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《基于微信号结构的嵌入式信号处理》简要介绍数字滤波器、DFT、FFT等数字信号处理中*基本的理论和方法,**讨论它们在数字信号处理器中的实现技术和方法。结合DSP开发应用技术,引入了常用的数字信号处理工具MATLAB、LabVIEW,以及ADSP开发工具VisualDSP++等。书中以ADI公司的Blackfin处理器为例,通过大量的实例,引导读者利用DSP处理器完成基本的数字信号处理算法,*终将它应用到音频和图像处理等实时处理任务中。
《基于微信号结构的嵌入式信号处理》的主要读者为高等院校电子类专业的本科生和研究生,同时也可以作为相关领域的科技工作者的参考书。

第1章 绪言 1
1.1 嵌入式处理器:微信号结构 1
1.2 实时嵌入式信号处理 4
1.3 集成开发环境VisualDSP++介绍 5
1.3.1 安装VisualDSP++ 6
1.3.2 利用简单的程序来演示基本工具 7
1.3.3 进一步的安排:使用Blackfin BF533或BF537 EZ-KIT 10
1.4 更多的实验 12
1.5 使用图形化开发环境进行系统级的设计 15
1.5.1 设置LabVIEW和LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块 15
1.6 练习题 17
基础篇 数字信号处理的概念
第2章 时域信号与系统 20
2.1 引言 20
2.2 时域数字信号 20
2.2.1 正弦波信号 21
2.2.2 随机信号 22
2.3 数字系统简介 26
2.3.1 滑动平均滤波器:结构和表达式 27
2.3.2 数字滤波器 29
2.3.3 FIR滤波器的实现 33
2.4 非线性滤波器 36
2.5 更多的实验 38
2.6 用Blackfin仿真器实现滑动平均滤波器 40
2.7 用BF533/BF537 EZ-KIT实现滑动平均滤波器 42
2.8 LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块中的滑动平均滤波器 44
2.9 练习题 47
第3章 频域分析和处理 49
3.1 引言 49
3.2 z变换 49
3.2.1 定义 49
3.2.2 系统的概念 51
3.2.3 数字滤波器 53
3.3 频率分析 58
3.3.1 频率响应 58
3.3.2 离散傅里叶变换 63
3.3.3 快速傅里叶变换 65
3.3.4 窗函数 69
3.4 更多的实验 73
3.4.1 简单低通滤波器 73
3.4.2 凹口滤波器的设计和应用 75
3.4.3 峰值滤波器的设计和应用 79
3.5 使用Blackfin软件仿真器进行频率分析 82
3.6 使用Blackfin BF533/BF537 EZ-KIT进行频率分析 85
3.7 使用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块进行频率分析 88
3.8 练习题 91
第4章 数字滤波 94
4.1 引言 94
4.1.1 理想滤波器 94
4.1.2 实际滤波器的技术指标 96
4.2 有限冲激响应滤波器 100
4.2.1 FIR滤波器的特性与实现 101
4.2.2 FIR滤波器设计 103
4.2.3 实验 105
4.3 无限冲激响应滤波器 107
4.3.1 IIR滤波器的设计 107
4.3.2 IIR滤波器的结构和特性 110
4.3.3 实验 114
4.4 自适应滤波器 116
4.4.1 自适应滤波器的结构和算法 116
4.4.2 自适应滤波器的设计和应用 118
4.4.3 更多的实验 123
4.5 使用Blackfin仿真器的自适应谱线增强 126
4.6 使用Blackfin BF533/BF537 EZ-KIT的自适应谱线增强 128
4.7 使用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块的自适应 谱线增强 129
4.8 练习题 131
提高篇 嵌入式信号处理系统和概念
第5章 Blackfin处理器简介 134
5.1 Blackfin处理器:嵌入式媒体处理器结构 134
5.1.1 微信号处理结构(MSA)简介 134
5.1.2 Blackfin处理器概述 134
5.1.3 结构:硬件处理单元和寄存器文件 135
5.1.4 总线结构和存储器 149
5.1.5 外围接口基础 154
5.2 Blackfin处理器的软件工具 155
5.2.1 软件开发流程和工具 155
5.2.2 VisualDSP++环境中的汇编语言编程 156
5.2.3 链接器的详细介绍 160
5.2.4 更多的调试功能 163
5.3 基于FIR滤波器的图示均衡器 164
5.4 用Blackfin仿真器设计图示均衡器 166
5.5 用BF533/BF537 EZ-KIT实现图示均衡器 170
5.6 用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块实现图示均衡器 173
5.7 练习题 176
第6章 实时数字信号处理基础及实现 179
6.1 Blackfin处理器的数据类型 179
6.1.1 定点类型 179
6.1.2 定点扩展类型 189
6.1.3 定点数据类型 190
6.1.4 模拟浮点类型 190
6.1.5 块浮点类型 193
6.2 动态范围、精度和量化误差 194
6.2.1 模拟信号的输入和量化 194
6.2.2 动态范围、量化信噪比和精度 196
6.2.3 数字系统中量化误差的来源 198
6.3 实时处理概述 205
6.3.1 脱机处理与实时处理 205
6.3.2 样本的顺序处理方式和它的实时限制 206
6.3.3 成批处理方式和它的实时限制 207
6.3.4 实时性的性能参数 209
6.4 基于IIR滤波器的图示均衡器简介 212
6.5 使用Blackfin仿真器实现基于IIR滤波器的图示均衡器 214
6.6 用BF533/ BF537 EZ-KIT设计基于IIR滤波器的图示均衡器 218
6.7 使用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块实现
基于IIR滤波器的图示均衡器 218
6.8 练习题 222
第7章 存储器系统和数据传输 225
7.1 信号截获和存储器传输概述 225
7.1.1 理解CODEC 225
7.1.2 连接AD1836A到BF533处理器 228
7.1.3 串行口SPORT 230
7.2 DMA及其编程 234
7.2.1 DMA传输配置 236
7.2.2 设置自动缓存DMA模式 237
7.2.3 存储器DMA传输 243
7.2.4 设置存储器DMA 243
7.2.5 使用存储器DMA的实例 244
7.2.6 DMA的**属性 248
7.3 Blackfin处理器中高速缓存的使用 248
7.3.1 高速缓冲存储器的概念 249
7.3.2 高速缓存的有关术语 250
7.3.3 指令高速缓存 252
7.3.4 高速数据缓存 254
7.3.5 存储器管理单元 256
7.4 高速缓存和存储器DMA的比较及选择 259
7.5 Blackfin处理器的高速暂存存储器 260
7.6 使用Blackfin仿真器作为信号发生器 260
7.7 使用BF533/BF537 EZ-KIT信号发生器 263
7.8 利用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块实现信号发生器 264
7.9 练习题 267
第8章 程序代码优化和电源管理 270
8.1 代码优化 270
8.2 C优化技巧 271
8.2.1 VisualDSP++中的C编辑器 271
8.2.2 C编程事宜 272
8.2.3 使用内部函数 277
8.2.4 行嵌入汇编 281
8.2.5 C/C++运行时间库 281
8.2.6 DSP运行时间库 282
8.2.7 反馈式优化 284
8.3 使用汇编代码提高编程效率 286
8.3.1 使用硬件循环 289
8.3.2 使用双MAC 289
8.3.3 使用并行指令 290
8.3.4 特殊寻址方式:独立数据段 291
8.3.5 使用软件流水 291
8.3.6 FIR滤波器的周期计数和代码长度汇总 293
8.4 Blackfin处理器的功耗和电源管理 294
8.4.1 Blackfin处理器的功耗计算 294
8.4.2 Blackfin处理器的电源管理 295
8.5 使用Blackfin软件仿真器实现采样频率转换 299
8.6 使用BF533/BF537 EZ-KIT完成采样频率转换 302
8.7 使用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块实现采样 速率转换 303
8.8 练习题 306
应用篇 DSP的实际应用
第9章 DSP实际应用:音频编码和音效处理 310
9.1 音频压缩综述 310
9.2 MP3/Ogg Vorbis音频编码 314
9.3 MP3/Ogg Vorbis音频解码 317
9.4 用BF537 EZ-KIT实现Ogg Vorbis解码器 318
9.5 音效处理 319
9.5.1 3D音效 319
9.5.2 用BF533/BF537 EZ-KIT实现3D音效 322
9.5.3 制作混响效果 323
9.5.4 用BF533/BF537 EZ-KIT实现混响 325
9.6 利用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块实现MDCT 325
9.7 练习题 328
第10章 DSP实际应用:数字图像处理 330
10.1 图像的表示 330
10.2 使用BF533/BF537 EZ-KIT进行图像处理 332
10.3 色彩转换 333
10.4 使用BF533/BF537 EZ-KIT进行色彩转换 335
10.5 二维离散余弦变换 336
10.6 用BF533/BF537实现二维DCT/IDCT 339
10.7 二维滤波 340
10.7.1 二维滤波器 341
10.7.2 二维滤波器设计 343
10.8 用BF533/BF537 EZ-KIT实现二维滤波 344
10.9 图像增强 345
10.9.1 高斯白噪声和线性滤波 345
10.9.2 脉冲噪声和中值滤波 347
10.9.3 对比度调节 350
10.10 用BF533/BF537 EZ-KIT实现图像增强 353
10.11 用LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块进行图像处理 354
10.12 练习题 357
附录A LabVIEW图形化编程说明 359
A.1 什么是LabVIEW? 359
A.1.1 一图胜千言 359
A.1.2 由LabVIEW开始 360
A.1.3 安装软件 360
A.1.4 激活软件 360
A.1.5 连接硬件 361
A.1.6 运行一个例程 361
A.2 LabVIEW概述 361
A.2.1 LabVIEW开发环境 361
A.2.2 前面板 361
A.2.3 程序框图 363
A.2.4 在LabVIEW(Windows)中调试 363
A.2.5 帮助 364
A.3 LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块介绍 368
A.3.1 什么是LabVIEW嵌入式7.1版? 368
A.3.2 什么是LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块? 368
A.3.3 选择Blackfin处理器作为目标平台 369
A.3.4 Build选项 370
A.3.5 目标平台配置 371
A.3.6 运行一个嵌入式应用程序 371
A.3.7 在LabVIEW的Blackfin处理器嵌入式模块中调试程序 372
附录B 可用的网站 377
附录C 实验与练习中使用文件列表 378
附录D VisualDSP++ V4.5的实验更新 383
索引 384
参考文献 394

……

嵌入式系统通常是大型复杂系统的一部分,使用专用硬件结合相关软件形成计算核心,以便更有效地实现某个特定的功能。专用的硬件(或是嵌入式处理器)同相关的软件可以被嵌入剑很多应用中。与设计用来实现通用功能的通用计算机不同,一个嵌入式系统是一个特殊的计算机系统,而且总是作为某个大系统的一部分被整合进系统。例如,一个数码相机拍摄一张照片,相机中的嵌入式处理器压缩照片并把它保存到闪存中。在很多**仪器应用中,嵌入式处理器的任务是处理和记录诸如脉搏速率和血雉之类的**数据,并使用这些数据控制病人支持系统。在MP3播放器中,嵌入式处理器用来处理和解压被被解压的音频数据,以便重新播放。嵌入式处理器也应用于很多日用消费品中,包括电话、个人掌上电脑(PDA)、便携游戏机、DVD播放器、数码摄像机、传真机、扫描仪等。
在这些基于嵌入式处理器的设备和应用中,数字信号处理器作为个关键的部分来实时处理语音、音频、图像和视频数据。因此很多*新的硬件处理单元均内置有嵌入式处理器来进行实时信号处理。
新加坡南洋理工大学Woon-Seng Gan教授等著的“Embedded Signal Processing withthe Micro Signal Architecture”(基于微信号结构的嵌入式信号处理)一书,是一本将数字信号处理的雉本概念和数字信号处理器应用成功结合的非常好的教科书。全书以数字信号处理的基本应用为主题,深入浅出地介绍了数字信号处理的数字滤波器设计、音频信号处理和图像处理应用等数字信号处理的基本理论和方法。它结合ADI公司的Blackfin嵌入式处理器,介绍了嵌入式处理器的硬件特点、编程模型及其信号处理实现技术。书中通过大量的实例和实验,指导读者由浅及深、循序渐进地理解数字信号处理及其实现方法。这种把数字信号处理理论与数字信号处理器设计相结合的方法,极大地加深了读者对数字信号方法和过程的理解。
全书共10章,分为三部分,**部分是基础篇,包括第2~4章,主要介绍时域和频域信号、离散傅晕叶变换、数字滤波器的基本概念,同时简单地介绍了常用的数字信号处理工具, 如MATLAB、ADSP集成开发环境VisualDSP++、LabVlEW的Blackfm处理器的嵌入式模块等开发工具。第二部分是提高篇,包括第5~8章,主要介绍ADI公司的Blackfin处理器的体系结构、数据类型及其运算、存储器组织和数据传输、电源管理和程序优化技术等。通过大量的实例和实验,训练对定点嵌入式处理器进行信号处理的编程的基本方法。第三部分是应用篇,包括第9~10章,主要介绍关于实时音频信号处理和图像处理应用。它综合应用前几章中的知识和工具,结合音频编码/解码器、3D音效、二维图像处理等典型实例,给出了相关概念、原理框图、示例代码,用来解决实际应用问题。