Blackfin在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言

　　DSP的出現(xiàn)使半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。20多年以來，它已經(jīng)改變了人們的生活。其中一個(gè)最顯著的影響是：無線通信技術(shù)使人們廣為受益，越來越多的人以非常低的成本在享受其成果——手機(jī)。　　DSP芯片在無線通信中的應(yīng)用曰益廣泛，是基帶處理和算法實(shí)現(xiàn)的核心部分。傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)純粹以硬件方式實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)代的無線通信系統(tǒng)則越來越多地采用可編程數(shù)字信號處理器件來實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)了設(shè)備的靈活性，簡化了開發(fā)研制的過程，降低了系統(tǒng)成本。傳統(tǒng)的模擬信號處理技術(shù)正被全新的數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing，DSP）技術(shù)所替代，數(shù)字化技術(shù)大大地減輕了模擬技術(shù)時(shí)代科技產(chǎn)品的瓶頸，它將大量信息進(jìn)行數(shù)字化的處理，大大提高了現(xiàn)實(shí)信息的處理與傳送能力，絕大多數(shù)的無線通信技術(shù)都需要快速實(shí)時(shí)完成數(shù)字信號處理任務(wù)，越來越多的高性能無線通信產(chǎn)品都依賴于DSP的運(yùn)用?！　”緯诤喢鞫笠亟榻B數(shù)字信號處理理論與方法的基礎(chǔ)上，以ADI公司的Blackfin處理器為例，對其體系結(jié)構(gòu)、軟件開發(fā)做了詳細(xì)的介紹，并詳細(xì)講解了基于DSP的通信技術(shù)與系統(tǒng)，對DSP在信道編碼、數(shù)字濾波、自適應(yīng)算法、擴(kuò)頻通信、OFDM等通信研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題中的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析，使讀者不僅對DSP的軟硬件結(jié)構(gòu)有了更加深刻的理解，而且對這些通信熱點(diǎn)的理論有了更加深刻和全面的認(rèn)識，提高讀者在通信領(lǐng)域應(yīng)用DSP解決實(shí)際問題的能力。　　本書由董彬虹主編。全書共分10章，其中第1～3章由董彬虹編寫，第4、第7和第8章由李強(qiáng)編寫，第5和第6章由楊煉編寫，第9章由程郁凡和董彬虹編寫，第10章由靳傳學(xué)編寫，全書由董彬虹統(tǒng)稿。電子科技大學(xué)的研究生史峰旗、張振剛、郭劍、張偉和石銳等也做了許多工作。在編寫過程中，得到了電子工業(yè)出版社的大力支持，在此一并表示感謝?！　”緯勺鳛橥ㄐ?、電子等領(lǐng)域的廣大科研和工程技術(shù)設(shè)計(jì)人員的參考書，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生和高年級本科生的參考教材?！　∮捎诰幹咚接邢?，錯誤和疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　DSP芯片在無線通信中的應(yīng)用日益廣泛，它是基帶處理和算法實(shí)現(xiàn)的核心部分。本書以ADI公司的Blackfin處理器為例，對其體系結(jié)構(gòu)、軟件開發(fā)做了詳細(xì)的介紹，并詳細(xì)講解了基于DSP的通信技術(shù)與系統(tǒng)，對DSP在信道編碼、數(shù)字濾波、自適應(yīng)算法、擴(kuò)頻通信、OFDM等通信研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題中的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析，使讀者不僅對DSP的軟硬件結(jié)構(gòu)有了更加深刻的理解，而且對這些通信熱點(diǎn)的理論有了更加深刻和全面的認(rèn)識，提高讀者在通信領(lǐng)域應(yīng)用DSP解決實(shí)際問題的能力。　　本書可作為通信、電子等領(lǐng)域的廣大科研和工程技術(shù)設(shè)計(jì)人員的參考書，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生和高年級本科生的參考教材。

書籍目錄

第1章 概述1.1 數(shù)字信號處理技術(shù)概述1.1.1 模/數(shù)（A/D）變換1.1.2 數(shù)/模（D/A）變換1.1.3 處理信號序列1.1.4 抽取和插值1.2 現(xiàn)代無線通信技術(shù)與系統(tǒng)1.2.1 現(xiàn)代無線通信技術(shù)的發(fā)展1.2.2 現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的發(fā)展1.3 基于DSP的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.1 典型的DSP系統(tǒng)構(gòu)成1.3.2 DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.4 DSP芯片特點(diǎn)與選擇1.4.1 DSP芯片的特點(diǎn)1.4.2 DSP芯片的選擇第2章 Blackfin處理器基礎(chǔ)2.1 體系概述2.1.1 什么是Blackfin處理器2.1.2 Blackfin處理器家族2.2 內(nèi)核結(jié)構(gòu)2.2.1 Blackfin內(nèi)核結(jié)構(gòu)概述2.2.2 寄存器組2.2.3 桶形移位器2.2.4 乘法-累加器（乘法器）2.2.5 算術(shù)邏輯單元（ALU）2.3 存儲結(jié)構(gòu)2.3.1 內(nèi)存結(jié)構(gòu)2.3.2 片內(nèi)存儲器2.4 主要外設(shè)2.4.1 外部總線2.4.2 SPI2.4.3 SPORT2.4.4 UART2.4.5 USB2.4.6 PCI2.4.7 PPI2.4.8 TIMER2.5 DMA控制2.5.1 DMA概述2.5.2 基于描述符DMA傳送2.5.3 基于自動緩沖DMA傳送2.5.4 存儲器DMA（MemDMA）2.5.5 DMA中止條件和DMA總線錯誤條件2.5.6 二維DMA模式2.6 中斷控制2.6.1 中斷概述2.6.2 系統(tǒng)中斷過程2.6.3 中斷的全局禁止和使能2.6.4 事件向量表2.6.5 硬件錯誤中斷2.6.6 中斷服務(wù)2.6.7 非嵌套中斷和嵌套中斷2.6.8 異常處理2.7 硬件設(shè)計(jì)2.7.1 引腳處理2.7.2 管理時(shí)鐘2.7.3 配置和服務(wù)中斷2.7.4 信號量2.7.5 外部存儲器設(shè)計(jì)問題2.7.6 高頻設(shè)計(jì)第3章 Blackfin軟件開發(fā)基礎(chǔ)3.1 Blackfin指令概述3.1.1 語法約定3.1.2 記法約定3.1.3 術(shù)語表3.2 Blackfin指令集3.2.1 程序流程控制指令3.2.2 加載/存儲（LOAD/STORE）指令3.2.3 寄存器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移（MOVE）指令3.2.4 ?？刂浦噶?.2.5 邏輯運(yùn)算指令3.2.6 移位指令3.2.7 算術(shù)運(yùn)算指令3.2.8 位操作指令3.2.9 控制代碼位（CC）操作指令3.2.10 外部事件操作指令3.2.11 高速緩存（Cache）控制指令3.3 匯編編譯器3.3.1 匯編摘要3.3.2 支持C結(jié)構(gòu)的匯編器3.3.3 匯編語法3.4 C／C++編譯器3.4.1 C／C++編譯器3.4.2 數(shù)據(jù)類型存儲長度3.4.3 C／C++編譯語言擴(kuò)展3.5 預(yù)處理命令3.5.1 頭文件3.5.2 宏的編寫3.5.3 條件匯編和編譯3.6 C代碼優(yōu)化3.6.1 優(yōu)化原則3.6.2 優(yōu)化控制3.7 C與匯編混合編程3.7.1 C／C++和匯編混合命名規(guī)則3.7.2 C運(yùn)行環(huán)境下寄存器的使用3.7.3 參數(shù)傳遞和局部堆棧存儲分配——LINK和UNLINK指令3.7.4 在C／C++程序中調(diào)用匯編子程序3.7.5 在匯編程序中調(diào)用C／C++函數(shù)3.8 鏈接器與加載器3.8.1 鏈接器3.8.2 加載器3.9 VisualDSP++簡介3.9.1 VisualDSP++總體介紹3.9.2 VisualDSP++特性3.9.3 DSP工程3.9.4 工程開發(fā)第4章 數(shù)字調(diào)制的DSP實(shí)現(xiàn)4.1 無線通信中的數(shù)字調(diào)制4.1.1 無線通信系統(tǒng)對數(shù)字調(diào)制的要求4.1.2 數(shù)字信號的帶寬和功率譜密度4.2 脈沖成形器的設(shè)計(jì)方法4.2.1 脈沖成形器的基本原理與設(shè)計(jì)方法4.2.2 脈沖成形器的Blackfin實(shí)現(xiàn)4.3 QPSK的調(diào)制解調(diào)的設(shè)計(jì)方法4.3.1 QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理和設(shè)計(jì)方法4.3.2 QPSK調(diào)制解調(diào)的Blackfin實(shí)現(xiàn)4.4 16QAM調(diào)制解調(diào)的DSP實(shí)現(xiàn)4.4.1 16QAM的調(diào)制解調(diào)原理與設(shè)計(jì)方法4.4.2 16QAM調(diào)制解調(diào)的Blaekfin實(shí)現(xiàn)4.5 小結(jié)第5章 數(shù)字濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)5.1 IIR數(shù)字濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)5.1.1 IIR濾波器的設(shè)計(jì)原理5.1.2 MA7LAB中的IIR濾波器設(shè)計(jì)工具5.1.3 IIR濾波器的基本實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)5.1.4 數(shù)字濾波器在實(shí)現(xiàn)上的問題5.1.5 IIR數(shù)字濾波器的Blackfin實(shí)現(xiàn)5.2 FIR數(shù)字濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)5.2.1 FIR濾波器的設(shè)計(jì)原理5.2.2 MATLAB中的IIR濾波器設(shè)計(jì)工具5.2.3 FIR濾波器的基本實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)5.2.4 IIR與FIR濾波器的比較5.2.5 FIR數(shù)字濾波器在實(shí)現(xiàn)上的問題5.2.6 FIR數(shù)字濾波器的Blaekfin實(shí)現(xiàn)5.3 小結(jié)第6章 自適應(yīng)濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)6.1 自適應(yīng)濾波器的基本原理與應(yīng)用發(fā)展6.1.1 自適應(yīng)濾波器的組成6.1.2 自適應(yīng)濾波器的應(yīng)用發(fā)展6.2 自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)與算法選擇6.2.1 自適應(yīng)橫式濾波器6.2.2 自適應(yīng)格形濾波器6.2.3 最小二乘自適應(yīng)濾波器6.3 自適應(yīng)濾波器的Blackfin實(shí)現(xiàn)6.3.1 實(shí)現(xiàn)前的問題處理6.3.2 用LMS算法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)系統(tǒng)辨識6.3.3 用漏損型：LMS算法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)預(yù)測6.4 小結(jié)第7章 均衡器的DSP實(shí)現(xiàn)第8章 DSP在信道編解碼中的應(yīng)用第9章 DSP在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的應(yīng)用第10章 DSP在OFDM系統(tǒng)中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　總線沖突的發(fā)生有兩種情形。第一種是在寫之后緊跟著讀同一個(gè)存儲空間。另一種是對兩個(gè)不同的存儲空間進(jìn)行連續(xù)讀操作?！　榱吮苊饪偩€沖突。應(yīng)該對異步存儲器組控制寄存器中的轉(zhuǎn)換時(shí)間（塊切換時(shí)間）進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幊?該功能允許軟件設(shè)置按組連續(xù)訪問的間隔周期數(shù)。外部總線接口單元（EBIU）允許設(shè)置最小一個(gè)周期的切換時(shí)間?！　?.對SDRAM配置的支持　　Blackfin中ADSP-BF535 SDRAM控制器支持工業(yè)級32位和64位寬度數(shù)據(jù)總線的DIMM（雙列直插存儲器模塊）。這種存儲器模塊通常有多個(gè)片選信號輸入。把DIMM分組，按照SDRAM的片選信號將它們與處理器連接。因?yàn)锳DSP-BF535的數(shù)據(jù)總線寬度最大只有32位，64位DIMM必須分為兩個(gè)塊來連接。其中SDRAM上DQM和DATA信號數(shù)量的范圍可能與ADSP-BF535上的相應(yīng)范圍不匹配?！　?.7.6　高頻設(shè)計(jì)　　由于Blackfin處理器可以在很高的時(shí)鐘頻率下工作。在設(shè)計(jì)和規(guī)劃電路板時(shí)必須考慮信號可靠性和噪聲問題。下面討論在設(shè)計(jì)電路板和調(diào)試ADSP-BF535時(shí)需要考慮的一些問題?！　?.串口點(diǎn)對點(diǎn)連接　　盡管ADSP-BF535的串口可以在較低的時(shí)鐘頻率下工作，但輸出驅(qū)動器仍然會帶來很快的跳沿速率，而且長距離傳輸時(shí)需要采用始端連接方式?？梢栽邳c(diǎn)對點(diǎn)連接的引腳附近添加一組終端串聯(lián)電阻。該方法最典型的應(yīng)用是在使用串口傳輸據(jù)距離大于6in（1in=2.54cm）的電路中。

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