實時信號處理系統設計

第1章 實時信號處理概述

1.1 信號處理的概念

1.2 DSP技術

1.3 實時信號處理

1.4 高速信號處理系統

1.5 處理器的發展現狀

1.6 實時信號處理的性質

思考題

第2章 實時信號處理系統的設計流程

2.1 實時信號處理系統的設計框圖

2.2 演演算法模擬

2.3 DSP軟體設計方法的變革

2.4 用Matlab模擬DSP軟體設計

2.4.1 用Matlab模擬浮點DSP

2.4.2 用Matlab精確模擬定點DSP運算

2.4.3 用Matlab功能模擬定點DSP運算

2.4.4 常用的Matlab函數

2.4.5 Matlab輔助設計應用實例

2.5 定點DSP模塊庫簡介

2.6 Matlab下的DSP集成設計環境

2.6.1 Matlab-DSP集成設計環境下的工具包

2.6.2 Matlab Link for CCS DevelopmentTools簡介

2.6.3 CCS Link面向TI DSP的系統級設計方法

2.6.4 Matlab-DSP集成設計實例

思考題

第3章 基本原理和演演算法

3.1 實時信號處理系統的基本結構

3.2 採樣定理

3.2.1 Nyquist採樣定理

3.2.2 帶通信號採樣定理

3.2.3 完全正交信號的採樣率

3.3 數字正交採樣

3.4 數據格式

3.4.1 浮點數據格式

3.4.2 定點數據格式

3.5 數字濾波器設計

3.6 譜分析和FFT

3.7 卷積和相關的快速演演算法

3.7.1 卷積運算量

3.7.2 頻域法最佳分段長度的選擇

3.8 自適應信號處理

3.8.1 閉環自適應系統

3.8.2 開環自適應系統

3.9 矩陣運算

3.10 常用運算

3.11 專用演演算法

思考題

第4章 信號處理前端和後端設計

4.1 模擬前端

4.1.1 小信號放大

4.1.2 濾波

4.1.3 增益控制

4.1.4 抗混疊濾波

4.2 模擬/數字變換

4.2.1 採樣速度

4.2.2 量化位數

4.2.3 量化位數和採樣速度的轉換

4.2.4 其他因素

4.2.5 ADC的性能指標

4.2.6 設計高品質的ADC電路

4.2.7 ADC的種類和選型

4.2.8 ADC的數字介面

4.3 數字/模擬變換

4.4 信號產生

4.4.1 模擬式振蕩信號發生器

4.4.2 數字式信號發生器

4.5 數字、模擬頻率

4.6 數字信號預處理

思考題

第5章 處理器的實現方法

5.1 多種數字信號處理器的比較

5.1.1 通用處理器

5.1.2 通用處理器的選擇

5.1.3 硬體處理器

5.1.4 軟/硬體處理器性能的比較

5.1.5 軟/硬體處理器開發手段的比較

5.1.6 其他實現方法

5.2 DSP處理系統的組成和設計

5.3 DSP軟體設計

5.4 FPGA的設計應用

5.5 處理器技術的發展趨勢

思考題

第6章 多處理器系統設計

6.1 并行處理的必要性

6.1.1 大型并行系統的結構

6.1.2 大規模并行處理器的發展

6.1.3 實時信號處理的需求

6.2 實時并行處理機的構成

6.2.1 并行處理機拓撲結構的分類和選擇

6.2.2 并行處理機的互連網路

6.3 并行處理機的性能指標

6.3.1 并行處理機的基本性能指標

6.3.2 影響性能的因素

6.4 實時并行信號處理機的設計與實現

6.4.1 實時性要求

6.4.2 通用性和易維護性

6.4.3 系統設計

思考題

第7章 數據存儲和通信

7.1 運算和I/O的平衡

7.1.1 運算和I/O

7.1.2 數據採樣率和數據量

7.1.3 處理單元個數

7.1.4 解決I/O瓶頸的軟體途徑

7.1.5 解決I/O瓶頸的硬體途徑

7.2 運算和I/O的并行

7.3 數據通信方式

7.3.1 數據通信分類

7.3.2 匯流排的性能

7.3.3 匯流排標準的發展

7.3.4 匯流排的比較與演變

7.4 各種類型的存儲器

7.4.1 存儲器種類

7.4.2 等待模式

7.4.3 軟等待訪問模式

7.4.4 硬等待訪問模式

7.4.5 軟等待和硬等待

7.5 解碼和片選

7.6 DSP與存儲器介面

7.6.1 DSP與SRAM介面

7.6.2 DSP與EPROM介面

7.6.3 DSP與Flash介面

7.6.4 DSP與快速Flash介面

7.6.5 DSP與多埠存儲器的介面

7.6.6 DSP直接與SDRAM介面

7.6.7 DSP擴展SDRAM介面

7.6.8 DSP與同步突發SRAM（SBSRAM）介面

7.7 擴展存儲介面方式

7.7.1 地址/數據復用匯流排

7.7.2 將DSP介面擴展為非同步串口

7.7.3 USB通信介面

7.8 DSP與PCI/CPCI匯流排的連接

思考題

第8章 硬體設計

8.1 電源設計

8.1.1 電源需求

8.1.2 直流穩定電源的種類及選用

8.1.3 線性電源

8.1.4 開關電源

8.1.5 其他類型的變換器

8.1.6 電源用電容器的選擇

8.1.7 電源的設計要求

8.1.8 電源的實現方法

8.1.9 開關型變換器的EMC抑制

8.1.10 開關電源PCB和整體布局的設計要點

8.1.11 電源安全設計

8.2 時鐘電路

8.2.1 時鐘電路的選擇原則

8.2.2 時鐘電路電源和地的設計

8.2.3 系統時鐘與局部時鐘

8.2.4 時鐘的影響

8.3 電源監控電路和複位電路

8.4 驅動和隔離以及電平轉換

8.4.1 驅動和隔離

8.4.2 電平轉換

8.5 測試和自檢

8.5.1 信號檢測

8.5.2 自檢功能

8.6 高速電路設計的特殊性

8.7 傳輸線效應

8.7.1 串列端接

8.7.2 并行端接

8.8 信號完整性

8.8.1 信號完整性問題的起因、種類及表現

8.8.2 信號完整性分析模型

8.8.3 信號完整性分析

8.8.4 信號完整性問題的解決方法

8.9 電磁兼容性

8.9.1 電磁干擾的要素及其種類

8.9.2 電路內干擾

8.9.3 外界干擾

8.10 模/數混合電路

8.10.1 模擬地和數字地

8.10.2 採樣時鐘

8.10.3 模/數系統的布局

8.10.4 模/數混合電路的設計要點

8.11 PCB的設計要點

8.11.1 電源設計

8.11.2 地線設計

8.11.3 重要信號線的設計

8.11.4 時鐘電路干擾及其抑制

8.11.5 高速電路設計系統中的非理想因素

8.11.6 電磁兼容性設計

8.11.7 PCB的抗干擾措施

8.11.8 器件建庫和BGA設計

8.11.9 電路設計工具

8.11.10 電路調試

思考題

第9章 軟體設計

9.1 軟體設計的範疇

9.2 演演算法模擬

9.3 程序設計的一般框架

9.4 DSP的軟體開發工具

9.4.1 代碼生成及調試工具

9.4.2 軟體模擬器

9.4.3 硬體模擬器

9.4.4 DSP程序設計語言

9.5 DSP的程序設計和優化

9.5.1 DSP的程序設計內容

9.5.2 優化的方法

9.5.3 基於演演算法的優化措施

9.5.4 基於高級語言的優化措施

9.5.5 基於硬體特點的優化措施

9.5.6 基於代碼的優化措施

9.5.7 優化的代價

9.6 操作系統在DSP程序設計中的運用

9.7 DSP系統的測試

9.8 軟體和硬體的關係

9.9 軟、硬體協同設計

9.9.1 系統描述

9.9.2 系統設計

9.9.3 系統評價

9.9.4 綜合實現

思考題

第10章 系統設計的考慮

10.1 折衷設計

10.2 效率和成本以及兼容性

10.3 功耗和散熱

10.3.1 降低功耗

10.3.2 散熱

10.4 抗干擾設計

10.4.1 硬體抗干擾設計

10.4.2 軟體抗干擾設計

10.5 可靠性設計

10.5.1 可靠性的相關定義

10.5.2 元器件的選用

10.5.3 元器件的降額使用

10.5.4 可靠性計算

10.5.5 簡化設計

10.5.6 低功耗設計

10.5.7 保護電路設計

10.5.8 靈敏度分析

10.5.9 均衡設計

10.5.10 整機熱設計

10.5.11 元器件裝配工藝對可靠性的影響

10.6 冗餘設計

10.7 加密

10.8 實時信號處理系統的優化設計

10.9 進度估計

思考題

參考文獻

在實時數字信號處理應用需求的推動下，在信號處理模擬技術、電子設計自動化技術和超大規模集成電路技術飛速發展的今天，實時信號處理系統的性能和設計方法都發生了巨大的變化。以處理器為核心的各種規模的信號處理系統在通信、電力、雷達、導航、尖端武器等領域得到了越來越廣泛的應用，在研製周期不斷縮短的同時，其性能和複雜度也在不斷提高。設計者在有更多的實現方法可供選擇的同時，也面臨著更大的挑戰和競爭。結合當今先進的信號處理演演算法、演演算法模擬技術、硬體技術、軟體技術、系統構建和檢驗方法，設計者可以在較短的時間內，以較小的代價製作完成一個具有較高性能的設備。. 本書前6章的內容從信號處..