数字信号处理：原理、实现及应用——基于MATLAB/Simulink与TMS320C55

作者：Sen M. Kuo，Bob H. Lee， Wenshun Tian， 王永生，王进祥，曹贝

定价：79元

印次：1-1

ISBN：9787302458968

出版日期：2017.06.01

印刷日期：2017.04.13

第1章实时数字信号处理概述

1.1实时DSP系统的基本组成

1.2模拟接口

1.2.1采样

1.2.2量化和编码

1.2.3平滑滤波器

1.2.4数据转换器

1.3DSP硬件

1.3.1DSP硬件备选

1.3.2数字信号处理器

1.3.3定点和浮点处理器

1.3.4实时约束

1.4DSP系统设计

1.4.1算法开发

1.4.2DSP硬件的选择

1.4.3软件开发

1.4.4软件开发工具

1.5实验和程序实例

1.5.1CCS和eZdsp开始

1.5.2C文件I/O函数

1.5.3eZdsp的用户界面

1.5.4采用eZdsp的音频回放

1.5.5采用eZdsp的音频回送

习题

参考文献

第2章DSP基础及实现要点

2.1数字信号和系统

2.1.1基本数字信号

2.1.2数字系统的框图表示

2.2系统概念

2.2.1LTI系统

2.2.2z变换

2.2.3传递函数

2.2.4极点和零点

2.2.5频率响应

2.2.6离散傅里叶变换

2.3随机变量简介

2.3.1随机变量的回顾

2.3.2随机变量的运算

2.4定点表示和量化效应

2.4.1定点格式

2.4.2量化误差

2.4.3信号量化

2.4.4系数量化

2.4.5舍入噪声

2.4.6定点工具箱

2.5溢出及解决方案

2.5.1饱和运算

2.5.2溢出处理

2.5.3信号缩放

2.5.4保护位

2.6实验和程序实例

2.6.1溢出和饱和运算

2.6.2函数逼近

2.6.3采用eZdsp的实时信号产生

习题

参考文献

第3章FIR滤波器设计与实现

3.1FIR滤波器简介

3.1.1滤波器特性

3.1.2滤波器类型

3.1.3滤波器规范

3.1.4线性相位FIR滤波器

3.1.5FIR滤波器的实现

3.2FIR滤波器设计

3.2.1傅里叶级数方法

3.2.2吉布斯现象

3.2.3窗函数

3.2.4采用MATLAB的FIR滤波器设计

3.2.5采用FDATool的FIR滤波器设计

3.3实现考虑

3.3.1FIR滤波器中量化效应

3.3.2MATLAB实现

3.3.3浮点C实现

3.3.4定点C实现

3.4应用： 插值和抽取滤波器

3.4.1插值

3.4.2抽取

3.4.3采样率转换

3.4.4MATLAB实现

3.5实验和程序实例

3.5.1采用定点C的FIR滤波

3.5.2采用C55xx汇编程序的FIR滤波

3.5.3采用C55xx汇编程序的对称FIR滤波

3.5.4采用DualMAC结构的优化

3.5.5实时FIR滤波

3.5.6采用C和汇编程序的抽取

3.5.7采用定点C的插值

3.5.8采样率转换

3.5.9实时采样率转换

习题

参考文献

第4章IIR滤波器设计与实现

4.1简介

4.1.1模拟系统

4.1.2映射属性

4.1.3模拟滤波器的特性

4.1.4频率变换

4.2IIR滤波器的设计

4.2.1双线性变换

4.2.2采用双线性变换的滤波器设计

4.3IIR滤波器的实现

4.3.1直接型

4.3.2级联实现

4.3.3并行实现

4.3.4采用MATLAB的IIR滤波器实现

4.4采用MATLAB的IIR滤波器设计

4.4.1采用MATLAB的滤波器设计

4.4.2采用MATLAB的频率转换

4.4.3采用FDATool的滤波器设计与实现

4.5实现考虑

4.5.1稳定性

4.5.2有限精度效应和解决方案

4.5.3IIR滤波器的MATLAB实现

4.6实际应用

4.6.1递归谐振器

4.6.2递归正交振荡器

4.6.3参数均衡器

4.7实验和程序实例

4.7.1采用浮点C的直接Ⅰ型IIR滤波器

4.7.2采用定点C的直接Ⅰ型IIR滤波器

4.7.3采用定点C的级联IIR滤波器

4.7.4采用内在函数的级联IIR滤波器

4.7.5采用汇编程序的级联IIR滤波器

4.7.6实时IIR滤波

4.7.7采用定点C的参数均衡器

4.7.8实时参数均衡器

习题

参考文献

第5章频率分析和离散傅里叶变换

5.1傅里叶级数和傅里叶变换

5.1.1傅里叶级数

5.1.2傅里叶变换

5.2离散傅里叶变换

5.2.1离散时间傅里叶变换

5.2.2离散傅里叶变换方法

5.2.3重要性质

5.3快速傅里叶变换

5.3.1时域抽取

5.3.2频域抽取

5.3.3快速傅里叶逆变换

5.4实现考虑

5.4.1计算的问题

5.4.2有限精度效应

5.4.3MATLAB实现

5.4.4采用MATLAB的定点实现

5.5实际应用

5.5.1频谱分析

5.5.2频谱泄露和分辨率

5.5.3功率谱密度

5.5.4卷积

5.6实验和程序实例

5.6.1采用浮点C的DFT

5.6.2采用C55xx汇编程序的DFT

5.6.3采用浮点C的FFT

5.6.4采用具有内在函数定点C的FFT

5.6.5FFT和IFFT的实验

5.6.6采用C55xx硬件加速器的FFT

5.6.7采用C55xx硬件加速器的实时FFT

5.6.8采用重叠相加技术的快速卷积

5.6.9实时快速卷积

习题

参考文献

第6章自适应滤波

6.1随机过程简介

6.2自适应滤波器

6.2.1自适应滤波简介

6.2.2性能函数

6.2.3最速下降法

6.2.4LMS算法

6.2.5改进LMS算法

6.3性能分析

6.3.1稳定性约束

6.3.2收敛速度

6.3.3过量均方误差

6.3.4归一化LMS算法

6.4实现考虑

6.4.1计算的问题

6.4.2有限精度效应

6.4.3MATLAB实现

6.5实际应用

6.5.1自适应系统识别

6.5.2自适应预测

6.5.3自适应噪声消除

6.5.4自适应反演建模

6.6实验和程序实例

6.6.1采用浮点C的LMS算法

6.6.2采用定点C的Leaky LMS算法

6.6.3采用定点C和内在函数的归一化LMS算法

6.6.4采用汇编程序的延迟LMS算法

6.6.5自适应系统识别的实验

6.6.6自适应预测器的实验

6.6.7自适应信道均衡器的实验

6.6.8采用eZdsp的实时自适应预测

习题

参考文献

第7章数字信号产生和检测

7.1正弦波产生器

7.1.1查找表法

7.1.2线性调频信号

7.2噪声产生器

7.2.1线性同余序列

7.2.2伪随机二进制序列产生器

7.2.3白色、彩色和高斯噪声

7.3DTMF产生和检测

7.3.1DTMF产生器

7.3.2DTMF检测

7.4实验和程序实例

7.4.1采用查找表的正弦波产生器

7.4.2采用查找表的警笛产生器

7.4.3DTMF产生器

7.4.4采用定点C的DTMF检测

7.4.5采用汇编程序的DTMF检测

习题

参考文献

第8章自适应回波消除

8.1线路回波简介

8.2自适应线路回波消除器

8.2.1自适应回波消除的原理

8.2.2性能评估

8.3实际考虑

8.3.1信号的预白化

8.3.2延迟估计

8.4双重通话效应及解决方案

8.5非线性处理器

8.5.1中心削波器

8.5.2舒适噪声

8.6自适应回声消除

8.6.1回声

8.6.2回声消除器

8.6.3子带实现

8.6.4无延迟结构

8.6.5回声消除和降噪的集成

8.6.6实现考虑

8.7实验和程序实例

8.7.1采用浮点C的回声消除器

8.7.2采用具有内在函数的定点C的回声消除器

8.7.3AEC和降噪的集成

习题

参考文献

第9章语音信号处理

9.1语音编码技术

9.1.1采用LPC的语音生成模型

9.1.2CELP编码

9.1.3合成滤波器

9.1.4激励信号

9.1.5基于感知的最小化程序

9.1.6语音活动检测

9.1.7ACELP编解码器

9.2语音增强

9.2.1噪音抑制技术

9.2.2短时频谱估计

9.2.3幅度谱减

9.3VoIP应用

9.3.1VoIP概述

9.3.2不连续传输

9.3.3数据包丢失隐藏

9.3.4媒体流的质量因素

9.4实验和程序实例

9.4.1采用具有内在函数的定点C的LPC滤波器

9.4.2采用具有内在函数的定点C的感知加权滤波器

9.4.3采用浮点C实现的VAD

9.4.4采用定点C实现的VAD

9.4.5采用不连续传输的语音编码

9.4.6含有CNG的语音解码器

9.4.7采用浮点C的频谱减算法

9.4.8定点C实现的G722.2

9.4.9定点C实现G.711压扩

9.4.10实时G.711音频回送

习题

参考文献

第10章音频信号处理

10.1简介

10.2音频编码

10.2.1编码基本原理

10.2.2频域编码

10.2.3无损音频编码

10.2.4MP3编码概述

10.3音频均衡器

10.3.1图形均衡器

10.3.2参数均衡器

10.4音频效果

10.4.1混响

10.4.2时间扩展和变调

10.4.3声音调制和混声

10.4.4空间声音

10.5实验和程序实例

10.5.1使用C语言实现浮点MDCT

10.5.2使用C和内在函数实现定点MDCT

10.5.3预回声效应

10.5.4浮点C的MP3解码

10.5.5使用eZdsp的实时参数均衡器

10.5.6镶边效果

10.5.7使用eZdsp的实时镶边效果

10.5.8颤音效果

10.5.9使用eZdsp的实时颤音效果

10.5.10空间声音效果

10.5.11用eZdsp的实时空间效果

习题

参考文献

第11章数字图像处理初步

11.1数字图像与系统

11.1.1数字图像

11.1.2数字图像系统

11.2色彩空间

11.3YCbCr下采样色彩空间

11.4色彩平衡和校正技术

11.4.1色彩平衡

11.4.2颜色校正

11.4.3Gamma校正

11.5直方图均衡

11.6图像滤波

11.7快速卷积

11.8实际应用

11.8.1DCT与JPEG

11.8.2二维DCT变换

11.8.3指纹

11.8.4离散小波变换

11.9实验和程序实例

11.9.1YCbCr到RGB转换

11.9.2白平衡

11.9.3Gamma校正和对比度调节

11.9.4图像滤波

11.9.5DCT和IDCT

11.9.6指纹图像处理

11.9.7二维小波变换

习题

参考文献

附录A常用公式及定义

A.1三角恒等式

A.2等比级数

A.3复变量

A.4功率单位

参考文献

附录B软件组织和实验列表

附录CTMS320C55xx DSP简介

C.1引言

C.2TMS320C55xx体系结构

C.2.1体系结构概述

C.2.2片上存储

C.2.3存储器映射寄存器

C.2.4中断和中断向量

C.3TMS320C55xx寻址模式

C.3.1直接寻址模式

C.3.2间接寻址模式

C.3.3绝对寻址模式

C.3.4MMR寻址模式

C.3.5寄存器位的寻址模式

C.3.6循环寻址模式

C.4TMS320C55xx汇编语言编程

C.4.1算术指令

C.4.2逻辑和位操作指令

C.4.3转移指令

C.4.4程序流控制指令

C.4.5并行执行

C.4.6汇编指示

C.4.7汇编声明语法

C.5TMS320C55xx的C语言编程

C.5.1数据类型

C.5.2通过C编译器的汇编代码生成

C.5.3编译器关键词及编译指令

C.6混合C和汇编的编程

C.7实验和程序实例

C.7.1实例

C.7.2汇编程序

C.7.3乘法

C.7.4循环

C.7.5模运算

C.7.6使用C语言与汇编语言的混合程序

C.7.7AIC3204的使用

C.7.8模拟输入和输出

参考文献

本书在论述数字信号处理原理的基础上，通过DSP器件与MATLAB仿真给出了丰富的实践应用。本书可分为两个部分：第一部分（第1~6章）介绍DSP原理、算法、分析方法和实现考虑；第二部分（第7~11章）介绍几种重要的DSP应用，它们均在当代信号处理设备的实现中扮演着重要的角色。本书的附录总结了数字信号处理常用的数学公式，并为感兴趣的读者介绍了TMS320C55xxDSP的体系结构和汇编语言编程。本书可用作高年级本科生和研究生的教材，也可以用作从事DSP应用技术的工程师、算法开发者、嵌入式系统设计师的参考用书。

本书重点介绍何利用MATLAB进行机电系统动态仿真。系统介绍了MATLAB6.X及Simulink软件包中与机电系统仿真有关的必要知识，以及机电液系统建模、动态特性分析、控制系统设计、计算机仿真技术等相关理论、方法及MATLAB应用，书中的例子、习题涉及到控制原理，机构学、机械振动、液压传动、伺服系统等诸多机类专业的课程，希望能为读者应用MATLAB进行机电系统分析提供借鉴。

本书可作为理工科院校机类专业本科生学习计算机仿真的教材或参考书，也可供相关专业的研究生或科研人员使用。

本书将MATLAB工具与电力系统理论知识相结合，对MATLAB/SIMULINK在电力系统中的仿真与应用做了详细介绍。全书共分8章。第1章对MATLAB/SIMULINK进行了概述。第2章介绍了MATLAB的程序设计基础。第3章对SIMULINK的应用基础进行了阐述。第4章和第5章分别通过大量详尽的实例对电力系统主要元件和电力电子电路进行了说明。第6章和第7章讨论了利用MATLAB/SIMULINK构建复杂电力系统并进行稳态、暂态仿真，以及高压电力系统电力装置仿真的具体方法。第8章对利用模块集成和S函数编程两种定制非线性模块的方法进行了介绍。

本书可作为高等院校电气工程专业高年级本科生教材，也可作为电气工程专业研究生、电力工程技术人员和FACTS领域广大科研工作者的参考书。