DSP原理與應(yīng)用教程

內(nèi)容概要

　　數(shù)字信號處理器（DSP）是專為數(shù)字信號處理而設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成芯片，是一種高速、實(shí)時(shí)、可編程的嵌入式微處理器?！禗SP原理與應(yīng)用教程(普通高等教育十一五規(guī)劃教材)》以TI公司的TMS320C54x系列DSP為例，詳細(xì)介紹DSP的硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，包括總線結(jié)構(gòu)、CPU、流水線操作、存儲(chǔ)器映像、片內(nèi)外圍設(shè)備、尋址方式和指令系統(tǒng)等。然后從應(yīng)用角度出發(fā)，詳細(xì)介紹用匯編語言和C語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的方法。通過實(shí)例介紹CCS集成開發(fā)環(huán)境。討論基于TMS320C54x為核心的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，給出典型的DSP硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)，并對在DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的主要問題和解決方法進(jìn)行討論。最后通過一個(gè)綜合應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了DSP的開發(fā)設(shè)計(jì)全過程。
　　張衛(wèi)寧主編的《DSP原理與應(yīng)用教程(普通高等教育十一五規(guī)劃教材)》可作為電子信息、通信工程、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等專業(yè)高年級本科生和研究生的教材，也可作為自學(xué)書籍或供從事DSP開發(fā)應(yīng)用的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言  
第1章  DSP技術(shù)概要
  1.1  DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    1.1.1  DSP系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
    1.1.2  DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
  1.2  DSP的發(fā)展概況和趨勢
    1.2.1  DsP的發(fā)展概況  
    1.2.2  DSP的發(fā)展趨勢
  1.3  DSP芯片的分類、性能及其應(yīng)用
    1.3.1  DSP芯片的分類
    1.3.2  DSP芯片的性能
    1.3.3  DSP芯片的應(yīng)用
  思考題與習(xí)題
第2章  TMS320C54x硬件結(jié)構(gòu)及原理
  2.1  芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
  2.2  C54x的內(nèi)部多總線結(jié)構(gòu)
    2.2.1  程序存儲(chǔ)器操作總線
    2.2.2  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作總線
  2.3  C54x的中央處理單元(CPU)  
    2.3.1  累加器和算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)  
    2.3.2  桶形移位器
    2.3.3  乘加器
    2.3.4  比較、選擇和存儲(chǔ)單元
    2.3.5  指數(shù)編碼器
    2.3.6  CPU的狀態(tài)和控制寄存器
  2.4  C54x的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
    2.4.1  程序存儲(chǔ)空間
    2.4.2  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間
    2.4.3  I／O空間
  2.5  復(fù)位操作及省電方式
    2.5.1  復(fù)位操作
    2.5.2  省電方式
  2.6  中斷系統(tǒng)
    2.6.1  c54x的中斷申請?jiān)?br />    2.6.2  中斷寄存器
    2.6.3  中斷響應(yīng)及中斷處理過程
  2.7  流水線
    2.7.1  C54x的流水線操作
    2.7.2  C54x流水線操作的幾個(gè)典型問題
  2.8  引腳及其功能
  思考題與習(xí)題
第3章  匯編語言指令系統(tǒng)
  3.1  C54x匯編語言指令集介紹
    3.1.1  指令系統(tǒng)中的符號、縮寫及操作符
    3.1.2  匯編語言指令舉例
  3.2  尋址方式
    3.2.1  立即尋址
    3.2.2  絕對尋址
    3.2.3  累加器尋址
    3.2.4  直接尋址
    3.2.5  間接尋址
    3.2.6  存儲(chǔ)器映像寄存器尋址
    3.2.7  堆棧尋址
  3.3  C54x系列DSP的指令系統(tǒng)
    3.3.1  數(shù)據(jù)存取指令
    3.3.2  算術(shù)運(yùn)算指令
    3.3.3  邏輯運(yùn)算指令
    3.3.4  控制程序轉(zhuǎn)移指令
    3.3.5  重復(fù)操作指令
    3.3.6  并行操作指令
  思考題與習(xí)題
第4章  匯編語言程序設(shè)計(jì)
  4.1  C54X的軟件開發(fā)過程
  4.2  COFF
    4.2.1  分段結(jié)構(gòu)
    4.2.2  匯編器對段的建立
    4.2.3  連接器對段的處理
  4.3  匯編器的偽指令
  4.4  C54x匯編語言的有關(guān)知識
    4.4.1  匯編語言源程序的格式
    4.4.2  匯編語言中的常數(shù)及字符串
    4.4.3  匯編源程序中的符號
    4.4.4  匯編源程序中的表達(dá)式
  4.5  匯編語言程序設(shè)計(jì)
    4.5.1  DSP基本匯編程序的設(shè)計(jì)
    4.5.2  DSP的模塊化程序設(shè)計(jì)及匯編連接過程
    4.5.3  DSP定點(diǎn)算法設(shè)計(jì)
    4.5.4  流水線沖突及其解決的方法
  思考題與習(xí)題
第5章  C54x高級C語言程序設(shè)計(jì)
  5.1  C54x C語言介紹
    5.1.1  C54x C與ANSI C的相同點(diǎn)
    5.1.2  C54x C與ANSI C的不同點(diǎn)
  5.2  C54x C語言編程
    5.2.1  C54x C語言開發(fā)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
    5.2.2  C54x c語言開發(fā)的函數(shù)及其約定
    5.2.3  c54x C語言中斷處理函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
    5.2.4  C54x C語言庫函數(shù)調(diào)用
  5.3  C54x C代碼優(yōu)化
    5.3.1  產(chǎn)生匯編代碼
    5.3.2  手工匯編優(yōu)化
  思考題與習(xí)題
第6章  TMS320C54x軟件開發(fā)環(huán)境CCs  
  6.1  CCS的簡介
  6.2  CCS的組成
    6.2.1  代碼生成工具
    6.2.2  CCS集成開發(fā)環(huán)境
    6.2.3  DSP／BIOS插件介紹
    6.2.4  硬件仿真和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換
    6.2.5  第三方插件
  6.3  CCS集成開發(fā)環(huán)境與Simulator使用方法
    6.3.1  安裝文件夾
    6.3.2  文件擴(kuò)展名
    6.3.3  環(huán)境變量
    6.3.4  CCS系統(tǒng)配置
  6.4  CCS開發(fā)流程
  6.5  CCS使用舉例
  思考題與習(xí)題
第7章  TMs320C54x片內(nèi)外設(shè)及其應(yīng)用
  7.1  通用I／O引腳(GPIO)  
    7.1.1  XF和BIO引腳
    7.1.2  其他GPIO引腳
  7.2  定時(shí)器
    7.2.1  定時(shí)器的工作原理
    7.2.2  定時(shí)器的編程
  7.3  主機(jī)接口HPI
    7.3.1  HPI-8的結(jié)構(gòu)  
    7.3.2  HPI-8與主機(jī)的接口
    7.3.3  主機(jī)與HPI-8的數(shù)據(jù)傳輸
  7.4  直接存儲(chǔ)器訪問DMA
    7.4.1  DMA的寄存器
    7.4.2  DMA的工作方式
    7.4.3  DMA的中斷
  7.5  多通道緩沖串行口(McBSP)
    7.5.1  McBSP的功能及結(jié)構(gòu)  
    7.5.2  McBSP的控制寄存器
    7.5.3  McBSP的串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收
    7.5.4  多通道選擇及操作
    7.5.5  可編程時(shí)鐘和幀同步信號的產(chǎn)生  
    7.5.6  用McBSP實(shí)現(xiàn)SPI操作
  思考題與習(xí)題
第8章  數(shù)字信號處理典型算法程序設(shè)計(jì)
  8.1  卷積運(yùn)算的DSP實(shí)現(xiàn)
    8.1.1  信號的卷積
    8.1.2  離散系統(tǒng)的卷積分析
  8.2  數(shù)字濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)
    8.2.1  FIR濾波器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
    8.2.2  FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)舉例
  8.3  IIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)
    8.3.1  IIR濾波器的基本原理和設(shè)計(jì)方法
    8.3.2  IIR濾波器的C54x實(shí)現(xiàn)
  8.4  快速傅里葉變換的DSP實(shí)現(xiàn)
    8.4.1  FFT算法介紹
    8.4.2  FFT算法在C54x上的實(shí)現(xiàn)
  思考題與習(xí)題
第9章  TMs320C54x硬件設(shè)計(jì)及接口技術(shù)
  9.1  基于C54x的DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    9.1.1  DSP電源電路設(shè)計(jì)
    9.1.2  DSP復(fù)位電路設(shè)計(jì)
    9.1.3  DSP時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)
    9.1.4  JTAG接口電路設(shè)計(jì)
  9.2  C54x外部總線結(jié)構(gòu)
    9.2.1  C54x的外部總線接口  
    9.2.2  C54x的外部總線訪問  
    9.2.3  外部總線接口的電平轉(zhuǎn)換技術(shù)
  9.3  存儲(chǔ)器擴(kuò)展
    9.3.1  C54x的外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
    9.3.2  C54x的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
    9.3.3  C54x的外部共享存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
  9.4  A／D、D／A與DSP的接口技術(shù)  
    9.4.1  TLV320AIC23B芯片簡介
    9.4.2  TLV320AIC23B的控制
    9.4.3  TLV320AIC23B的應(yīng)用
  9.5  BootloaGler功能的實(shí)現(xiàn)
    9.5.1  引導(dǎo)(Boot)順序及引導(dǎo)模式簡介
    9.5.2  引導(dǎo)表格式
    9.5.3  引導(dǎo)表的生成
  9.6  C54x系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例
    9.6.1  DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟
    9.6.2  語音信號處理概述
    9.6.3  語音編解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
  9.7  DSP系統(tǒng)的調(diào)試與抗干擾措施
    9.7.1  DSP系統(tǒng)調(diào)試
    9.7.2  DSP系統(tǒng)抗干擾措施
  思考題與習(xí)題
參考文獻(xiàn)
附錄A TMS320C54x系列DSP芯片匯總表
附錄B TMS320C54x DSP的寄存器符號、名稱及地址
附錄C TMS320VC5402頭文件

章節(jié)摘錄

　　第1章 DSP技術(shù)概要　　隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)和大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已形成一門獨(dú)立的學(xué)科系統(tǒng)，并且在理論和實(shí)現(xiàn)技術(shù)兩個(gè)方面都獲得了高速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是采用數(shù)值計(jì)算的方法對信號進(jìn)行處理的一門學(xué)科。它研究的是怎樣對模擬信號進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字序列，然后對其進(jìn)行變換、濾波、增強(qiáng)、壓縮及識別等加工處理，從而提取有用信息并進(jìn)行應(yīng)用的理論和算法。而數(shù)字信號處理器則是一種用于數(shù)字信號處理的可編程微處理器，它的誕生與快速發(fā)展，使各種數(shù)字信號處理算法得以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，為數(shù)字信號處理的研究和應(yīng)用打開了新局面，提供了低成本的實(shí)際工作環(huán)境和應(yīng)用平臺(tái)，推動(dòng)了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。目前，DSP技術(shù)在通信、航空、航天、雷達(dá)、工業(yè)控制、醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用?！　?.1 DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)　　數(shù)字信號處理圍繞著理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用這三個(gè)方面得到了迅速發(fā)展。在理論上，數(shù)字信號處理是把經(jīng)典理論（如數(shù)學(xué)、信號與系統(tǒng)分析等）作為基礎(chǔ)，將快速算法和各類濾波技術(shù)等應(yīng)用于各個(gè)研究領(lǐng)域，包括圖像處理、語音處理和音頻處理、信息的編解碼、信號的調(diào)制和解調(diào)、移動(dòng)通信及各種智能控制等。在實(shí)現(xiàn)上是將信號處理的理論應(yīng)用于某一具體的任務(wù)中。一般根據(jù)任務(wù)的不同可分為軟件實(shí)現(xiàn)和硬件實(shí)現(xiàn)，軟件實(shí)現(xiàn)是指在通用的計(jì)算機(jī)上用軟件來仿真和研究某個(gè)算法，這種方法速度較慢，無法實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)；硬件實(shí)現(xiàn)是指采用專用DSP芯片、通用DSP芯片或者其他微處理器構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)去高速實(shí)時(shí)地完成數(shù)字信號處理的任務(wù)?！　?.1.1 DSP系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)　　DSP系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1—1所示。通過傳感器將非電物理量轉(zhuǎn)換為模擬電信號。預(yù)處理一般包括放大器和濾波器兩部分，信號經(jīng)過放大器的放大變?yōu)榫哂幸欢ǚ档哪M輸入信號，而濾波器（低通或帶通）的作用則是濾除輸入模擬信號中的無用頻率成分和噪聲，避免采樣后發(fā)生頻譜混疊失真。A／D轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是在滿足奈奎斯特采樣定理的條件下，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號?！　　?/pre>








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