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內(nèi)容簡介

　　本書全面系統(tǒng)地介紹了新一代電子產(chǎn)品的設(shè)計、制作原理和方法。在介紹TMS320C6000和TMS320C5000芯片結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、硬件平臺設(shè)計原理及應(yīng)用軟件開發(fā)方法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了TI公司提供的3種DSP硬件平臺設(shè)計原理，給出原理圖和相應(yīng)的軟件工具，并通過DSP芯片在儀器、語音、圖像、控制和通信領(lǐng)域的典型應(yīng)用實(shí)例——硬件、算法和源程序，提高讀者對DSP技術(shù)的興趣和具體掌握開發(fā)電子新產(chǎn)品的方法。本書內(nèi)容新穎，概念清晰，實(shí)踐性強(qiáng)，適于從事各領(lǐng)域電子產(chǎn)品的設(shè)計、制造、調(diào)試、維修和使用的人員閱讀，也可作為中專、高等學(xué)校電子類專業(yè)師生參考書。本書前言前言數(shù)字信號處理器（DSP）芯片從1980年開始為人們所使用，它引發(fā)了工業(yè)設(shè)計的革命。在當(dāng)今的數(shù)字化時代背景下，DSP已成為通信、計算機(jī)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件?，F(xiàn)在主要DSP廠家包括德州儀器（TI）、朗訊（AT&T）、摩托羅拉、模擬器件公司（ADI）等。其中TIDSP產(chǎn)品遍及全球，占世界市場45％的份額，每2個數(shù)字蜂窩電話中就有1個采用TI產(chǎn)品，全世界90％的硬盤和33％的MODEM均采用TIDSP技術(shù)。因此，了解使用TIDSP設(shè)計電子產(chǎn)品的方法，無論對理解國外電子產(chǎn)品還是自行設(shè)計電子產(chǎn)品，都是很重要的。DSP芯片不同于原來的微處理器，DSP是在模擬信號變成數(shù)字信號以后進(jìn)行高速實(shí)時處理的專用處理器，其處理速度比最快的CPU還快10～50倍。這是因為DSP芯片內(nèi)包含硬件并行乘法器。很多功能在微處理器中是用微碼實(shí)現(xiàn)的，而現(xiàn)在是基于高速DSP硬件實(shí)現(xiàn)的。一般基于DSP實(shí)現(xiàn)的功能比基于數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)的功能更加經(jīng)濟(jì)。DSP方法的重要貢獻(xiàn)是可編程裝置的可塑性，它能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的線性和非線性算法，同時可跳轉(zhuǎn)到程序的不同部分，且可以關(guān)閉一些功能。一旦程序完成，單片功能不會隨著時間改變。而模擬電路不僅體積大，而且必須補(bǔ)償由于溫度和時間改變所引起的參數(shù)變化。在DSP技術(shù)出現(xiàn)之前，數(shù)字信號處理的任務(wù)只能依靠微處理器來完成，但是微處理器的處理速度較低，無法滿足高速實(shí)時要求。直到20世紀(jì)70年代，有人提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。那時信號處理器系統(tǒng)至少包栝100片MSI芯片。隨著大規(guī)模集成電路（VLSI）技術(shù)的發(fā)展，1982年出現(xiàn)世界上第一代最流行的DSP芯片——NECPD7720和TITMS32010（后成為商用），這些芯片能完成16比特的加法，運(yùn)算速度達(dá)到5MIPS（兆條指令/s），但內(nèi)部的RAM，ROM和I/O能力還不夠理想。從第一代DSP發(fā)明以來，DSP技術(shù)不斷進(jìn)步。更多的DSP加入片內(nèi)RAM和ROM，增加地址空間和附加功能，速率也有了明顯提高，例如TMS320C5x系列，運(yùn)算速率達(dá)到57*！MIPS。速率提高是依靠減小尺寸和采用CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。CMOS技術(shù)的引入，顯著地減少了功耗。另外，目前DSP也使用低電源電壓。在DSP技術(shù)發(fā)展歷史上的另一個里程碑，是AT&T在1986年把第一個浮點(diǎn)DSP（DSP32）投放市場。1988年TI第一個浮點(diǎn)DSP（TMS320C3x）能同時處理32比特字長，時鐘頻率提高到27MHz，33MHz，40MHz。TI第二個浮點(diǎn)DSP（TMS320C40）更廣泛地支持平行處理。浮點(diǎn)DSP在許多方面獲得了應(yīng)用，因為它編程容易，價格適度。同時定點(diǎn)DSP仍然經(jīng)常選用，因為它便宜，有時速度更快，功耗較低。在定點(diǎn)DSP應(yīng)用中，必須仔細(xì)考慮信號的放大問題，要避免信號的溢出或信號的過低。但是，在許多數(shù)字通信系統(tǒng)中這是不成問題的，因為這些信號功率維持為常數(shù)值。浮點(diǎn)DSP是自動完成放大功能的。20世紀(jì)90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件?，F(xiàn)在的DSP屬于第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及外圍元器件綜合集成在單一芯片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信、計算機(jī)領(lǐng)域大顯身手，而且逐漸滲透到人們?nèi)粘ＯM(fèi)領(lǐng)域。TI公司1997年推出的C6000DSP產(chǎn)品，其定點(diǎn)產(chǎn)品的時鐘頻率達(dá)300*！MHz，指令執(zhí)行速度達(dá)2*！400*！MIPS。TI公司2000年推出的C64xDSP產(chǎn)品，其時鐘頻率達(dá)1.1*！GHz，指令執(zhí)行速度達(dá)8*！800*！MIPS。隨著DSP芯片的高速發(fā)展，DSP已得到廣泛的應(yīng)用，也必然帶來電子產(chǎn)品設(shè)計方法上的革命。因為我們不可能為每一種DSP型號配備專用的軟硬件平臺，同時我們也希望在開發(fā)一個新的產(chǎn)品時，能夠有更多的軟硬件資源可供利用，使設(shè)計電子新產(chǎn)品的平均投入降低，試制周期縮短。這就是我們要編寫這本書的目的。我們從TIDSP產(chǎn)品中，學(xué)到3個開發(fā)平臺思想，即高性能平臺（TMS320C6、高效益平臺（TMS320C5和控制最佳化平臺（TMS320C2，我們介紹它們的性能，說明應(yīng)用平臺技術(shù)開發(fā)現(xiàn)代電子系統(tǒng)的方法，并給出應(yīng)用實(shí)例。本書的編寫密切結(jié)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)德州儀器聯(lián)合DSP實(shí)驗室的教學(xué)和科研實(shí)踐，既有對TITMS320C6000和TMS320C5000兩個平臺的完整介紹，也有DSP應(yīng)用的實(shí)際例子，包括硬件、算法和源程序等，有助于初學(xué)者全面理解和掌握所述及的內(nèi)容。本書提供的程序都是經(jīng)過實(shí)驗檢驗的，很有參考價值。本書的第1章、第2章由戴逸民編寫，第3章、第4章由梁曉雯編寫，第5章由趙明和王正方編寫，其余各章的原理和算法由戴逸民編寫，應(yīng)用程序驗證與編寫由裴小平、梁曉雯、李玉虎、王諾、王正方、趙明、陶子正、懷鈺等人完成。由于編著者水平有限，不妥之處請讀者指正。編著者于中國科技大學(xué)德州儀器聯(lián)合DSP實(shí)驗室

作者簡介

暫缺《基于DSP的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計》作者簡介

圖書目錄

第1章TMS320C6000平臺技術(shù)概論
1.1引論
1.2DSP裝置的功能性框圖
1.3DSP裝置的引腳和信號描述
1.4DSP裝置的CPU結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.4.1C6000DSPCPU的共同特征
1.4.2C62xDSP,C67xDSP與C64xDSP的CPU性能比較
1.5CPU數(shù)據(jù)通道和控制
1.5.1一般目的寄存器文件
1.5.2功能單元
1.5.3寄存器交叉通道
1.5.4存儲器裝載和存儲通道
1.5.5數(shù)據(jù)尋址通道
1.5.6TMS320C62x/C67x控制寄存器文件
1.5.7TMS320C67x控制存儲器文件擴(kuò)充
1.6TMS320C62x/C67xCPU定點(diǎn)匯編語言指令集
1.6.1CPU指令操作和執(zhí)行符號
1.6.2CPU指令和功能單元之間的映射關(guān)系
1.6.3CPU操作代碼圖
1.6.4延遲槽
1.6.5平行操作
1.6.6狀態(tài)（條件）操作
1.6.7資源約束
1.6.8尋址模式
1.6.9指令系統(tǒng)概要
1.7存儲器
1.7.1程序存儲控制器和內(nèi)部程序存儲器
1.7.2DMA控制器接入到內(nèi)部程序存儲器
1.7.3數(shù)據(jù)存儲控制器和數(shù)據(jù)存儲器接入
1.7.4存儲器分配
1.7.5內(nèi)部存儲器
1.8TMS320C6000的片內(nèi)集成外設(shè)
1.8.1外部存儲器接口（EMIF）
1.8.2多通道緩沖串口
1.8.3自舉邏輯控制
1.8.4中斷選擇器
1.8.5功率下降邏輯
第2章TMS320C62xEVM評估板軟.硬件設(shè)計原理
2.1引論
2.2TMS320C6xEVM評估板硬件功能概要
2.2.1DSP
2.2.2DSP時鐘
2.2.3外部存儲器接口
2.2.4擴(kuò)展總線XB（Expasion）接口
2.2.5PCI接口
2.2.6JTAG模擬器
2.2.7可控邏輯
2.2.8聲頻接口
2.2.9電源
2.2.10電壓監(jiān)視和復(fù)位控制
2.2.11用戶任選
2.2.12LED指示
2.3TMS320C6xEVM評估板軟件功能概要
2.3.1TMS320C6xEVM主機(jī)支持軟件
2.3.2TMS320C6xEVMDSP支持軟件
2.4TMS320C62xDSP實(shí)驗板的設(shè)計
2.4.1概述
2.4.2設(shè)計思想
2.4.3原理說明以及電路實(shí)現(xiàn)
2.4.4結(jié)束語
第3章TMS320C5000平臺技術(shù)概論
3.1TMS320C54x體系結(jié)構(gòu)
3.1.1總線結(jié)構(gòu)
3.1.2中央處理單元（CPU）
3.1.3內(nèi)部存儲器
3.1.4在片外設(shè)
3.1.5串行口
3.2TMS320C54x的存儲空間組織
3.2.1程序存儲器
3.2.2數(shù)據(jù)存儲器
3.2.3I/O存儲空間
3.3尋址方式
3.3.1數(shù)據(jù)尋址
3.3.2程序?qū)ぶ?br />3.4TMS320C54x的指令系統(tǒng)
第4章TMS320C54x硬件平臺設(shè)計
4.1TMS320C54xEVM硬件平臺的結(jié)構(gòu)
4.2TMS320C54xEVM對主機(jī)的要求
4.3TMS320C54xEVM操作
4.3.1TMS320C54x存儲器接口
4.3.2PC/AT主機(jī)接口
4.3.3TMS320C54xI/O接口
4.3.4主機(jī)與目標(biāo)處理器的通信
4.3.5外部串行口
4.3.6模擬接口
4.4應(yīng)用實(shí)例
第5章DSP軟件的開發(fā)方法
5.1TMS320C54x的C語言開發(fā)知識準(zhǔn)備
5.1.1存儲器模式
5.1.2C編譯器生成的塊
5.1.3C系統(tǒng)的堆棧
5.1.4動態(tài)存儲器分配
5.1.5RAM和ROM模式
5.1.6寄存器規(guī)則
5.1.7系統(tǒng)初始化
5.1.8鏈接器
5.2在CodeComposerStudio中進(jìn)行TMS320C54x的C語言開發(fā)實(shí)例
5.2.1創(chuàng)建新工程
5.2.2向工程中添加文件
5.2.3程序代碼
5.2.4構(gòu)建并運(yùn)行程序
5.2.5修改程序選項及更正語法錯誤
5.2.6使用斷點(diǎn)和監(jiān)視窗口
5.2.7使用監(jiān)視窗口查看結(jié)構(gòu)體
5.2.8測算代碼運(yùn)行時間
5.3TMS320C54x下的匯編語言開發(fā)
第6章TMS320C6000源代碼開發(fā)流程和代碼優(yōu)化技術(shù)
6.1引論
6.2第一階段的代碼優(yōu)化問題
6.2.1數(shù)據(jù)類型的選擇
6.2.2分析C代碼的性能
6.2.3編譯C代碼和存儲器的依賴性
6.3第二階段的代碼優(yōu)化問題
6.3.1C6x編譯器內(nèi)部函數(shù)的使用
6.3.2short型數(shù)據(jù)的int處理
6.3.3軟件流水線技術(shù)的使用
6.3.4循環(huán)結(jié)構(gòu)中的代碼展開
6.4第三階段的代碼優(yōu)化問題
6.4.1匯編代碼格式
6.4.2使用線性匯編優(yōu)化匯編代碼
第7章數(shù)字濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)
7.1數(shù)字濾波與卷積
7.1.1概述
7.1.2離散時間卷積與頻率響應(yīng)
7.2有限脈沖響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)
7.2.1使用TMS320C6000實(shí)現(xiàn)FIR濾波器
7.2.2使用TMS320C55x實(shí)現(xiàn)FIR濾波器
7.2.3使用TMS320C30實(shí)現(xiàn)FIR濾波器
7.3無限脈沖響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器
7.4IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計和DSP實(shí)現(xiàn)
7.4.1IIR濾波器設(shè)計
7.4.2典型程序
7.5數(shù)字濾波器設(shè)計的性能考慮
第8章自適應(yīng)濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)
8.1概論
8.2自適應(yīng)濾波器應(yīng)用
8.3自適應(yīng)濾波器的實(shí)現(xiàn)
8.3.1線性最佳濾波器問題的描述
8.3.2最小均方值算法的一般結(jié)構(gòu)和操作
8.3.3使用最小均方差（LMS）算法的自適應(yīng)橫向濾波器結(jié)構(gòu)
8.3.4TMS320C30的實(shí)現(xiàn)
8.3.5最小均方值自適應(yīng)算法
8.4基于DSP的典型自適應(yīng)濾波器產(chǎn)品
8.4.1線路回波產(chǎn)生的背景
8.4.2線路回波抵消理論和算法
8.4.3回波抵消器實(shí)現(xiàn)
第9章離散傅里葉變換與頻域測量儀器的DSP實(shí)現(xiàn)
9.1傅里葉變換的分類
9.2離散傅里葉變換（DFT）
9.2.1實(shí)數(shù)離散傅里葉變換的符號和格式
9.2.2頻域的獨(dú)立變量
9.2.3DFT基函數(shù)
9.2.4計算DFT的反變換
9.2.5計算DFT
9.2.6極坐標(biāo)符號
9.3傅里葉變換的特性
9.3.1傅里葉變換的線性特性
9.3.2相位特性
9.3.3DFT的周期特性
9.3.4信號的壓縮與擴(kuò)展
9.3.5信號的乘法（幅度調(diào)制）
9.4快速傅里葉變換（FFT）
9.4.1使用復(fù)數(shù)DFT計算實(shí)數(shù)DFT
9.4.2FFT工作原理
9.4.3FFT程序
9.4.4速度與精度比較
9.4.5FFT算法的DSP實(shí)現(xiàn)
9.5設(shè)計頻譜分析器遇到的技術(shù)問題和解決辦法
第10章語音信號的數(shù)字處理及其DSP的實(shí)現(xiàn)
10.1人耳的基本組成和聽覺形成機(jī)理
10.2音色
10.3聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)速率
10.4在數(shù)字電話中的語音數(shù)據(jù)縮展器
10.4.1數(shù)字語音數(shù)據(jù)壓縮擴(kuò)展技術(shù)
10.4.2用TMS320C6000DSP實(shí)現(xiàn)m律和A律
10.5語音信號的特征.產(chǎn)生模型與三維語譜
10.5.1語音信號的特征和產(chǎn)生模型
10.5.2語音信號的表示方法
10.5.3語音產(chǎn)生模型的應(yīng)用
10.6語音合成
10.6.1語音合成的基本流程和算法
10.6.2一個實(shí)際中文語音合成系統(tǒng)的設(shè)計
10.7語音識別
10.7.1信號的預(yù)處理
10.7.2參數(shù)測量
第11章圖像信號的數(shù)字處理及其DSP實(shí)現(xiàn)
11.1數(shù)字圖像結(jié)構(gòu)
11.2數(shù)字圖像顯示技術(shù)
11.3數(shù)碼照相機(jī)的設(shè)計
11.3.1數(shù)碼照相機(jī)系統(tǒng)的概要介紹
11.3.2數(shù)碼照相機(jī)圖像的獲得
11.3.3數(shù)碼照相機(jī)的圖像流水線
11.3.4數(shù)碼照相機(jī)的DSP實(shí)現(xiàn)
11.4圖像壓縮編碼
11.4.1圖像壓縮編碼原理
11.4.2靜止圖像的國際壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)JPEG
第12章DSP在編碼中的應(yīng)用
12.1數(shù)字通信系統(tǒng)中DSP應(yīng)用概況
12.1.1DSP在通信中的應(yīng)用分類與設(shè)計要素
12.1.2浮點(diǎn)和定點(diǎn)解決方案
12.1.3通信應(yīng)用摘要
12.2分組糾錯編碼技術(shù)
12.2.1分組編碼基礎(chǔ)
12.2.2循環(huán)碼
12.2.3循環(huán)冗余檢驗(CRC)碼
12.2.4CRC碼算法在TMS320C54xDSP上的實(shí)現(xiàn)
12.3格子碼.卷積碼與維特比譯碼技術(shù)
12.3.1卷積碼
12.3.2卷積碼的解碼過程
12.3.3卷積碼的最大似然解碼（維特比譯碼算法）
12.3.4維特比譯解碼算法的DSP實(shí)現(xiàn)
12.3.5卷積碼的DSP實(shí)現(xiàn)
12.3.6結(jié)論
參考文獻(xiàn)