DSP嵌入式無線通信系統(tǒng)開發(fā)實例精講

前言

　　無線電通信是指利用電磁波的輻射和傳播，經(jīng)過空間傳送的通信方式，也稱為“無線通信”（Wireless Communication）。目前無線通信技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應用，利用該技術(shù)可以實現(xiàn)電話、電報、傳真、數(shù)據(jù)、圖像、電視，以及廣播等通信業(yè)務。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的進步，無線電新技術(shù)、新業(yè)務和新設備層出不窮，無線電技術(shù)以其在信息傳播、經(jīng)濟生產(chǎn)和軍事上無可替代的獨特作用受到國際上的普遍重視。　　DSP是目前應用最熱門的嵌入式處理器之一，在無線通信領(lǐng)域應用很廣。但目前市場上關(guān)于DSP通信系統(tǒng)開發(fā)的書主要以原理介紹為主，實例內(nèi)容比較缺乏，本書出版旨在彌補這種不足。本書內(nèi)容　　本書從專業(yè)和實用的角度出發(fā)，通過實例精講的形式，由淺入深地詳細介紹DSP嵌入式無線通信技術(shù)開發(fā)的方法與流程。全書分為兩篇9章，主要內(nèi)容如下?！　〉?篇為DSP基礎(chǔ)知識篇，其中簡要介紹了DSP處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、線性匯編及代碼優(yōu)化、CCS開發(fā)工具，以及BIOS系統(tǒng)與外設接口設計。通過本篇學習，讀者可熟悉DSP開發(fā)的基礎(chǔ)知識。已經(jīng)具有了DSP基礎(chǔ)知識的讀者可以跳過此部分，直接進入后面實例的學習?！　〉?篇為DSP無線通信系統(tǒng)開發(fā)實例篇，其中首先講解無線通信系統(tǒng)的相關(guān)專業(yè)知識，然后重點介紹了5個實際的無線通信實例，包括實時紅外成像系統(tǒng)開發(fā)實例、RS碼的DSP開發(fā)實例、無線寬帶接收機開發(fā)實例、正交頻分多址OFDM系統(tǒng)實例，以及LDPC碼的DSP設計實現(xiàn)。通過學習，讀者可以熟悉和掌握DSP無線系統(tǒng)設計的流程和主要技術(shù)，實現(xiàn)從入門到提高的效果。

內(nèi)容概要

本書針對目前熱門的無線通信領(lǐng)域，通過專業(yè)技術(shù)與實例精講的形式，詳細介紹了DSP嵌入式無線通信技術(shù)開發(fā)的方法與流程。全書共分為兩篇10章，第1篇為DSP基礎(chǔ)知識篇，其中簡要介紹了DSP 處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、線性匯編及代碼優(yōu)化、CSS開發(fā)工具，以及BOOT加載與軟硬件調(diào)試等；第2篇為DSP無線通信系統(tǒng)開發(fā)實例篇，其中介紹了4個實際的無線通信實例，包括實時紅外成像系統(tǒng)開發(fā)實例、RS碼的DSP開發(fā)實例、無線寬帶接收機開發(fā)實例、正交頻分多址OFDMA系統(tǒng)實例，以及LDPC碼的DSP設計實現(xiàn)。　　本書語言通俗，結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容循序漸進、深入淺出，工程案例典型豐富。其中的內(nèi)容涵蓋了無線通信開發(fā)的諸多前沿與核心技術(shù)，實戰(zhàn)和商業(yè)價值高。利于讀者舉一反三，快速掌握DSP通信系統(tǒng)設計的技術(shù)并學會實際設計?！　”緯溆须S附光盤一張，其中包含全書所有實例的硬件原理圖和程序源代碼，方便讀者學習和使用。本書適合計算機、自動化、電子及通信等相關(guān)專業(yè)的大中專學生，以及從事DSP通信開發(fā)的科研人員使用。

書籍目錄

第一篇  DSP基礎(chǔ)知識　第1章  DSP基本結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)　　1.1  DSP處理器的特點與分類　　1.2  DSP應用領(lǐng)域及選型　　　1.2.1  DSP應用領(lǐng)域　　　1.2.2  DSP芯片選型　　1.3  DSP的硬件結(jié)構(gòu)　　1.4  DSP指令　　1.5  本章小結(jié)　第2章  CCS集成開發(fā)工具　　2.1  CCS的特點及其安裝　　　2.1.1  CCS功能簡介　　　2.1.2  CCS的組成單元　　　2.1.3  為CCS安裝設備驅(qū)動程序　　2.2  CSS基本功能及其使用方法　　　2.2.1  查看與修改存儲器/變量　　　2.2.2  使用斷點工具　　　2.2.3  使用探針點工具　　　2.2.4  使用圖形工具　　2.3  本章小結(jié)　第3章  線性匯編與代碼優(yōu)化　　3.1  線性匯編　　　3.1.1  線性匯編語句的基本結(jié)構(gòu)　　　3.1.2  線性匯編中的偽指令　　　3.1.3  匯編優(yōu)化器選項　　3.2  代碼優(yōu)化　　　3.2.1  程序剖析工具　　3.3  通過線性匯編優(yōu)化匯編代碼　　　3.3.1  編寫并行代碼　　　3.3.2  數(shù)據(jù)打包處理技術(shù)　　　3.3.3  軟件流水　　　3.3.4  多周期循環(huán)的模編排　　　3.3.5  循環(huán)傳遞路徑　　　3.3.6  循環(huán)中的If-Then-Else語句　　　3.3.7  循環(huán)展開　　　3.3.8  生命太長問題　　　3.3.9  消除冗余取　　　3.3.10  避免存儲器訪問沖突　　　3.3.11  軟件流水外環(huán)　　　3.3.12  與內(nèi)環(huán)一起有條件地　　　3.3.12  執(zhí)行外環(huán)　　3.4  本章小結(jié)　第4章  DSP/BIOS系統(tǒng)與外設接口設計　　4.1  DSP/BIOS實時操作系統(tǒng)　　　4.1.1  DSP/BIOS概述　　　4.1.2  DSP/BIOS GUI配置　　　4.2.3  DSP/BIOS編程實例　　4.2  DSP集成外設概述　　4.3  DSP的HPI接口設計　　　4.3.1  HPI硬件介紹　　　4.3.2  HPI接口及其應用　　　4.3.3  BIOS中HPI設置實例　　4.4  DSP的McBSP接口設計　　　4.4.1  McBSP硬件介紹　　　4.4.2  McBSP接口及應用　　　4.4.3  BIOS中McBSP設置實例　　4.5  DSP的DMA控制器設計　　　4.5.1  DMA硬件介紹　　　4.5.2  DMA控制器設計及應用　　　4.5.3  BIOS中DMA設置實例　　4.6  本章小結(jié)第二篇  DSP無線通信開發(fā)技術(shù)與實例　第5章  無線通信系統(tǒng)設計專業(yè)知識　　5.1  無線通信系統(tǒng)簡介　　　5.1.1  無線電頻譜資源管理　　　5.1.2  無線通信系統(tǒng)組成　　　5.1.3  無線通信系統(tǒng)分類　　　5.1.4  無線通信系統(tǒng)應用領(lǐng)域　　5.2  無線通信系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)技術(shù)　　　5.2.1  傳輸距離設計　　　5.2.2  輸入端口設計分析　　　5.2.3  硬件設計的注意事項　　5.3  無線通信系統(tǒng)的軟件設計技術(shù)　　　5.3.1  無線通信流程設計　　　5.3.2  系統(tǒng)的低功耗時序設計　　　5.3.3  微控制器的抗干擾編程　　5.4  無線通信系統(tǒng)軟硬件協(xié)同　　5.4  設計　第6章  DSP紅外成像系統(tǒng)設計實例　　6.1  系統(tǒng)說明　　6.2  硬件電路設計　　　6.2.1  硬件總體結(jié)構(gòu)　　　6.2.2  電源模塊　　　6.2.3  復位電路　　　6.2.4  時鐘電路　　　6.2.5  DSP及其外圍電路　　　6.2.6  FPGA及其外圍電路　　　6.2.7  通用串行接口電路　　　6.2.8  視頻編碼器電路　　　6.2.9  A/D模塊　　6.3  系統(tǒng)軟件設計　　　6.3.1  軟件總體結(jié)構(gòu)　　　6.3.2  軟件工作流程　　　6.3.3  圖像處理算法　　6.4  程序代碼與分析　　　6.4.1  EDMA配置代碼　　　6.4.2  Emif口配置代碼　　　6.4.3  主程序與注釋　　　6.4.4  主要紅外圖像處理算法函數(shù)　　　6.4.4  代碼　　6.5  系統(tǒng)調(diào)試　第7章  RS碼的DSP設計實現(xiàn)　　7.1  RS碼概述　　7.2  RS碼算法原理及DSP實現(xiàn)　　　7.2.1  RS碼的編碼算法　　　7.2.2  RS碼的譯碼算法　　7.3  RS碼程序代碼與注釋　　　7.3.1  RS碼編碼　　　7.3.2  RS碼譯碼　　7.4  代碼說明及優(yōu)化　　7.5  實例總結(jié)　第8章  無線寬帶通信接收機設計實例　　8.1  寬帶通信技術(shù)概述　　　8.1.1  寬帶通信的定義　　　8.1.2  寬帶通信的特點　　　8.1.3  寬帶通信的關(guān)鍵技術(shù)　　8.2  常見的無線寬帶系統(tǒng)　　　8.2.1  基于IEEE 802.11協(xié)議的　　　8.2.1  寬帶通信系統(tǒng)（WiFi）　　　8.2.2  基于IEEE 802.16協(xié)議的　　　8.2.2  寬帶通信系統(tǒng)（WiMax）　　　8.2.3  其他寬帶通信系統(tǒng)　　8.3  寬帶系統(tǒng)組成及DSP實現(xiàn)　　　8.3.1  Ti公司TMS320C6416DSP　　　8.3.1  性能分析　　　8.3.2  信號到達檢測　　　8.3.3  頻偏估計　　　8.3.4  信號同步　　　8.3.5  信道估計模塊　　8.4  無線寬帶通信系統(tǒng)硬件平臺　　　8.4.1  硬件總體結(jié)構(gòu)　　　8.4.2  電源模塊　　　8.4.3  DSP內(nèi)核電路　　　8.4.4  DSP EMIFA口及SDRAM電路　　　8.4.5  DSP EMIFB口及Flash電路　　　8.4.6  DSP MCBSP串行口　　8.5  程序代碼　　　8.5.1  信號到達檢測模塊　　　8.5.2  頻偏估計模塊　　　8.5.3  信號同步模塊　　　8.5.4  信道估計模塊　　8.6  實例總結(jié)　第9章  OFDM通信系統(tǒng)設計實例　　9.1  OFDM技術(shù)概述　　　9.1.1  OFDM系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀　　　9.1.2  OFDM系統(tǒng)的優(yōu)缺點　　　9.1.3  OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)　　9.2  OFDM系統(tǒng)組成　　　9.2.1  Turbo碼模塊　　　9.2.2  QPSK數(shù)字調(diào)制　　　9.2.3  頻偏估計　　　9.2.4  多載波調(diào)制　　　9.2.5  降峰均比　　9.3  OFDM系統(tǒng)硬件平臺　　　9.3.1  硬件總體結(jié)構(gòu)　　　9.3.2  電源模塊　　　9.3.3  DSP內(nèi)核電路　　　9.3.4  DSP EMIFA口及SDRAM電路　　　9.3.5  DSP EMIFB口及Flash電路　　　9.3.6  DSP MCBSP電路　　9.4  OFDM系統(tǒng)的軟件設計　　　9.4.1  軟件總體框架設計　　　9.4.2  數(shù)據(jù)IO模塊設計　　　9.4.3  BIOS設計　　　9.4.4  算法模塊設計　　9.5  程序代碼與分析　　　9.5.1  EDMA配置代碼　　　9.5.2  EMIF口配置代碼　　　9.5.3  主流程代碼　　　9.5.4  主要算法函數(shù)代碼　　9.6  實例總結(jié)　第10章  LDPC碼的DSP設計實現(xiàn)　　10.1  信道編碼與LDPC碼　　　10.1.1  信道編碼理論　　　10.1.2  LDPC碼的提出與發(fā)展　　10.2  LDPC碼的基礎(chǔ)原理　　　10.2.1  LDPC碼定義及其描述　　　10.2.2  Tanner圖表示及非正則　　　10.2.2  LDPC碼　　　10.2.3  LDPC碼的譯碼　　　10.2.4  AWGN信道下的譯碼算法　　　10.2.2  描述　　10.3  LDPC碼的DSP快速實現(xiàn)算法　　　10.3.1  LDPC碼的快速譯碼算法　　　10.3.2  LDPC碼的快速編碼算法　　　10.3.3  DSP實現(xiàn)時考慮的問題　　10.4  LDPC碼的DSP程序代碼　　10.3  設計　　　10.4.1  LDPC碼編碼程序代碼　　　10.4.2  LDPC碼譯碼程序代碼　　10.5  實例總結(jié)

章節(jié)摘錄

　　5.4 無線通信系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設計　　傳統(tǒng)的設計方法是層次式設計，把設計分為3個域，即行為域描述系統(tǒng)的功能：結(jié)構(gòu)域描述系統(tǒng)的邏輯組成；物理域描述具體實現(xiàn)的幾何特性和物理特性。這種設計方法是先設計硬件，然后根據(jù)算法設計軟件。當設計完成后，發(fā)現(xiàn)錯誤并更改時需要花費大量的人力、物力和時間，導致設計周期變長。　　現(xiàn)代電子產(chǎn)品的開發(fā)由于技術(shù)復雜化和上市時限縮短等基本特點，采用傳統(tǒng)的電路級設計方法已經(jīng)不能滿足快速發(fā)展的需要。隨著微電子技術(shù)和半導體工業(yè)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，超大規(guī)模集成電路的集成度和工藝水平不斷提高，深亞微米（deep.submicron）工藝，如0.18 gm及0.13μm已經(jīng)走向成熟，使得在一個芯片上完成系統(tǒng)級的集成已成為可能。同時各種電子系統(tǒng)出于降低成本及減少體積的要求，對系統(tǒng)集成提出了更高的要求。另外現(xiàn)階段高性能的EDA工具得到長足發(fā)展，其自動化和智能化程度不斷提高，為嵌入式系統(tǒng)設計提供了功能強大的開發(fā)集成環(huán)境?！　≡缙诘那度胧较到y(tǒng)設計，主要采用如下兩種模式。　?。?）針對一個特定的硬件進行軟件開發(fā)。　?。?）根據(jù)一個已有的軟件實現(xiàn)其具體的硬件結(jié)構(gòu)?！　∏罢呤且粋€軟件開發(fā)問題，后者是一個軟件固化問題。如果在設計時不采用統(tǒng)一的軟硬件協(xié)同表示方法，那么設計將不能從系統(tǒng)級驗證，不容易發(fā)現(xiàn)軟硬件邊界的兼容問題，并且上市周期也較長。因此使用軟硬件協(xié)同設計方法，從系統(tǒng)功能描述開始，將軟硬件完成的功能做全盤考慮并均衡。在設計空間搜索技術(shù)的支持下，設計不同的軟硬件體系結(jié)構(gòu)并進行評估。最終找到較理想的目標系統(tǒng)的軟硬件體系結(jié)構(gòu)，然后使用軟硬件劃分理論進行軟硬件劃分并設計實現(xiàn)。在設計實現(xiàn)時，始終保持軟件和硬件設計的并行進行，并提供互相通信的支持。在設計后期對整個系統(tǒng)進行驗證，最終設計出滿足條件限制的目標系統(tǒng)。　　目前，嵌入式系統(tǒng)中的軟硬件協(xié)同設計主要涉及以下內(nèi)容?！　。?）系統(tǒng)功能描述方法　　系統(tǒng)功能描述方法解決系統(tǒng)的統(tǒng)一描述，這種描述應當是對軟硬件通用的，目前一般采用系統(tǒng)描述語言的方式。在軟硬件劃分后，能夠編譯并映射成為硬件描述語言和軟件實現(xiàn)語言，為目標系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同工作提供強有力的保證?！　。?）支持設計空間搜索（DSE）　　設計空間搜索提供了一種實現(xiàn)不同設計方式理解目標系統(tǒng)的機制，用其可設計出不同的軟硬件體系結(jié)構(gòu)，使最優(yōu)化的設計實現(xiàn)成為可能?！　。?）資源使用最優(yōu)化的評估方法　　最優(yōu)化的評估方法解決軟硬件的計量和評估指標，從而能夠?qū)Σ煌脑O計進行資源占用評估，并進而選出最優(yōu)化的設計。

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