如MRI, CT）中的信号处理技术。在自动控制领域，我们将探讨PID控制器、状态空间控制器等数字控制算法的DSP实现，以及它们在工业自动化中的应用。 通过以上十一章内容的学习，读者将能够全面掌握DSP技术的核心理论，并深入理解其在各个工程领域的强大应用潜力。本书的编写旨在提供一个全面、深入且面向实践的DSP学习体验，帮助读者成为一名优秀的信号处理工程师。