DSP_FPGA嵌入式实时处理技术及应用

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孙进平、王俊、李伟、张有光等编著的《DSP/FPGA嵌入式实时处理技术及应用》以DSP处理器提高处理速度的方法为主线,介绍了流水线、并行结构、哈佛结构、数据传输等DSP处理器的常用结构,总结了DSP处理器的典型结构和发展体系,同时给出了典型DSP系统硬件结构、开发编程方法和系统实例;并介绍DSP多片互联与FPGA应用和FPGA在实时处理中的应用,包括FPGA对ADC采样的控制、基于FPGA的正交采样和数字下变频、脉冲压缩模块和FPGA与DSP之间的接口设计等。
DSP/FPGA嵌入式 实时处理技术及应用 孙进平王俊李伟张有光等编著 京挑空航天头答出社 内容简介 本书以DSP处理器提高处理速度的方法为主线,介绍了流水线、并行结构、哈佛结构、数据传输等DSP 处理器的常用结构,总结了DSP处理器的典型结构和发展体系,同时给出了典型DSP系统硬件结构、开发编 程方法和系统实例;并介绍DSP多片互联与FPGA应用和FPGA在实时处理中的应用,包括FPGA对ADC 釆样的挖制、基于FPGA的正交釆样和数字下变频、脉冲压缩模块和FPGA与DSP之间的接口设计等。 本书可作为电子类本科高年级学生和研究生专业选修课教材。 图书在版编目(CIP)数据 DsP/FPGA嵌入式实时处理技术及应用/孙进平等 编著.一北京:北京航空航天大学出版社,2011.9 ISBN978-7-5124-0545-5 I.①D…Ⅱ.①孙…Ⅲ.①数字信号处理②数字 信号一微处理器Ⅳ.①TN911.72②TP332 中国版本图书馆CIP数据核字(2011)第149943号 版权所有,侵权必究。 DSP/FPGA嵌入式实时处理技术及应用 孙进平王俊李伟张有光等编著 责任编辑刘晨 北京航空航天大学出版社出版发行 北京市海淀区学院路37号邮编100191)http://www.buaapress.com.cn 发行部电话:(010)82317024传真:(010)82328026 读者信箱: ebook@gmal邮购电话:(010)82316936 北京时代华都印刷有限公司印装各地书店经销 开本:787×10921/16印张:18.5字数:474千字 2C11年9月第1版2011年9月第1次印刷印数:4000册 ISBN978-7-5124-0545-5定价:39.00元 若本书有倒页、脱页、缺页等印装质量问题,请与本社发行部联系调换。联系电话:(010)82317024 随着微电子技术、集成电路技术的飞速发展,DSP处理器( Digital Signal Processor)利用 其内部的特殊结构提高了数字信号处理( Digital Signal Processing)的速度,达到数字信号实 时处理( Real Time Processing)的要求,因而推动了数字信号处理的广泛应用 1904年弗莱明发明了电子管,1947年巴丁和布拉顿发明了晶体管,1966年美国RCA公 同发明了门阵列电路,1971年Intl公司发明了微处理器4004,1978年AMI公司发明了DSP 芯片S2811。 为了满足数字信号实时处理的要求,针对数字信号处理中大量使用乘加运算的特点,DSP 处理器中增加了专用乘加单元提高了处理速度。DSP没有采用冯·诺依曼结构,而是采用哈 佛结构,提高了指令执行速度。为了进一步提高DSP处理器性能,流水线、并行单元、DMA数 据传输、专用地址产生、零开销循环、环形存储等技术得到了应用。上述技术和结构的使用,形 成了典型的DSP结构。近年来,随着运行时钟极限的到来,多核DSP技术得到了发展,同时 FPGA集成电路内嵌DSP核完成数字信号处理的结构得到了广泛应用,形成了新型DSP结 构。DSP处理器诞生以来,经历了30多年的发展,DSP处理器在通信工程、电子工程、信号处 理、自动控制、导航、医疗卫生、仪器仪表、家用电器等领域得到广泛应用,形成了独特的体系, 是电子类工程技术人员必备的一门知识。 本书共分10章。第1章绪论主要介绍DSP发展历史及应用领域。第2章从数/模转换 的角度先介绍了定点数和浮点数的基本运算,然后给出了实时信号处理的常用方法,最后说明 DSP的处理速度。第3章主要介绍DSP处理结构和数据传输,其中包括硬件乘法器和乘加单 元、零开销循环、环形 buffer、码位倒序、哈佛结构,并详细阐述了流水线技术和超标量与超长 指令字处理器,最后简单介绍了DSP的传输速度。第4章讲述了DSP芯片的构成和开发流 程,包括典型的DSP-TS201S的基本结构,另外,还介绍了DSP中数据的传输和处理方法以 及DSP系统中常用的编程和控制方法。第5章主要介绍DSP多片互联与FPGA应用,首先 介绍了DSP并行处理系统中常用的互联结构,然后对FPGA进行了简介,并对FPGA内部资 源的使用做了阐述。第6章介绍了FPGA在实时处理中的应用,包括FPGA对ADC采样的 控制、基于FPGA的正交采样和数字下变频、脉冲压缩模块和FPGA与DSP之间的接口设 计。第7章介绍了DSP在实时处理中的应用,首先,讲解了ADSP-TS201S信号处理系统硬 件结构,并阐述了系统中DSP内存分配以及不同处理器之间的数据传输;然后,介绍了ADSP TS201S信号处理流程程序设计和DSP汇编语言并行优化;最后,给出了部分结果。第8章 介绍了实时图像处理系统,包括DSP芯片介绍、系统功能与总体结构、系统硬件结构设计、电 源及时钟电路设计、原理图设计、系统功能调试、系统性能等内容。第9章给出了多核DSP系 统结构与开发应用,包括多核DSP处理系统硬件结构、数据传输方法、任务调度、资源优化、系 DSP/PGA嵌入式实时处理技术及应用 统编程调试方法。第10章介绍了实时处理系统的外部接口。 本书以DSP处理器提髙处理速度的方法为主线介绍了流水线、并行结构、哈佛结构、数 据传输等DSP处理器的常用结构,总结了DSP处理器的典型结构和发展体系,同时给出了典 型DSP系统硬件结构、开发编程方法和系统实例。通过几年的教学、科研实践,内容不断充 实、精炼、改进提高,获得同行专家的认可与好评。为进一步深入扩大交流,充实提高,满足社 会同行业读者要求而正式出版。本书可作为电子类本科高年级学生和研究生专业选修课 教材。 本书在编写出版过程中,张玉玺、武鹏、田继华、张文昊、武伟、于鹏飞、姚旺、蒋海、王强、陈 曦、张孚阳、冯珂、袁长顺、毕严先等同学积极参与收集查阅材料、编写测试程序以及校对等,做 了大量工作,在此表示衷心感谢。 书中难免疏漏、不当之处,请批评指正。 孙进平 2011年7月30日 ·2“一 目录 第1章绪论 1.1数字信号处理概述 1.2数字信号处理系统实现方法 1.2.1ASIC(集成电路) 1677 1.2.2DSP(数字信号处理器) ,D● 1.2.3FPGA现场可编程门阵列 1.2.4其他数字信号处理器…… 1.2.5常用数字信号处理系统优缺点比较 血·甲曹垂罪香··曲“ 1.3数字信号处理芯片发展历程 1.3.1ASIC芯片发展… 1.3.2DSP芯片发展 ··单看鲁·量·鲁 ·自·曲·。b■ ··垂 10 1.3.3FPGA的发展…………………… 12 1.4数字信号处理的应用 12 第2章DSP实时处理与数制表示 导····看·.自即■自单单·着■·看量···鲁·着自罪日自自鲁·看 ……………14 2.1数字信号处理系统概述 14 2.2数字/模拟转换… 16 2.2.1定点数 ··:.a::4 7 2.2.2浮点数 26 2.23ADC采样过程 鲁司非·咖 30 2.2.4DAC重构过程… 鲁·目··鲁 ●·●··非要命· 31 2.3实时信号处理 …………32 2.3.1数据流处理方法 自血4。■■ ◆鲁曹·血自·鲁b罪 32 2.3.2数据流处理 33 2.3.3数据块处理… 34 2.4DSP的处理速度 酯鲁·音看曲 ·看自·曹自,电春·非 36 2.4.1DSP执行程序时间估计方法 36 2.4.2DSP性能指标 ■·自。,·會··自 37 第3章DSP处理结构与数据传输 40 .1硬件乘法器和乘加单元 3.2零开销循环 ······,··.·鲁普··自如中单甲·自·画 41 3.3环形 buffer ··日鲁鲁自·自·要看。·。D曹 44 3.4码位倒序 鲁·非自鲁D 46 3.5哈佛结构 …47 3.6流水线技术 ··,.身···喜··D;·甲 50 1· 鷗DSP/FPGA嵌入式实时处理技术及应用 3.7超标量与超长指令字处理器 64 3.7.1超标量处理器 ■●。自D■ 65 3.7.2超长指令字(VLIW)处理器…… 自酯自自自自鲁咖曹 酯自 67 3.7.3超标量与超长指令字(VIIW)的区别 68 3.8DSP的传输速度 39 3.8.1DMA控制技术∴ 3.8.2DMA控制器与传输控制块 70 第4章DSP芯片的构成与开发流程 ……74 4.1DSP芯片的基本结构 4.1.1典型 DSP-TS201S基本结构 4.1.2 ADSP-TS201S常用引脚分类……… 4.1.3 ADSP-TS201S算法处理性能 78 4.2DSP中数据传输和处理方法……… 79 4.2.1 ADSP-TS201S高效数据访问与传输方法 79 4.2.2ADSP-TS201S中数据处理方法的优化(实时处理)… 86 4.3DSP系统常用的编程和控制方法… 86 4.3.1 ADSP-TS201S中LDF文件的编写 87 4.3.2Main函数及典型处理流程 鲁b看。。 88 4.3.3 ADSP-TS201S中系统初始化程序 88 4.3.4中断的使用方法……… 91 第5章DSP多片互联与FPGA应用 ∴95 5.1并行处理系统互联结构… 95 5.2DSP并行处理系统中常用的互联结构 96 5.2.1利用外部存储器接口组成并行结构… ∴…96 5.2.2ADI公司多处理器并行结构 ···甲曹·香着·自音非。 97 5.2.3TI公司多处理器并行结构 ………98 3DSP互联技术总结 鲁■鲁自。m ■看·暴4 99 5.4FPGA简介… ………100 4.1FPGA的内部资源 10L 5.4.2FPGA的引脚分类 ···.····.a‘ 104 54.3DSP与FPGA的比较 ………………………105 5.5FPGA内部资源使用…… q鲁看 鲁急 ∴…107 5.5.1寄存器的定义和使用… 甲鲁辛看。·最画日曲 ……107 5.5.2FIFO资源的定义和使用 108 5.5.3与DSP相关的读/写操作 ………………………109 5.5.4时钟管理器的使用… 112 第6章FPGA在实时处理中的应用… 6.1系统概述………… 6.2FPGA对ADC采样控制 6.3基于FPGA的正交采样和数字下变频…… ………118 6.4脉冲压缩模块 看着D●■番 电鲁 …………121 目录 6.5FPGA与DSP之间的接囗设计 …………………128 第7章DSP在实时处理中的应用 。看 ……131 7.1 ADSP-TS201S信号处理系统硬件结构 131 7.2系统中DSP内存分配以及不同处理器之间的数据传输 133 7.2.1DSP与FPGA之间的数据通信 134 7.2.2DSP之间Link口数据通信 ··看 137 7.3 ADSP-TS201S信号处理流程程序设计 141 7.3.1中断服务函数声明 …………………143 7.3.2系统初始化… …………144 7.3.3从FPGA中FIFO使用DMA方式读取处理数据 鲁d看。看·鲁是自D· 147 7.3.4数据处理… 148 7.3.5DSP以DMA方式传输数据 149 7.4DSP汇编语言并行优化… ……………………150 7.4.1FFT在 ADSP-TS201S中的并行优化方法 150 7.4.2CFAR在 ADSP-TS201S中的并行优化方法 157 7.5实时系统处理结果 160 第8章实时图像处理系统 ……………………………162 8.1DSP芯片介绍……… ………………………………162 8.2系统功能与总体结构 ∴…………163 8.2.1图像数据的采集 ………………………………………165 8.2.2图像数据的输出… 165 8.3系统硬件纬构设计… 165 8.3.1FPGA功能设计 ·· ·D 165 8.3.2DSP功能设计 由血●·晶省音血击血自看 备·垂由 166 8.3.3系统通信接口设计 168 8.4电源及时钟电路设计………… 鲁·自联自非 180 8.4.1系统电源设计 180 8.4.2系统时钟设计… ……………182 8.5原理图设计 …………………………………183 8.5.1DSP原理图设计 毒·着普·b血·自自看自最自非自口■ ∴………183 8.5.2FPGA原理图设计 184 8.5.3整体布局布线 暴,垂·p …………………………185 8.5.4PCB布局… 186 8.6系统功能调试 189 8.6.1系统电源调试 聊··即·········.··.···..如:p。自自血·D·pp··· 189 8.6.2系统时钟调试… ·,·单·香·鲁单垂音。。●自。自鲁 189 8.6.3系统与图像采集系统间接口的调试 …………190 8.6.4系统FPGA功能调试 191 8.6.5FPGA与 SDRAM接口调试 ………………………………193 8.6.6FPGA与DSP之间通信接口调试 195 8.6.7DSP功能调试 199 DSP/FPGA嵌入式实时处理技术及应用 8.6.8FPGA之间通信接口调试………………………………………………200 8.6.9EMIF接口调试… ●D□ …201 8.6.10232接口调试 鲁自··· 204 8.6.11CAN总线接口调试 206 8.7系统性能 。4电省 208 第9章多核DSP系统结构与开发应用… 自音非口舞■ 209 9.1概述 。鲁 …∴……209 9.2 NVIDIA GPU Fermi gtX470的LFM-PD处理系统………… ……209 9.2.1 Fermi GPu的硬件结构 212 9.2.2 Fermi GPU的软件编程 哪· 215 9.3PDⅠFM算法的GPU实现… 216 93.1 CPU-GPU的数据传输与内存分配 ……217 9.3.2GPU中的FFT与IFFT ………………………………218 9.3.3GPU中的匹配滤波、加窗与求模 …………∴219 9.3.4GPU中的矩阵转置…… …221 9.3.5GPU中的CFAR操作 鲁 222 9.4多核处理器Te64………… …………………………………222 9.4.1Tile64多核处理器架构 223 9.4.2基于Tle64的 LFM-PD处理解决方案 225 第10章实时处理系统外部接口 227 10.1存储类 申自鲁 鲁“自 ………227 10.1.1 Flash 227 10.1.2SRAM 鲁·非··.看由自命非d 232 10.1.3 SDRAM(MT48LC4M32B2) 235 0.2硬盘接口 238 10.2.1硬盘接口简介 ………238 10.2.2硬盘读/写控制 241 10.2.3FAT32文件系统实现… 243 10.3A/D、D/A转换器… 248 10.3.1ADC08D1000 248 10.3.2AD9430 252 10.3.3AD9753…………………………………………………………………257 10.4其他常用接口 ……………………………261 10.4.1MAX3100 261 10.4.2 PDIUSBD12… 270 10.4.3DS1302 ∴…276 10.4.4CY7C68013A 279 附录A电子器件与CPU发展史 单●·.曲自导非自●鲁罪■着唱 鲁幽 284 附录BDSP芯片的发展 鲁自由自■罪。·D 287 附录 C FPGA的发展… 香·· 288 4·一

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    1552424793 很好,清晰度不错
    2017-12-26
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    gjs0558 资源很好,适合随时查阅
    2017-10-19
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    默0508 DSP/FPGA 与嵌入式均有解说,适合初学者
    2017-09-26
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    zxnwpu 非常好的一个讲述DSP的书籍
    2017-09-07
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    吴鸿毅 非常好的一个讲述DSP的书籍
    2017-05-05
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    sbhwsoho 内容详尽充实,文字清晰,DSP/FPGA 与嵌入式均有解说,适合初学者与专业人员
    2016-06-21
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    cyachina 讲DSP偏多,还是挺有参考价值的
    2016-03-27
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