实时数字信号处理

第1章实时数字信号处理介绍1
1-1实时DSP系统的基本组成2
1-2输入和输出通道3
1-2-1输入信号调整3
1-2-2A/D转换3
1-2-3采样4
1-2-4量化和编码5
1-2-5D/A转换7
1-2-6输入/输出设备7
1-3DSP硬件8
1-3-1DSP硬件选择8
1-3-2定点和浮点器件10
1-3-3实时约束10
1-4DSP系统设计11
1-4-1算法研究11
1-4-2DSP芯片的选择12
1-4-3软件开发12
1-4-4高级软件开发工具14
1-5利用集成开发环境CCS进行试验15
1-5-1试验1A--利用CCS和TMS320C55x仿真器16
1-5-2试验1B--在CCS上调试程序19
1-5-3试验IC--文件输入和输出21
1-5-4试验ID--代码的有效性分析22
1-5-5试验IE--通用扩充语言23
参考文献24
习题24
A部分24
B部分25
第2章TMS320C55x数字信号处理器介绍27
2-1引言28
2-2TMS320C55x的结构28
2-2-1TMS320C55x简介29
2-2-2TMS320C55x总线30
2-2-3TMS320C55x映射变换31
2-3软件开发工具32
2-3-1C编译器32
2-3-2汇编器34
2-3-3连接器35
2-3-4集成开发环境CCS（CodeComposerStudio）37
2-3-5汇编语句语法37
2-4TMS320C55x寻址方式38
2-4-1直接寻址方式39
2-4-2间接寻址方式40
2-4-3绝对寻址方式42
2-4-4存储变换寄存器寻址方式43
2-4-5寄存器位寻址方式44
2-4-6循环寻址方式44
2-5流水线和并行线45
2-5-1TMS320C55x流水线45
2-5-2并行执行46
2-6TMS320C55x指令集48
2-6-1算术指令48
2-6-2逻辑和位操作指令49
2-6-3传送指令49
2-6-4程序流控制指令50
2-7混合的C和汇编语言程序设计52
2-8实验--汇编程序设计基础54
2-8-1实验2A--使C与汇编代码连接54
2-8-2实验2B--寻址方式实验55
参考文献57
习题57
第3章DSP基础和实现研究59
3-1数字信号和系统60
3-1-1基本数字信号60
3-1-2数字系统的方框图表示61
3-1-3数字系统的冲激响应63
3-2数字滤波器简介64
3-2-1FIR滤波器和功率估计器65
3-2-2线性系统响应67
3-2-3IIR滤波器68
3-3随机变量介绍69
3-3-1概率和随机变量回顾69
3-3-2随机变量运算70
3-4定点表示和计算73
3-5量化误差74
3-5-1输入整量噪声75
3-5-2系数量化噪声77
3-5-3舍入噪声78
3-6溢出和解决方法78
3-6-1饱和运算79
3-6-2溢出处理79
3-6-3信号的标定80
3-7实时应用的实现过程81
3-8定点实现实验83
3-8-1实验3A--正弦信号的量化83
3-8-2实验3B--语音信号的量化84
3-8-3实验3C--溢出和饱和运算85
3-8-4实验3D--系数的量化87
3-8-5实验3E--合成正弦函数89
参考文献93
习题93
A部分93
B部分94
C部分95
第4章频率分析97
4-1傅里叶级数和变换98
4-1-1傅里叶级数98
4-1-2傅里叶变换99
4-2Z变换102
4-2-1定义和基本性质102
4-2-2Z反变换103
4-3系统概念107
4-3-1传递函数107
4-3-2数字滤波器108
4-3-3极点和零点109
4-3-4频率响应112
4-4离散傅里叶变换114
4-4-1离散时间傅里叶级数和变换114
4-4-2混淆和重叠116
4-4-3离散傅里叶变换118
4-4-4快速傅里叶变换119
4-5应用120
4-5-1简单的陷波滤波器设计120
4-5-2室内声学分析121
4-6利用TMS320C55x进行实验123
4-6-1实验4A--旋转因子生成124
4-6-2实验4B--复数据运算126
4-6-3实验4C--DFT的实现128
4-6-4实验4D--利用汇编程序进行实验129
参考文献131
习题132
A部分132
B部分134
C部分134
第5章FIR滤波器的设计和实现137
5-1数字滤波器介绍138
5-1-1滤波器特性138
5-1-2滤波器类型139
5-1-3滤波器技术要求141
5-2FIR滤波143
5-2-1线性卷积144
5-2-2一些简单的FIR滤波器146
5-2-3线性相位FIR滤波器148
5-2-4FIR滤波器的实现151
5-3FIR滤波器设计153
5-3-1滤波器设计步骤153
5-3-2傅里叶级数法154
5-3-3吉布斯（Gibbs）现象157
5-3-4窗函数159
5-3-5频率采样法164
5-4利用MATLAB设计FIR滤波器167
5-5实现研究169
5-5-1软件实现169
5-5-2FIR滤波器中的量化效应170
5-6利用TMS320C55x进行的实验172
5-6-1实验5A--块FIR滤波器的实现174
5-6-2实验5B--对称FIR滤波器的实现177
5-6-3实验5C--利用双-多重累加（Dual-MAC）的FIR滤波器实现178
参考文献180
习题180
A部分180
B部分182
C部分182
第6章IIR滤波器的设计和实现185
6-1拉普拉斯变换186
6-1-1拉普拉斯变换介绍186
6-1-2拉普拉斯变换与z变换之间的关系189
6-1-3映射性质190
6-2模拟滤波器191
6-2-1模拟滤波器介绍191
6-2-2模拟滤波器的特性192
6-2-3频率变换196
6-3IIR滤波器设计197
6-3-1IIR滤波器回顾197
6-3-2冲激响应不变法198
6-3-3双线性变换201
6-3-4利用双线性变换进行滤波器设计202
6-4IIR滤波器的实现203
6-4-1直接型204
6-4-2串联形式206
6-4-3并联形式207
6-4-4利用MATLAB的实现209
6-5利用MATLAB设计IIR滤波器210
6-6实现研究212
6-6-1稳定性212
6-6-2有限精度效应和求解213
6-6-3软件实现216
6-6-4实际实用217
6-7利用TMS320C55x进行软件开发和实验220
6-7-1IIR滤波器设计221
6-7-2实验6A--浮点C语言实现222
6-7-3实验6B--利用本征函数的定点C实现225
6-7-4实验6C--定点C语言程序设计研究227
6-7-5实验6D--汇编语言实现229
参考文献230
习题231
A部分231
B部分234
C部分235
第7章快速傅里叶变换及其应用237
7-1离散傅里叶变换238
7-1-1定义238
7-1-2DFT的重要性质241
7-1-3圆周卷积244
7-2快速傅里叶变换246
7-2-1时分算法247
7-2-2频分算法250
7-2-3快速傅里叶反变换252
7-2-4MATLAB实现252
7-3应用253
7-3-1谱估计和分析253
7-3-2谱漏泄和分辨率255
7-3-3功率谱密度258
7-3-4快速卷积259
7-3-5谱图261
7-4实现研究262
7-4-1计算问题262
7-4-2有限精度影响263
7-5利用TMS320C55x进行实验264
7-5-1实验7A--基2复FFT264
7-5-2实验7B-利用汇编语言的基2复FFT268
7-5-3实验7C--FFT和IFFT270
7-5-4实验7D--快速卷积271
参考文献273
习题273
A部分273
B部分274
C部分275
第8章自适应滤波277
8-1随机过程介绍278
8-1-1相关函数278
8-1-2频域表示281
8-2自适应滤波器283
8-2-1自适应滤波介绍284
8-2-2性能函数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稳定性约束290
8-3-2收敛速度290
8-3-3超量均方误差291
8-4改进的LMS算法292
8-4-1规范化LMS算法292
8-4-2泄漏LMS算法293
8-5应用293
8-5-1自适应系统识别294
8-5-2自适应线性预测295
8-5-3自适应噪声抵消296
8-5-4自适应陷波滤波器297
8-5-5自适应信道均衡299
8-6实现研究300
8-6-1计算问题300
8-6-2有限精度效应301
8-7利用TMS320C55X进行实验303
8-7-1实验8A--自适应系统识别304
8-7-2实验8B--利用泄漏LMS算法构成自适应预测器308
参考文献312
习题313
A部分313
B部分314
C部分315
第9章DSP在通信中的实际应用317
9-1正弦波产生器及其应用318
9-1-1查表法318
9-1-2线性调频脉冲信号320
9-1-3DTMF音调产生器321
9-2噪声产生器及其应用321
9-2-1线性周余数序列产生器322
9-2-2伪随机二进制序列产生器323
9-2-3通信系统中的舒适噪声325
9-2-4脱机系统建模325
9-3DTMF音调检测326
9-3-1技术要求326
9-3-2戈策尔（Goertzel）算法327
9-3-3实现研究329
9-4自适应回声抵消331
9-4-1线路回声331
9-4-2自适应回声抵消器332
9-4-3实际考虑335
9-4-4同时通话的影响和求解335
9-4-5残余回声抑制器337
9-5声音回声抵消338
9-5-1引言338
9-5-2声音回声抵消器339
9-5-3实现研究340
9-6语音增强技术340
9-6-1降噪技术341
9-6-2谱相减技术342
9-6-3实现研究343
9-7利用TMS320C55X的项目345
9-7-1项目建议345
9-7-2项目举例--无线应用346
参考文献350
附录A一些有用的公式353
A-1三角恒等式354
A-2几何级数355
A-3复变量355
A-4冲激函数357
A-5向量概念357
A-6功率单位357
参考文献358
附录BMATLAB在DSP中的应用简介359
B-1基本运算360
B-1-1变量和向量的初始化360
B-1-2图形学361
B-1-3基本运算符363
B-1-4文件364
B-2数字信号的产生和处理365
B-3DSP应用367
B-4用户编制函数368
B-5有用的MATLAB函数小结370
参考文献370
附录CC语言程序设计在DSP中的应用简介373
C-1一种简单的C程序374
C-1-1变量和赋值运算符375
C-1-2数字数据类型和转换376
C-1-3数值377
C-2算术和接位运算符378
C-2-1算术运算符378
C-2-2接位运算符379
C-3一种FIR滤波器程序379
C-3-1命令行变元379
C-3-2指针379
C-3-3C函数380
C-3-4文件和I/O操作381
C-4控制结构和循环383
C-4-1控制结构383
C-4-2逻辑运算符384
C-4-3循环384
C-5TMS320C55X采用的数据类型385
参考文献386
附录D书中用到的相关软件