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目录1

第1章 数字信号处理系统导论1

1.1 数字信号处理简介1

1.2 数字信号处理系统与应用3

1.2.1 数字信号处理系统3

1.2.2 TMS320系列4

1.2.3 数字信号处理应用5

1.3 数字信号处理器体系结构6

1.3.1 引言6

1.3.2 中央处理单元运算7

1.3.3 存储器配置9

1.3.4 外围设备与输入／输出11

1.4 软件开发12

1.4.1 指令集13

1.4.2 汇编程序13

1.4.3 C程序14

1.4.4 C语言与汇编语言的混合编码14

1.4.5 软件开发工具15

1.5 硬件问题17

1.5.1 硬件选择17

1.5.2 硬件配置17

1.5.3 硬件工具17

1.6 系统考虑事项18

1.6.1 数字信号处理器的选择18

1.6.2 采样与量化19

1.6.4 编码译码器20

1.6.3 数模转换20

1.6.5 速度优化21

1.7 实验21

1.7.1 使用汇编器和链接器-命令文件22

1.7.2 创建一个项目24

1.7.3 连编项目25

1.7.4 调试程序26

1.7.5 查看存储器和图形27

1.7.6 使用断点和配置器28

习题29

参考文献30

2.1.1 基本信号31

2.1 数字信号与操作31

第2章 数字信号处理基础31

2.1.2 基本运算32

2.2 变换34

2.2.1 定义34

2.2.2 z变换的性质35

2.3 数字系统35

2.3.1 线性时不变系统35

2.3.2 有限长单位冲激响应滤波器37

2.3.3 无限长单位冲激响应滤波器39

2.4 频率分析42

2.4.1 离散时间傅里叶变换42

2.4.3 离散傅里叶变换的性质45

2.4.2 离散傅里叶变换45

2.4.4 快速傅里叶变换46

2.5 随机信号处理48

2.5.1 数字随机信号48

2.5.2 时域处理49

2.6 实验52

2.6.1 简单的无限长单位冲激响应滤波器52

2.6.2 软件开发54

2.6.3 信号处理工具55

2.6.4 使用Code Composer Studio测试C程序60

习题65

参考文献68

3.2 数据表示与运算70

3.2.1 定点数与运算70

第3章 实现的考虑因素70

3.1 引言70

3.2.2 浮点运算75

3.2.3 定点格式与浮点格式对比78

3.3 有限字长效应79

3.3.1 输入量化80

3.3.2 系数量化82

3.3.3 溢出与解决方法84

3.3.4 舍入与舍位86

3.4 编程问题88

3.4.1 寻址模式88

3.4.2 流水线概念91

3.4.3 指令高速缓存92

3.4.4 硬件与软件中断92

3.5 实时实现的考虑因素94

3.5.1 信号转换器94

3.5.2 流处理94

3.5.3 块处理95

3.5.4 矢量处理96

3.5.5 基准测试96

3.6 硬件接口98

3.6.1 外部存储器接口98

3.6.2 计时器和主时钟99

3.6.3 串行端口连接100

3.6.4 直接存储器存取控制器101

3.6.5 并行端口连接102

3.6.6 主机端口连接102

3.6.7 多处理技术103

3.6.8 电源调节器104

3.6.9 仿真器互连标准104

3.7 实验105

3.7.1 利用MATLAB的实验105

3.7.2 采用定点C的实验110

3.7.3 采用C5000 CCS的实验111

习题116

参考文献118

4.1.1 源语句格式120

第4章 定点数字信号处理器120

4.1 引言120

4.1.2 汇编命令121

4.1.3 软件开发过程122

4.2 TMS320C2000122

4.2.1 体系结构概述123

4.2.2 中央处理器124

4.2.3 程序控制131

4.2.4 编程问题133

4.2.5 系统问题135

4.2.6 一个应用：锁相环138

4.3 TMS320C54x140

4.3.1 体系结构概述140

4.3.2 寻址模式143

4.3.3 指令集147

4.3.4 编程考虑因素153

4.3.5 系统问题154

4.4 TMS320C55x157

4.4.1 体系结构概述157

4.4.2 中央处理器158

4.4.3 寻址模式161

4.4.4 指令集167

4.4.5 编程考虑因素169

4.4.6 C程序的优化173

4.4.7 系统问题175

4.5.1 体系结构概述177

4.5 TMS320C62x与TMS32064x177

4.5.2 存储器系统180

4.5.3 外部存储器寻址181

4.5.4 指令集182

4.5.5 编程考虑因素187

4.5.6 系统问题191

4.6 实验192

4.6.1 表示不同的Q格式192

4.6.2 系数量化194

4.6.3 溢出处理195

4.6.4 缩放和饱和模式196

4.6.5 舍入197

4.6.7 一个乘法特例198

4.6.6 提取保护位198

习题199

参考文献200

第5章 浮点数字信号处理器201

5.1 引言201

5.2 TMS320C3x202

5.2.1 体系结构概述202

5.2.2 中央处理器203

5.2.3 寄存器组织与寻址模式205

5.2.4 指令集209

5.2.5 编程考虑因素212

5.2.6 系统问题215

5.2.7 一个应用：伪随机数产生器217

5.3 TMS320C67x218

5.3.1 体系结构问题219

5.3.2 指令集221

5.3.3 流水线体系结构222

5.3.4 编程考虑因素222

5.3.5 实时实现223

5.4 实验226

5.4.1 加法与减法226

5.4.2 乘法与除法228

5.4.3 有限长单位冲激响应滤波229

5.4.4 无限长单位冲激响应滤波230

5.4.5 使用DSPLIB231

习题233

参考文献234

第6章 有限长单位冲激响应滤波236

6.1 有限长单位冲激响应滤波器236

6.1.1 定义236

6.1.2 滤波器特性237

6.1.3 滤波器结构240

6.1.4 滤波器设计242

6.1.5 有限字长效应247

6.1.6 有限长单位冲激响应滤波器的实现248

6.2.1 滤波器设计与工作工具简介250

6.2 用MATLAB设计有限长单位冲激响应滤波器250

6.2.2 有限长单位冲激响应滤波器的设计与分析251

6.2.3 量化过程与分析254

6.3 定点实现258

6.3.1 用TMS320C2000实现258

6.3.2 用TMS320C54x实现259

6.3.3 用TMS320C55x实现262

6.3.4 用TMS320C62x实现266

6.3.5 用TMS320C64x实现268

6.4 浮点实现269

6.4.1 用TMS320C3x实现269

6.5 应用：多速信号处理270

6.4.2 用TMS320C67x实现270

6.5.1 内插271

6.5.2 抽选272

6.5.3 采样速率转换273

6.5.4 数字信号处理实现274

6.6 实验275

6.6.1 用MATLAB设计一个带通有限长冲激响应滤波器276

6.6.2 用浮点C实现278

6.6.3 用定点C实现280

6.6.4 采用C5000处理器的定点实现281

6.6.5 用带有内联函数的定点C实现283

6.6.6 用C5000处理器的汇编语言实现284

6.6.7 用C5000数字信号处理库实现286

习题288

参考文献291

7.1 无限长单位冲激响应滤波器292

7.1.1 定义292

第7章 无限长单位冲激响应滤波292

7.1.2 滤波器特性293

7.1.3 滤波器结构295

7.1.4 无限长单位冲激响应滤波器的稳定性300

7.1.5 有限字长效应301

7.2 无限长单位冲激响应滤波器的设计与实现301

7.2.1 模拟-数字滤波器设计302

7.2.2 算法滤波器设计308

7.2.3 用于无限长单位冲激响应滤波器设计的MATLAB函数308

7.2.4 无限长单位冲激响应滤波器的实现310

7.3.1 无限长单位冲激响应滤波器设计与分析311

7.3 使用MATLAB来设计无限长单位冲激响应滤波器311

7.3.2 量化过程和分析313

7.4 定点实现317

7.4.1 用TMS320C2000实现317

7.4.2 用TMS320C54x实现318

7.4.3 用TMS320C55x实现319

7.4.4 用TMS320C62x实现321

7.4.5 用TMS320C64x实现322

7.5 浮点实现322

7.5.1 用TMS320C3x实现322

7.5.2 用TMS320C67x实现323

7.6.1 双音多频音频信号的生成324

7.6 应用：双音多频生成与检测324

7.6.2 双音多频信号检测326

7.7 实验330

7.7.1 用MATLAB设计330

7.7.2 用浮点C实现332

7.7.3 用定点C实现333

7.7.4 用C5000处理器的定点C实现334

7.7.5 用带有内联函数的定点C实现336

7.7.6 用C5000处理器汇编语言实现336

7.7.7 用C5000数字信号处理库实现339

习题341

参考文献345

8.1.1 离散傅里叶变换与离散傅里叶逆变换的计算量346

第8章 快速傅里叶变换346

8.1 离散傅里叶变换简介346

8.1.2 旋转因子的性质347

8.2 快速傅里叶变换算法348

8.2.1 按时间抽取基2快速傅里叶变换349

8.2.2 按频率抽取的基2快速傅里叶变换351

8.2.3 其他基与混合基快速傅里叶变换算法353

8.2.4 快速傅里叶逆变换353

8.3 利用MATLAB和C语言进行分析和实现354

8.3.1 离散傅里叶变换与快速傅里叶变换的优点与弱点354

8.3.2 离散傅里叶变换的性质354

8.3.3 MATLAB实现358

8.3.4 C实现360

8.4.1 频率分辨率与加窗361

8.4 实现考虑因素361

8.4.2 计算问题365

8.4.3 有限长效应367

8.4.4 使用MATLAB评估量化快速傅里叶变换368

8.5 定点实现371

8.5.1 用TMS320C54x实现371

8.5.2 用TMS320C2000实现374

8.5.3 用TMS320C55x实现375

8.5.4 用TMS320C62x实现376

8.5.5 用TMS320C64x实现377

8.6.1 用TMS320C3x实现378

8.6 浮点实现378

8.6.2 用TMS320C67x实现379

8.7 应用379

8.7.1 快速卷积379

8.7.2 功率谱估计382

8.7.3 短时傅里叶变换385

8.7.4 小波变换385

8.8 实验387

8.8.1 用MATLAB进行谱估计387

8.8.2 用浮点C实现388

8.8.3 用定点C实现389

8.8.4 用C5000处理器的定点C实现390

8.8.5 用带有内联函数的定点C实现391

8.8.6 用C5000数字信号处理库实现392

习题394

参考文献398

第9章 自适应滤波399

9.1 自适应滤波器简介399

9.2 自适应滤波器结构和算法400

9.2.1 滤波器结构400

9.2.2 自适应算法402

9.3 自适应滤波器的性质406

9.3.1 稳定条件406

9.3.2 收敛速度406

9.3.4 有限精度效应407

9.3.3 稳态性能407

9.4 应用409

9.4.1 自适应系统识别409

9.4.2 自适应逆建模411

9.4.3 自适应噪声消除413

9.4.4 自适应预测415

9.5 用MATLAB和C设计与实现417

9.5.1 设计举例418

9.5.2 自适应滤波器的量化421

9.5.3 用C语言实现的自适应滤波423

9.6 定点实现425

9.6.1 用TMS320C2000实现425

9.6.2 用TMS320C54x实现426

9.6.3 用TMS320C55x实现428

9.6.4 用TMS320C62x实现429

9.6.5 用TMS320C64x实现429

9.7 浮点实现430

9.7.1 用TMS320C3x实现430

9.7.2 用TMS320C67x实现431

9.8 实验432

9.8.1 用MATLAB设计自适应滤波器432

9.8.2 用浮点C实现434

9.8.3 用定点C实现435

9.8.4 用C5000处理器的定点C实现435

9.8.5 用带有内联函数的定点C实现437

9.8.6 用C5000处理器的汇编语言实现438

9.8.7 用C5000数字信号处理库实现441

习题442

参考文献444

部分习题答案445

附录A MATLAB与Simulink简介448

A.1 使用MATLAB448

A.1.1 启动448

A.1.2 有用的语法449

A.1.3 绘图450

A.1.4 编程451

A.1.5 数据类型452

A.2 使用数字信号处理工具箱与交互工具453

A.2.1 信号处理工具箱453

A.1.6 有用的命令453

A.2.2 信号处理工具457

A.2.3 滤波器设计工具箱460

A.2.4 滤波器设计与分析工具460

A.3 使用Simulink463

A.4 使用模块组468

A.4.1 DSP模块组468

A.4.2 定点模块组470

A.5 MATLAB Link for Code Composer Studio473

参考文献475

B.1.3 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验476

B.1.2 使用MATLAB/Simulink的实验室实验476

B.1.1 简介476

B.1 应用有限长单位冲激响应滤波器的3维声效定位器476

附录B 附加实验与应用476

B.1.4 附加练习477

B.2 使用有限长单位冲激响应滤波器的图形均衡器477

B.2.1 简介477

B.2.2 使用MATLAB/Simulink的实验室实验478

B.2.3 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验478

B.2.4 附加练习478

B.3 完美重建滤波器组479

B.3.1 简介479

B.3.2 使用MATLAB/Simulink的实验室实验480

B.4.1 简介481

B.4 应用无限长单位冲激响应滤波器的数字信号生成器481

B.3.4 附加练习481

B.3.3 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验481

B.4.2 使用MATLAB/Simulink的实验室实验482

B.4.3 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验482

B.4.4 附加练习482

B.5 使用无限长单位冲激响应滤波器的数字回响482

B.5.1 简介483

B.5.2 使用MATLAB/Simulink的实验室实验483

B.5.3 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验484

B.5.4 附加练习484

B.6 使用无限长单位冲激响应滤波器的参数均衡器484

B.6.1 简介484

B.6.3 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验485

B.6.2 使用MATLAB/Simulink的实验室实验485

B.6.4 附加练习486

B.7 快速卷积方法486

B.7.1 使用MATLAB/Simulink的实验室实验487

B.7.2 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验487

B.7.3 附加练习487

B.8 滑动快速傅里叶变换实现487

B.8.1 简介487

B.8.2 使用MATLAB/Simulink的实验室实验488

B.8.3 使用C5000 CCS的实验室实验488

B.9.3 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验489

B.9.2 使用MATLAB/Simulink的实验室实验489

B.9.1 简介489

B.9 缩放快速傅里叶变换的实现489

B.8.4 附加练习489

B.9.4 附加练习490

B.10 声音回响对消490

B.10.1 简介490

B.10.2 使用C程序的实验室实验491

B.10.3 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验491

B.10.4 附加练习492

B.11 有源噪声控制492

B.11.1 简介492

B.11.3 使用C5000 Code Composer Studio的实验室实验493

B.11.2 使用MATLAB的实验室实验493

B.11.4 附加练习494

参考文献494

附录C 数字信号处理器的外围设备编程495

C.1 通过直接存储器访问与模拟接口电路或CODER-DECODER连接495

C.1.1 初始化多通道缓冲串行端口495

C.1.2 初始化直接存储器读取505

C.1.3 举例511

C.2 通过主端口接口同主处理器进行连接514

C.3 未来研究515

C.4 外围设备编程的趋势516

参考文献516

附录D 有用的站点517