實時數(shù)字信號處理

第1章實時數(shù)字信號處理介紹1
1-1實時DSP系統(tǒng)的基本組成2
1-2輸入和輸出通道3
1-2-1輸入信號調(diào)整3
1-2-2A/D轉(zhuǎn)換3
1-2-3采樣4
1-2-4量化和編碼5
1-2-5D/A轉(zhuǎn)換7
1-2-6輸入/輸出設(shè)備7
1-3DSP硬件8
1-3-1DSP硬件選擇8
1-3-2定點和浮點器件10
1-3-3實時約束10
1-4DSP系統(tǒng)設(shè)計11
1-4-1算法研究11
1-4-2DSP芯片的選擇12
1-4-3軟件開發(fā)12
1-4-4高級軟件開發(fā)工具14
1-5利用集成開發(fā)環(huán)境CCS進行試驗15
1-5-1試驗1A--利用CCS和TMS320C55x仿真器16
1-5-2試驗1B--在CCS上調(diào)試程序19
1-5-3試驗IC--文件輸入和輸出21
1-5-4試驗ID--代碼的有效性分析22
1-5-5試驗IE--通用擴充語言23
參考文獻24
習題24
A部分24
B部分25
第2章TMS320C55x數(shù)字信號處理器介紹27
2-1引言28
2-2TMS320C55x的結(jié)構(gòu)28
2-2-1TMS320C55x簡介29
2-2-2TMS320C55x總線30
2-2-3TMS320C55x映射變換31
2-3軟件開發(fā)工具32
2-3-1C編譯器32
2-3-2匯編器34
2-3-3連接器35
2-3-4集成開發(fā)環(huán)境CCS（CodeComposerStudio）37
2-3-5匯編語句語法37
2-4TMS320C55x尋址方式38
2-4-1直接尋址方式39
2-4-2間接尋址方式40
2-4-3絕對尋址方式42
2-4-4存儲變換寄存器尋址方式43
2-4-5寄存器位尋址方式44
2-4-6循環(huán)尋址方式44
2-5流水線和并行線45
2-5-1TMS320C55x流水線45
2-5-2并行執(zhí)行46
2-6TMS320C55x指令集48
2-6-1算術(shù)指令48
2-6-2邏輯和位操作指令49
2-6-3傳送指令49
2-6-4程序流控制指令50
2-7混合的C和匯編語言程序設(shè)計52
2-8實驗--匯編程序設(shè)計基礎(chǔ)54
2-8-1實驗2A--使C與匯編代碼連接54
2-8-2實驗2B--尋址方式實驗55
參考文獻57
習題57
第3章DSP基礎(chǔ)和實現(xiàn)研究59
3-1數(shù)字信號和系統(tǒng)60
3-1-1基本數(shù)字信號60
3-1-2數(shù)字系統(tǒng)的方框圖表示61
3-1-3數(shù)字系統(tǒng)的沖激響應(yīng)63
3-2數(shù)字濾波器簡介64
3-2-1FIR濾波器和功率估計器65
3-2-2線性系統(tǒng)響應(yīng)67
3-2-3IIR濾波器68
3-3隨機變量介紹69
3-3-1概率和隨機變量回顧69
3-3-2隨機變量運算70
3-4定點表示和計算73
3-5量化誤差74
3-5-1輸入整量噪聲75
3-5-2系數(shù)量化噪聲77
3-5-3舍入噪聲78
3-6溢出和解決方法78
3-6-1飽和運算79
3-6-2溢出處理79
3-6-3信號的標定80
3-7實時應(yīng)用的實現(xiàn)過程81
3-8定點實現(xiàn)實驗83
3-8-1實驗3A--正弦信號的量化83
3-8-2實驗3B--語音信號的量化84
3-8-3實驗3C--溢出和飽和運算85
3-8-4實驗3D--系數(shù)的量化87
3-8-5實驗3E--合成正弦函數(shù)89
參考文獻93
習題93
A部分93
B部分94
C部分95
第4章頻率分析97
4-1傅里葉級數(shù)和變換98
4-1-1傅里葉級數(shù)98
4-1-2傅里葉變換99
4-2Z變換102
4-2-1定義和基本性質(zhì)102
4-2-2Z反變換103
4-3系統(tǒng)概念107
4-3-1傳遞函數(shù)107
4-3-2數(shù)字濾波器108
4-3-3極點和零點109
4-3-4頻率響應(yīng)112
4-4離散傅里葉變換114
4-4-1離散時間傅里葉級數(shù)和變換114
4-4-2混淆和重疊116
4-4-3離散傅里葉變換118
4-4-4快速傅里葉變換119
4-5應(yīng)用120
4-5-1簡單的陷波濾波器設(shè)計120
4-5-2室內(nèi)聲學分析121
4-6利用TMS320C55x進行實驗123
4-6-1實驗4A--旋轉(zhuǎn)因子生成124
4-6-2實驗4B--復(fù)數(shù)據(jù)運算126
4-6-3實驗4C--DFT的實現(xiàn)128
4-6-4實驗4D--利用匯編程序進行實驗129
參考文獻131
習題132
A部分132
B部分134
C部分134
第5章FIR濾波器的設(shè)計和實現(xiàn)137
5-1數(shù)字濾波器介紹138
5-1-1濾波器特性138
5-1-2濾波器類型139
5-1-3濾波器技術(shù)要求141
5-2FIR濾波143
5-2-1線性卷積144
5-2-2一些簡單的FIR濾波器146
5-2-3線性相位FIR濾波器148
5-2-4FIR濾波器的實現(xiàn)151
5-3FIR濾波器設(shè)計153
5-3-1濾波器設(shè)計步驟153
5-3-2傅里葉級數(shù)法154
5-3-3吉布斯（Gibbs）現(xiàn)象157
5-3-4窗函數(shù)159
5-3-5頻率采樣法164
5-4利用MATLAB設(shè)計FIR濾波器167
5-5實現(xiàn)研究169
5-5-1軟件實現(xiàn)169
5-5-2FIR濾波器中的量化效應(yīng)170
5-6利用TMS320C55x進行的實驗172
5-6-1實驗5A--塊FIR濾波器的實現(xiàn)174
5-6-2實驗5B--對稱FIR濾波器的實現(xiàn)177
5-6-3實驗5C--利用雙-多重累加（Dual-MAC）的FIR濾波器實現(xiàn)178
參考文獻180
習題180
A部分180
B部分182
C部分182
第6章IIR濾波器的設(shè)計和實現(xiàn)185
6-1拉普拉斯變換186
6-1-1拉普拉斯變換介紹186
6-1-2拉普拉斯變換與z變換之間的關(guān)系189
6-1-3映射性質(zhì)190
6-2模擬濾波器191
6-2-1模擬濾波器介紹191
6-2-2模擬濾波器的特性192
6-2-3頻率變換196
6-3IIR濾波器設(shè)計197
6-3-1IIR濾波器回顧197
6-3-2沖激響應(yīng)不變法198
6-3-3雙線性變換201
6-3-4利用雙線性變換進行濾波器設(shè)計202
6-4IIR濾波器的實現(xiàn)203
6-4-1直接型204
6-4-2串聯(lián)形式206
6-4-3并聯(lián)形式207
6-4-4利用MATLAB的實現(xiàn)209
6-5利用MATLAB設(shè)計IIR濾波器210
6-6實現(xiàn)研究212
6-6-1穩(wěn)定性212
6-6-2有限精度效應(yīng)和求解213
6-6-3軟件實現(xiàn)216
6-6-4實際實用217
6-7利用TMS320C55x進行軟件開發(fā)和實驗220
6-7-1IIR濾波器設(shè)計221
6-7-2實驗6A--浮點C語言實現(xiàn)222
6-7-3實驗6B--利用本征函數(shù)的定點C實現(xiàn)225
6-7-4實驗6C--定點C語言程序設(shè)計研究227
6-7-5實驗6D--匯編語言實現(xiàn)229
參考文獻230
習題231
A部分231
B部分234
C部分235
第7章快速傅里葉變換及其應(yīng)用237
7-1離散傅里葉變換238
7-1-1定義238
7-1-2DFT的重要性質(zhì)241
7-1-3圓周卷積244
7-2快速傅里葉變換246
7-2-1時分算法247
7-2-2頻分算法250
7-2-3快速傅里葉反變換252
7-2-4MATLAB實現(xiàn)252
7-3應(yīng)用253
7-3-1譜估計和分析253
7-3-2譜漏泄和分辨率255
7-3-3功率譜密度258
7-3-4快速卷積259
7-3-5譜圖261
7-4實現(xiàn)研究262
7-4-1計算問題262
7-4-2有限精度影響263
7-5利用TMS320C55x進行實驗264
7-5-1實驗7A--基2復(fù)FFT264
7-5-2實驗7B-利用匯編語言的基2復(fù)FFT268
7-5-3實驗7C--FFT和IFFT270
7-5-4實驗7D--快速卷積271
參考文獻273
習題273
A部分273
B部分274
C部分275
第8章自適應(yīng)濾波277
8-1隨機過程介紹278
8-1-1相關(guān)函數(shù)278
8-1-2頻域表示281
8-2自適應(yīng)濾波器283
8-2-1自適應(yīng)濾波介紹284
8-2-2性能函數(shù)285
8-2-3最陡下降法287
8-2-4LMS算法289
8-3性能分析290
8-3-1穩(wěn)定性約束290
8-3-2收斂速度290
8-3-3超量均方誤差291
8-4改進的LMS算法292
8-4-1規(guī)范化LMS算法292
8-4-2泄漏LMS算法293
8-5應(yīng)用293
8-5-1自適應(yīng)系統(tǒng)識別294
8-5-2自適應(yīng)線性預(yù)測295
8-5-3自適應(yīng)噪聲抵消296
8-5-4自適應(yīng)陷波濾波器297
8-5-5自適應(yīng)信道均衡299
8-6實現(xiàn)研究300
8-6-1計算問題300
8-6-2有限精度效應(yīng)301
8-7利用TMS320C55X進行實驗303
8-7-1實驗8A--自適應(yīng)系統(tǒng)識別304
8-7-2實驗8B--利用泄漏LMS算法構(gòu)成自適應(yīng)預(yù)測器308
參考文獻312
習題313
A部分313
B部分314
C部分315
第9章DSP在通信中的實際應(yīng)用317
9-1正弦波產(chǎn)生器及其應(yīng)用318
9-1-1查表法318
9-1-2線性調(diào)頻脈沖信號320
9-1-3DTMF音調(diào)產(chǎn)生器321
9-2噪聲產(chǎn)生器及其應(yīng)用321
9-2-1線性周余數(shù)序列產(chǎn)生器322
9-2-2偽隨機二進制序列產(chǎn)生器323
9-2-3通信系統(tǒng)中的舒適噪聲325
9-2-4脫機系統(tǒng)建模325
9-3DTMF音調(diào)檢測326
9-3-1技術(shù)要求326
9-3-2戈策爾（Goertzel）算法327
9-3-3實現(xiàn)研究329
9-4自適應(yīng)回聲抵消331
9-4-1線路回聲331
9-4-2自適應(yīng)回聲抵消器332
9-4-3實際考慮335
9-4-4同時通話的影響和求解335
9-4-5殘余回聲抑制器337
9-5聲音回聲抵消338
9-5-1引言338
9-5-2聲音回聲抵消器339
9-5-3實現(xiàn)研究340
9-6語音增強技術(shù)340
9-6-1降噪技術(shù)341
9-6-2譜相減技術(shù)342
9-6-3實現(xiàn)研究343
9-7利用TMS320C55X的項目345
9-7-1項目建議345
9-7-2項目舉例--無線應(yīng)用346
參考文獻350
附錄A一些有用的公式353
A-1三角恒等式354
A-2幾何級數(shù)355
A-3復(fù)變量355
A-4沖激函數(shù)357
A-5向量概念357
A-6功率單位357
參考文獻358
附錄BMATLAB在DSP中的應(yīng)用簡介359
B-1基本運算360
B-1-1變量和向量的初始化360
B-1-2圖形學361
B-1-3基本運算符363
B-1-4文件364
B-2數(shù)字信號的產(chǎn)生和處理365
B-3DSP應(yīng)用367
B-4用戶編制函數(shù)368
B-5有用的MATLAB函數(shù)小結(jié)370
參考文獻370
附錄CC語言程序設(shè)計在DSP中的應(yīng)用簡介373
C-1一種簡單的C程序374
C-1-1變量和賦值運算符375
C-1-2數(shù)字數(shù)據(jù)類型和轉(zhuǎn)換376
C-1-3數(shù)值377
C-2算術(shù)和接位運算符378
C-2-1算術(shù)運算符378
C-2-2接位運算符379
C-3一種FIR濾波器程序379
C-3-1命令行變元379
C-3-2指針379
C-3-3C函數(shù)380
C-3-4文件和I/O操作381
C-4控制結(jié)構(gòu)和循環(huán)383
C-4-1控制結(jié)構(gòu)383
C-4-2邏輯運算符384
C-4-3循環(huán)384
C-5TMS320C55X采用的數(shù)據(jù)類型385
參考文獻386
附錄D書中用到的相關(guān)軟件