DSP原理及應用

　　內(nèi)容提要本書以TMS320C54x/54xx系列DSP為例，重點介紹了TMS320C54x/54xx系列DSP的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)以及DSP應用程序的設計與開發(fā)。書中精選了大量實例，實例中給出了工作原理、完整的源程序及上機匯編、鏈接、調(diào)試過程，初學者可以按照書中給出的步驟動手操作，在實戰(zhàn)中掌握DSP應用技術(shù)。本書最后介紹了TMS320C54x/54xx片內(nèi)外設及其應用，重點討論了定時器、多通道緩沖串口（McBSP）的工作原理，并給出了具體的應用實例。本書既可作為高校電子類專業(yè)本科生和研究生學習DSP的教材和參考書，也可供從事DSP芯片開發(fā)與應用的廣大工程技術(shù)人員參考。序隨著計算機科學與技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機的應用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟與人們生活的各個角落，正在日益改變著傳統(tǒng)的人類工作方式和生活方式。在我國高等教育逐步實現(xiàn)大眾化后，越來越多的高等院校會面向國民經(jīng)濟發(fā)展的第一線，為行業(yè)、企業(yè)培養(yǎng)各級各類高級應用型專門人才。為了大力推廣計算機應用技術(shù)，更好地適應當前我國高等教育的跨越式發(fā)展，滿足我國高等院校從精英教育向大眾化教育的轉(zhuǎn)變，符合社會對高等院校應用型人才培養(yǎng)的各類要求，我們成立了"21世紀高等院校規(guī)劃教材編委會"，在明確了高等院校應用型人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)目標、教學內(nèi)容和課程體系的框架下，組織編寫了本套"21世紀高等院校規(guī)劃教材"。眾所周知，教材建設作為保證和提高教學質(zhì)量的重要支柱及基礎，作為體現(xiàn)教學內(nèi)容和教學方法的知識載體，在當前培養(yǎng)應用型人才中的作用是顯而易見的。探索和建設適應新世紀我國高等院校應用型人才培養(yǎng)體系需要的配套教材已經(jīng)成為當前我國高等院校教學改革和教材建設工作面臨的緊迫任務。因此，編委會經(jīng)過大量的前期調(diào)研和策劃，在廣泛了解各高等院校的教學現(xiàn)狀、市場需求，探討課程設置、研究課程體系的基礎上，組織一批具備較高的學術(shù)水平、豐富的教學經(jīng)驗、較強的工程實踐能力的學術(shù)帶頭人、科研人員和主要從事該課程教學的骨干教師編寫出一批有特色、適用性強的計算機類公共基礎課、技術(shù)基礎課、專業(yè)及應用技術(shù)課的教材以及相應的教學輔導書，以滿足目前高等院校應用型人才培養(yǎng)的需要。本套教材消化和吸收了多年來已有的應用型人才培養(yǎng)的探索與實踐成果，緊密結(jié)合經(jīng)濟全球化時代高等院校應用型人才培養(yǎng)工作的實際需要，努力實踐，大膽創(chuàng)新，教材編寫采用整體規(guī)劃、分步實施、滾動立項的方式，分期分批地啟動編寫計劃，編寫大綱的確定以及教材風格的定位均經(jīng)過編委會多次認真討論，以確保該套教材的高質(zhì)量和實用性。教材編委會分析研究了應用型人才與研究型人才在培養(yǎng)目標、課程體系和內(nèi)容編排上的區(qū)別，分別提出了3個層面上的要求：在專業(yè)基礎類課程層面上，既要保持學科體系的完整性，使學生打下較為扎實的專業(yè)基礎，為后續(xù)課程的學習做好鋪墊，更要突出應用特色，理論聯(lián)系實際，并與工程實踐相結(jié)合，適當壓縮過多過深的公式推導與原理性分析，兼顧考研學生的需要，以原理和公式結(jié)論的應用為突破口，注重它們的應用環(huán)境和方法；在程序設計類課程層面上，把握程序設計方法和思路，注重程序設計實踐訓練，引入典型的程序設計案例，將程序設計類課程的學習融入案例的研究和解決過程中，以學生實際編程解決問題的能力為突破口，注重程序設計算法的實現(xiàn)；在專業(yè)技術(shù)應用層面上，積極引入工程案例，以培養(yǎng)學生解決工程實際問題的能力為突破口，加大實踐教學內(nèi)容的比重，增加新技術(shù)、新知識、新工藝的內(nèi)容。本套規(guī)劃教材的編寫原則是：在編寫中重視基礎，循序漸進，內(nèi)容精煉，重點突出，融入學科方法論內(nèi)容和科學理念，反映計算機技術(shù)發(fā)展要求，倡導理論聯(lián)系實際和科學的思想方法，體現(xiàn)一級學科知識組織的層次結(jié)構(gòu)。主要表現(xiàn)在：背靠計算機學科的科學體系，明確目標定位，分類組織實施，兼容互補；理論與實踐并重，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，突出學科發(fā)展特點，體現(xiàn)學科發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律；教材內(nèi)容循序漸進，保證學術(shù)深度，減少知識重復，前后相互呼應，內(nèi)容編排合理，整體結(jié)構(gòu)完整：采取自頂向下設計方法，內(nèi)涵發(fā)展優(yōu)先，突出學科方法論，強調(diào)知識體系可擴展的原則。本套規(guī)劃教材的主要特點是：（1）面向應用型高等院校，在保證學科體系完整的基礎上不過度強調(diào)理論的深度和難度，注重應用型人才的專業(yè)技能和工程實用技術(shù)的培養(yǎng)。在課程體系方面打破傳統(tǒng)的研究型人才培養(yǎng)體系，根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展對行業(yè)、企業(yè)的工程技術(shù)需要，建立新的課程體系，并在教材中反映出來。（2）教材的理論知識包括了高等院校學生必須具備的科學、工程、技術(shù)等方面的要求，知識點不要求大而全，但一定要講透，使學生真正掌握。同時注重理論知識與實踐相結(jié)合，使學生通過實踐深化對理論的理解，學會并掌握理論方法的實際運用。（3）在教材中加大能力訓練部分的比重，使學生比較熟練地應用計算機知識和技術(shù)解決實際問題，既注重培養(yǎng)學生分析問題的能力，也注重培養(yǎng)學生思考問題、解決問題的能力。（4）教材采用"任務驅(qū)動"的編寫方式，以實際問題引出相關(guān)原理和概念，在講述實例的過程中將本章的知識點融入，通過分析歸納，介紹解決工程實際問題的思想和方法，然后進行概括總結(jié)，使教材內(nèi)容層次清晰，脈絡分明，可讀性、可操作性強。同時，引入案例教學和啟發(fā)式教學方法，便于激發(fā)學習興趣。（5）教材在內(nèi)容編排上，力求由淺入深，循序漸進，舉一反三，突出重點，通俗易懂。采用模塊化結(jié)構(gòu)，兼顧不同層次的需求，在具體授課時可根據(jù)各校的教學計劃在內(nèi)容上適當加以取舍。此外還注重了配套教材的編寫，如課程學習輔導、實驗指導、綜合實訓、課程設計指導等，注重多媒體的教學方式以及配套課件的制作。（6）大部分教材配有電子教案，以使教材向多元化、多媒體化發(fā)展，滿足廣大教師進行多媒體教學的需要。電子教案用PowerPoint制作，教師可根據(jù)授課情況任意修改。相關(guān)教案的具體情況請到中國水利水電出版社網(wǎng)站www.waterpub.com.cn下載。此外還提供相關(guān)教材中所有程序的源代碼，方便教師直接切換到系統(tǒng)環(huán)境中教學，提高教學效果。總之，本套規(guī)劃教材凝聚了眾多長期在教學、科研一線工作的教師及科研人員的教學科研經(jīng)驗和智慧，內(nèi)容新穎，結(jié)構(gòu)完整，概念清晰，深入淺出，通俗易懂，可讀性、可操作性和實用性強。本套規(guī)劃教材適用于應用型高等院校各專業(yè)，也可作為本科院校舉辦的應用技術(shù)專業(yè)的課程教材，此外還可作為職業(yè)技術(shù)學院和民辦高校、成人教育的教材以及從事工程應用的技術(shù)人員的自學參考資料。我們感謝該套規(guī)劃教材的各位作者為教材的出版所做出的貢獻，也感謝中國水利水電出版社為選題、立項、編審所做出的努力。我們相信，隨著我國高等教育的不斷發(fā)展和高校教學改革的不斷深入，具有示范性并適應應用型人才培養(yǎng)的精品課程教材必將進一步促進我國高等院校教學質(zhì)量的提高。我們期待廣大讀者對本套規(guī)劃教材提出寶貴意見，以便進一步修訂，使該套規(guī)劃教材不斷完善。數(shù)字信號處理器（DigitalSignalProcessor，DSP）以高速數(shù)字信號處理為目標進行芯片設計，采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)、內(nèi)部具有硬件乘法器、應用流水線技術(shù)、具有良好的并行性和專門用于數(shù)字信號處理的指令等特點。DSP芯片以其強大的運算能力在通信、電子、圖像處理等各個領域得到了廣泛的應用。通用DSP芯片代表性的產(chǎn)品主要有n公司的TMS320系列、AD公司ADSP21xx系列、Motorola公司的DSP56xx系列和DSP96xx系列等單片器件，其中占市場份額最大的是美國德州儀器（T1）公司。TI的定點16位TMS320C54x/54xx系列DSP芯片以其優(yōu)良的性能價格比得到了廣泛使用。本書對TMS320C54x/54xxDSP的原理及應用進行了介紹。全書共8章，可以分為3個部分。第一部分包括第1章一第4章，介紹TMS320C54x/54xx系列DSP的硬件結(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)據(jù)尋址方式以及指令系統(tǒng)。使讀者初步了解芯片的硬件組成、結(jié)構(gòu)特點及其指令系統(tǒng)。第二部分包括第5章～第7章，介紹DSP應用程序的設計與開發(fā)。第5章詳細介紹了基于匯編語言和C/C++高級語言程序設計的方法，包括匯編器和鏈接器對段的處理、常用匯編偽指令、鏈接器命令文件的編寫與使用、匯編語言程序編寫方法、TMS320C54xC語言編程以及用C語言和匯編語言混合編程。第6章介紹了美國德州儀器公司推出的CCS（CodeComposerStudio）集成開發(fā)環(huán)境，主要內(nèi)容包括CCS系統(tǒng)安裝與設置、CCS菜單和工具欄、CCS中的編譯器和鏈接器有關(guān)選項設置，最后通過具體實例介紹了CCS的基本操作與使用方法。在第5章介紹匯編語言程序設計和第6章CCS集成開發(fā)環(huán)境的基礎上，第7章首先介紹了與程序流程控制有關(guān)的內(nèi)容，然后用具體實例介紹了匯編語言程序設計的方法，以及在.CCS環(huán)境下使用Simulator（軟件模擬器）進行程序調(diào)試的基本方法，最后介紹了數(shù)字信號處理中廣泛使用的FIR濾波器、IIR濾波器及FFT算法在定點C54x上的實現(xiàn)方法和實例程序。只要使用者安裝了CCS5000系統(tǒng)軟件，在沒有DSP目標板的情況下，可以使用Simulator模擬DSP程序的運行。第7章以實例的方式循序漸進地幫助讀者進一步熟悉DSP的指令系統(tǒng)、CCS環(huán)境下匯編語言應用程序的設計和調(diào)試方法。實例中給出了工作原理、完整的源程序及上機匯編、鏈接、調(diào)試過程，初學者可以按照書中給出的步驟動手操作，進行實戰(zhàn)練習。第三部分包括第8章，介紹了TMS320C54x/54xx系列DSP片內(nèi)外設及其應用，內(nèi)容包括定時器、時鐘發(fā)生器、多通道緩沖串口（McBSP）、主機并口（HPl）工作原理以及外部總線操作，重點討論了定時器、多通道緩沖串口（McBSP）工作原理，并給出了具體應用實例。目前，高校開設這門課程一般安排40學時左右，僅僅靠課堂教學，學生是難以掌握的。不少初學者感到學習困難，自己看書看不懂或看了書仍不知如何去做題。本書是一本學習DSP的入門教材，針對初學者的學習規(guī)律，將問題分散，循序漸進。同時，書中精選了大量實例，使讀者在實戰(zhàn)中掌握DSP的應用技術(shù)。在學習過程中，開始時不必死記每條指令，只需大概了解有哪幾類指令即可，通過后面章節(jié)的學習逐步了解、掌握指令的使用。DSP軟件開發(fā)離不開開發(fā)工具，熟悉CCS集成開發(fā)環(huán)境是進行DSP軟件開發(fā)的基礎，在學習CCS中編譯器、鏈接器的選項設置時，開始不必追究每一個選項，首先掌握常用選項設置，然后再逐步了解、掌握其他選項。深入理解掌握CCS開發(fā)環(huán)境，開發(fā)出高效的DSP軟件需要經(jīng)過一定時間的學習和實踐。作者在編寫本書的過程中得到了南京解放軍理工大學陸輝教授的大力支持和幫助，此外，劉乾、李少宇、王彬、曹珊珊、曹艷利、楊金娜、張燁、李艷麗、吳愛國、陳斌、陳譜等為本書繪制了部分插圖并完成了部分文字錄工作，武漢凌特公司和南京恒締公司提供了部分實驗素材，在此一并表示衷心感謝。本書中的源代碼可以從中國水利水電出版社網(wǎng)站下載，網(wǎng)址為：http：//www.waterpub.com.cn/。由于作者水平有限，書中不妥和疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

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