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DSP原理及應用(第3版)(簡體書)
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商品簡介

作者簡介

目次

本書以TI公司的TMS320C54x系列芯片為描述對象,以應用系統設計為主線,系統地介紹了DSP芯片的基本結構、開發和應用。全書共分為9章,首先詳細介紹了TMS320C54x的體系結構、原理和指令系統;其次介紹了匯編語言開發工具、匯編程序設計和應用程序開發實例;然後從應用的角度介紹了DSP芯片的片內外設應用和DSP系統的硬件設計,並通過兩個應用系統設計實例介紹了DSP芯片的開發過程;最後對集成開發環境CCS軟件的使用方法進行了詳盡的描述。
鄒彥,男,北華大學電工電子實驗教學中心教師,多年來一直從事模擬電路、數字電路、DSP等課程的教學、實驗和科研工作。
21世紀是數字化的時代,隨著越來越多的電子產品將數字信號處理(DSP)作為技術核心,DSP已經成為推動數字化進程的動力。作為數字化最重要的技術之一,DSP無論在其應用的深度還是廣度方面,都在以前所未有的速度向前發展。
數字信號處理器,也稱DSP芯片,是針對數字信號處理需要而設計的一種具有特殊結構的微處理器,它是現代電子技術、計算機技術和信號處理技術相結合的產物。隨著信息處理技術的飛速發展,數字信號處理技術已逐漸發展成為一門主流技術,在電子信息、通信、軟件無線電、自動控制、儀器儀錶、信息家電等高科技領域得到了越來越廣泛的應用。
數字信號處理器由於運算速度快、具有可編程特性和接口靈活的特點,在許多電子產品的研製、開發與應用中發揮著越來越重要的作用。採用DSP芯片來實現數字信號處理系統更是當前的發展趨勢。
近年來,DSP技術在我國也得到了迅速的發展,不論是在科學技術研究,還是在產品的開發等方面,其應用越來越廣泛,並取得了豐碩的成果。為了緊跟DSP技術的發展,越來越多的高校開設了有關DSP技術的課程和實驗。為了適應DSP技術的發展,滿足教學和產業市場的需求,讓更多的本科生、研究生和工程技術人員能儘快學習、掌握DSP應用技術,促進我國DSP技術水平的不斷提高,我們編寫了這本教材。
本書依據作者近幾年為本科生開設“DSP原理及應用”課程的講義和講稿,參考國內外最新的教材和文獻資料,結合近幾年來學習、開發DSP系統的體會編寫而成。其目的是使讀者瞭解TMS320C54x的體系結構和基本原理,熟悉DSP芯片的開發工具和使用,掌握DSP系統的軟硬件設計和應用系統的開發方法,具備獨立從事DSP應用開發的能力。
本書的主要特點是以TI公司16位定點處理器TMS320C54x系列芯片為描述對象,以應用系統設計為主線,系統地介紹DSP芯片的基本結構、軟件開發和硬件設計,並給出設計實例,使讀者儘快掌握DSP系統的設計方法。
全書共分為8章,其內容如下。
第1章:緒論。
第2章:TMS320C54x的硬件結構。詳細介紹TMS320C54x的體系結構與原理,內容包括總線結構、中央處理器、存儲器結構、片內外設電路、系統控制和外部總線等。
第3章:TMS320C54x的指令系統。首先詳細介紹數據的7種尋址方式,然後介紹指令的表示方式,最後重點介紹DSP的指令系統。
第4章:匯編語言程序的開發工具。主要介紹匯編語言程序的開發工具和開發過程。第一部分簡要介紹軟件開發過程,包括匯編語言程序的編輯、彙編和鏈接過程等;第二部分介紹公共目標文件格式(COFF);第三部分介紹程序語言開發工具的使用方法,包括彙編器和鏈接器等。
第5章:TMS320C54x的匯編語言程序設計。主要介紹匯編語言程序設計的方法。首先概述彙編源程序,包括匯編語言源程序的格式、常數、字符串、符號和表達式;然後詳細介紹匯編語言程序設計,包括堆棧使用方法、控制程序、算術運算程序、重複操作程序、數據塊傳送程序、小數運算程序和浮點運算程序。
第6章:應用程序設計。介紹數字信號處理和通信中最常見、最具有代表性的應用,如FIR濾波器、IIR濾波器、FFT變換、正弦信號發生器的實現方法。
第7章:TMS320C54x片內外設、接口及應用。從應用的角度介紹主機接口、定時器、串行口和中斷系統應用設計。
第8章:TMS320C54x的硬件設計,主要介紹基於TMS320C54x DSP系統的硬件設計方法。首先概述系統的硬件設計過程;其次詳細介紹DSP系統的基本設計,包括電源電路、複位電路和時鐘電路的設計;然後介紹DSP電平轉換電路的設計、DSP存儲器和I/O的擴展、DSP與A/D轉換器和D/A轉換器的接口設計;最後通過兩個實例介紹DSP系統的硬件設計。
另外,TI公司CCS集成開發環境的使用方法本書不做介紹,請讀者參考相關書籍。
本書主要作為電子信息、通信工程和自動化等專業高年級本科生和研究生學習DSP課程的教材或參考書,包括實驗在內大約48~60學時,也可供從事DSP芯片開發應用的工程技術人員參考。
本書由鄒彥、唐冬和寧志剛合作編寫。其中,鄒彥編寫第1、2、6、8章和附錄,唐冬編寫第3、5章和第4章的部分內容,寧志剛編寫第4章的部分內容和第7章。全書由鄒彥統稿和定稿。另外,董湘君、李聖參加了本書第3、5、8章中部分例子的調試工作。
由於DSP技術是一門發展迅速的新技術,加上作者水平有限,編寫時間倉促,書中錯誤和不妥之處在所難免,敬請廣大讀者批評指正。
第1章 緒論
1.1 數字信號處理概述
1.2 可編程DSP芯片
1.2.1 DSP芯片的發展概況
1.2.2 DSP芯片的特點
1.2.3 DSP芯片的分類
1.2.4 DSP芯片的應用
1.2.5 DSP芯片的發展現狀和趨勢
1.3 DSP系統
1.3.1 DSP系統的構成
1.3.2 DSP系統的特點
1.3.3 DSP系統的設計過程
1.3.4 DSP芯片的選擇
1.4 DSP產品簡介
本章小結
思考題與習題
第2章 TMS320C54x的硬件結構
2.1 ’C54x的基本結構
2.2 ’C54x的主要特性和外部引腳
2.2.1 ’C54x的主要特性
2.2.2 ’ C54x的引腳功能
2.3 ’C54x的內部總線結構
2.4 ’C54x的中央處理器
2.4.1 算術邏輯運算單元(ALU)
2.4.2 累加器A和B
2.4.3 桶形移位寄存器
2.4.4 乘法-累加單元(MAC)
2.4.5 比較、選擇和存儲單元(CSSU)
2.4.6 指數編碼器(EXP)
2.4.7 CPU狀態和控制寄存器
2.5 ’C54x的存儲空間結構
2.5.1 存儲空間結構
2.5.2 程序存儲空間
2.5.3 數據存儲空間
2.5.4 I/O空間
2.6 ’C54x的片內外設電路
2.7 ’C54x的系統控制
2.7.1 程序地址的生成
2.7.2 流水線操作
2.7.3 系統的複位
2.7.4 中斷操作
2.7.5 省電和保持方式
2.8 ’C54x的外部總線
2.8.1 外部總線接口
2.8.2 外部總線等待狀態控制
2.8.3 外部總線接口時序
本章小結
思考題與習題
第3章 TMS320C54x的指令系統
3.1 尋址方式
3.1.1 立即尋址
3.1.2 絕對尋址
3.1.3 累加器尋址
3.1.4 直接尋址
3.1.5 間接尋址
3.1.6 存儲器映像寄存器尋址
3.1.7 堆棧尋址
3.2 ’C54x指令的表示方法
3.2.1 指令系統中的符號
3.2.2 指令系統中的運算符
3.3 ’C54x的指令系統
3.3.1 數據傳送指令
3.3.2 算術運算指令
3.3.3 邏輯運算指令
3.3.4 程序控制指令
3.3.5 並行操作指令
3.3.6 重複操作指令
本章小結
思考題與習題
第4章 匯編語言程序的開發工具
4.1 ’C54x軟件開發過程
4.2 匯編語言程序的編輯、彙編和鏈接過程
4.3 COFF的一般概念
4.3.1 COFF文件的基本單元
4.3.2 彙編器對段的處理
4.3.3 鏈接器對段的處理
4.3.4 鏈接器對程序的重新定位
4.3.5 程序裝入
4.3.6 COFF文件中的符號
4.4 源程序的彙編
4.4.1 匯編程序的運行
4.4.2 彙編時的列表文件
4.4.3 彙編偽指令
4.4.4 宏定義和宏調用
4.5 鏈接器的使用
4.5.1 鏈接器的運行
4.5.2 鏈接命令文件的編寫與使用
4.5.3 目標庫
4.5.4 MEMORY命令
4.5.5 SECTIONS命令
4.5.6 多個文件的鏈接實例
本章小結
思考題與習題
第5章 TMS320C54x的匯編語言 程序設計
5.1 概述
5.1.1 匯編語言源程序格式
5.1.2 匯編語言中的常數與字符串
5.1.3 彙編源程序中的符號
5.1.4 彙編源程序中的表達式
5.2 堆棧的使用方法
5.3 控制程序
5.3.1 分支操作程序
5.3.2 循環操作程序
5.4 算術運算程序
5.4.1 加/減法運算和乘法運算
5.4.2 除法運算
5.4.3 長字運算和並行運算
5.5 重複操作程序
5.5.1 單指令重複操作
5.5.2 塊程序重複操作
5.5.3 循環嵌套
5.6 數據塊傳送程序
5.7 小數運算程序
5.8 浮點運算程序
本章小結
思考題與習題
第6章 應用程序設計
6.1 FIR濾波器的DSP實現
6.1.1 FIR濾波器的基本結構
6.1.2 FIR濾波器的設計方法
6.1.3 FIR濾波器的MATLAB設計
6.1.4 FIR濾波器的DSP實現
6.1.5 FIR濾波器的設計實例
6.2 IIR濾波器的DSP實現
6.2.1 IIR濾波器的基本結構
6.2.2 IIR濾波器的設計
6.2.3 IIR濾波器的MATLAB設計
6.2.4 IIR濾波器的DSP實現
6.3 快速傅裡葉變換(FFT)的DSP實現
6.3.1 FFT算法的簡介
6.3.2 FFT算法的DSP實現
6.4 正弦波信號發生器
6.4.1 產生正弦波的算法
6.4.2 正弦波的實現
本章小結
思考題與習題
第7章 TMS320C54x片內外設、接口及應用
7.1 ’C54x的主機接口(HPI)
7.2 ’C54x的定時器
7.2.1 定時器結構
7.2.2 ’C54x定時器/計數器的應用
7.3 ’C54x的串行口
7.3.1 標準同步串行口(SP)
7.3.2 緩衝同步串行口(BSP)
7.3.3 時分複用串行口(TDM)
7.3.4 多通道緩衝串行口(McBSP)
7.3.5 ’C54x串行口的應用
7.4 ’C54x的中斷系統
7.4.1 中斷寄存器
7.4.2 中斷控制
7.4.3 中斷系統的應用
本章小結
思考題與習題
第8章 TMS320C54x的硬件設計
8.1 硬件設計概述
8.2 DSP系統的基本設計
8.2.1 電源電路的設計
8.2.2 複位電路的設計
8.2.3 時鐘電路的設計
8.3 DSP的電平轉換電路設計
8.4 DSP存儲器和I/O擴展
8.4.1 程序存儲器的擴展
8.4.2 數據存儲器的擴展
8.4.3 I/O擴展應用
8.4.4 綜合擴展應用
8.5 DSP與A/D、D/A轉換器的接口
8.5.1 ’C54x與A/D轉換器的接口
8.5.2 ’C54x與D/A轉換器的接口
8.6 DSP系統的硬件設計實例
8.6.1 基於G.729A標準的DSP實時系統的設計
8.6.2 語音基帶處理模塊的設計
本章小結
思考題與習題
附錄A TMS320C54x助記符彙編指令集
參考文獻

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