DSP控制工程技術應用

　　內(nèi)容簡介目錄 本書對DSP控制器及其相關編程基礎知識和在電子電路設計中的應用進行了詳細全面的介紹。包括DSP的概念，DSP控制器的結(jié)構、實現(xiàn)，DSP控制器的片上外設，DSP控制器的簡單應用，DSP控制器的應用實例和優(yōu)化設計等內(nèi)容。本書內(nèi)容共分為13章。第1章至第3章介紹了DSP處理器的概念、最新發(fā)展、特點、技術應用和技術展望；信號與系統(tǒng)的基本概念問題；DSP設計過程中的幾個變換等基礎問題。第4章至第6章講述了DSP控制器的概況、結(jié)構和控制器的實現(xiàn)。第7章至第8章介紹了DSP控制器的編程實現(xiàn)，如何用程序?qū)崿F(xiàn)DSP控制器，以及對一些簡單命令的設計執(zhí)行。第9章比較系統(tǒng)地介紹了DSP控制器的簡單應用，主要從程序?qū)崿F(xiàn)方面講述DSP控制器的設計。第10章講述了DSP設計的優(yōu)化。本書最后幾章著重講述了DSP控制器的開發(fā)，結(jié)合一些實例研究DSP設計開發(fā)過程中的相關問題。本書適合高等院校電力電子、自動控制、電氣工程等專業(yè)的高年級本科生閱讀，也可供從事DSP技術研究和開發(fā)的科研人員和工程技術人員參考閱讀。在過去短短的二十來年里，DSP控制器的性能得到了很大改善，軟件和開發(fā)工具也得到相應的發(fā)展，價格卻大幅度地下降，從而得到越來越廣泛的應用。通信領域（移動通信的交換設備、基站和手機，網(wǎng)絡的路由和交換設備，智能天線，軟件無線電，IP電話等），雷達和聲吶系統(tǒng)，巡航導彈、靈巧炸彈及各種武器系統(tǒng)，自動測試系統(tǒng)，醫(yī)療診斷設備（CT、核磁共振、B超等），計算機及其外設，消費類電子設備（VCD、DVD、HDTV、機頂盒、MP3、家庭影院系統(tǒng)、數(shù)字照相機和攝像機等），機器人及各種自動控制系統(tǒng)等，應用范圍不勝枚舉。近幾年迅速發(fā)展的系統(tǒng)集成芯片（SoC，SystemOnChip），大多以DSPcore和MCUcore為核心。因此，DSP技術已經(jīng)成為集成電路設計的核心技術之一。由此可見，社會的發(fā)展和技術的進步，已經(jīng)將DSP技術從一門很專門的學科，推進成極為活躍并廣為人知的前沿技術。廣大學生和工程技術人員學習DSP技術的熱情空前高漲，迫切需要有關的最新教材和技術資料。傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理課程，大多只討論算法的理論及其推導，較少涉及實現(xiàn)方法及相關的軟硬件技術，這和產(chǎn)業(yè)界的要求相去較遠。國內(nèi)外的教育界都在就此尋求改革的途徑。目前，主要是沿著兩條途徑：一是使用MATLAB等工具軟件，對數(shù)字信號處理的算法進行軟件仿真；二是引入已經(jīng)被工程界廣泛使用的DSP器件，指導學生完成數(shù)字信號處理算法的實現(xiàn)，特別是實時（RealTime）實現(xiàn)。近年來，DSP技術在我國也得到了很好的發(fā)展。在科學技術研究和產(chǎn)品開發(fā)中，DSP技術都得到了廣泛的應用，并取得了豐碩的成果。反映在教育上，越來越多的高校開設了有關的課程和實驗，編寫和出版了一批質(zhì)量很好的專著和教材。但是，隨著DSP技術應用的廣泛和深入，產(chǎn)業(yè)界、教師和學生對有關課程及其教材的要求也越來越高。一方面，要求反映有關技術和產(chǎn)品的最新進展；另一方面，要求對算法和DSP器件的選擇，以及系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)等進行指導。我們編寫本套書就是為了滿足教育和產(chǎn)業(yè)市場的這種需求。本書假定讀者已具有初步的電子線路設計基礎和能力，并了解單片機編程語言。對DSP有初步了解的讀者，閱讀本書之后將會產(chǎn)生一定的效果。讀者在閱讀本書的某些章節(jié)時，必須事先分別對單片機、電子線路設計和DSP簡單設計有充分的了解。本書是DSP控制器設計的中高級讀本，實用性強是本書的一個鮮明特色。書中通過大量實例介紹了DSP控制器的基本內(nèi)容和結(jié)構以及利用程序進行實際應用設計的方法，而且它對實際數(shù)字系統(tǒng)設計也有幫助。本書中使用普通的術語介紹DSP控制器的語法和語義，而較少使用語言正式定義的專業(yè)術語。本書試圖對DSP控制器進行完整的討論，但只限于討論DSP控制器中最常用的設計方法和設計范例。在本書的編寫過程中，作者參考了TI公司及其第三方公司提供的大量技術文檔以及國內(nèi)一些優(yōu)秀的電動機控制方面的資料，在此謹向這些資料的作者表示誠摯的謝意。本書是在一些DSP研究專家及學者的大力支持下編寫的，編輯們?yōu)榇烁冻隽似D辛的勞動。我們對他們的敬業(yè)精神和出色的工作表示由衷的敬意和感謝。由于作者水平有限，加之時間倉促，書中難免存在錯誤和不足，敬請廣大讀者批評指正。編者 第1章DSP技術展望1.1DSP概述1.2DSP的發(fā)展1.3DSP的特點1.4DSP技術應用1.5DSP技術展望..1.6DSP與單片機的關系1.7DSP應用的結(jié)構1.7.1核心的種類1.7.2其他性能綜述1.8實時操作系統(tǒng)（RTOS）與DSP應用的結(jié)合1.8.1用于嵌入式微處理器的傳統(tǒng)的實時多任務操作系統(tǒng)1.8.2RTOS與DSP結(jié)合第2章信號與系統(tǒng)2.1信號2.2系統(tǒng)2.3離散時間信號2.4離散時間系統(tǒng)2.5常系數(shù)線性差分方程第3章幾個變換3.1Z變換3.1.1Z變換的定義3.1.2Z變換的收斂域ROC3.1.3常用序列及其2變換3.1.4Z變換的性質(zhì)3.1.5逆z變換3.1.6單邊Z變換及雙、單邊Z變換的應用場合3.1.7離散時間系統(tǒng)3.2快速傅里葉變換3.2.1概述3.2.2FFT算法3.2.3分裂基算法3.2.4編寫FFT程序3.3離散傅里葉變換3.3.1傅里葉變換的幾種可能形式3.3.2DPT的推導3.3.3DFT及IDFT的定義3.3.4離散譜的性質(zhì).3.3.5DFT總結(jié)3.3.6DPT性質(zhì)第4章DSP控制器4.1TMS320x24x系列DSP控制器4.1.1概述4.1.2TMS320C240／TMS320F240的結(jié)構和特點4.1.3TMS320C242／TMS320F241／TMS320F2434.1.4TMS320Lx240x.系列4.2DSP控制器的內(nèi)核4.2.1x24x系列DSP控制器概述4.2.2中央處理單元4.3存儲器4.3.1存儲器和FO概述4.3.2片上RAM4.3.3片上ROM和FlashEEPROM4.3.4程序存儲器4.3.5局部數(shù)據(jù)存儲器4.3.6全局數(shù)據(jù)存儲器4.3.7I／O空間4.3.8等待狀態(tài)發(fā)生器第5章DSP控制器結(jié)構5.1DSP控制系統(tǒng)的配置5.1.1DSP控制器的類型5.1.2DSP控制器的特點5.1‘.3DSP系統(tǒng)的配置方法5.2DSP硬件結(jié)構5.2.1乘法器5.2.2乘加器（MAC）5.2.3算術邏輯單元（ALU）5.2.4移位器5.2.5數(shù)據(jù)地址發(fā)生器（DAG）5.2.6程序定序器5.2.7DSP的存儲器5.3DSP控制器實例分析5.3.1算術運算5.3.2數(shù)據(jù)尋址5.3.3指定定序5.3.4匯編程序?qū)嵗?章DSP控制器的實現(xiàn)61概述6.2DSP的軟件實現(xiàn)6.2.1FFT的實現(xiàn)6.2.2數(shù)字濾波器的實現(xiàn)63數(shù)字信號處理的硬件實現(xiàn)6.3.1專用信號處理器6.3.2通用信號處理器64數(shù)字信號處理器的基本結(jié)構與超大規(guī)模集成（VLSl）6.4.1微處理器信號處理器6.4.2位片式信號處理器6.4.3單片信號處理器6.4.4多處理器信號處理系統(tǒng)6.4.5VLSI陣列處理器第7章DSP控制器的編程71可編程DSP芯片7..1.1DSP芯片7.1.2DSP芯片的發(fā)展7.1.3DSP芯片的分類7.1.4DSP芯片的選擇7.1.5DSP芯片的應用7.2DSP匯編語言程序設計7.3x24x系列DSP控制器的指令系統(tǒng)和系統(tǒng)開發(fā)工具7.3.1程序地址的產(chǎn)生7.3.2硬件堆棧7.3.3微堆棧；7.4程序跳轉(zhuǎn)和子程序調(diào)用的執(zhí)行7.4.1程序的無條件執(zhí)行7.4.2操作條件7.4.3程序的條件執(zhí)行75匯編語言指令7.5.1匯編代碼的格式7.5.2匯編語言指令集7.6PID控制的編程實現(xiàn)7.6.1PID控制器簡介7.6.2數(shù)字PID控制算法7.6.3數(shù)字PID控制器的匯編主程序第8章DSP控制器的片上外設8.1片內(nèi)鎖相環(huán)（PLL）8.1.1概述.8.1.2PLL時鐘操作8.1.3控制寄存器8.1.4低功耗模式概述8.1.5低功耗模式的設置和退出8.1.6低功耗方式操作總結(jié)8.2數(shù)字I／O端口8.3模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器8.3.1模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的操作8.3.2控制寄存器8.4CAN控制器模塊8.4.1概述8.4.2關于CAN總線的簡單討論8.4.3控制／狀態(tài)寄存器和Mailbox8.4.4數(shù)據(jù)包及信箱控制寄存器8.4.5對信箱的訪問8.4.6遠程幀的處理8.4.7接收過濾器8.4.8CAN模塊的控制寄存器8.4.9CAN模塊的狀態(tài)寄存器8.4.10中斷邏輯8.4.11CAN模塊的初始化第9章DSP控制器的簡單應用9.1控制帶串行端口的正弦波形發(fā)生器9.1.1簡介9.1.2SCI模塊9.1.3發(fā)送過程9.1.4頻率操作9.1.5相位操作9.1.6振幅操作9.1.7源程序9.2用SPI實現(xiàn)點對點通信9.2.1簡介9.2.2SPI模塊和CPU的內(nèi)部接口9.2.3SPI中斷9.2.4中斷示例9.2.5接口拓撲9.2.6實際應用9.2.7程序模塊9.3用CAN模塊建立現(xiàn)場總線系統(tǒng)9.3.1簡介9.3.2片載CAN模塊9.3.3初始化CAN模塊9.3.4發(fā)送消息9.3.5接收消息9.3.6實際應用第10章DSP優(yōu)化設計10.1DSP的優(yōu)化設計10.1.1總體優(yōu)化10.1.2算法設計的優(yōu)化10.1.3程序設計的優(yōu)化10.2用DSP實現(xiàn)單邊帶調(diào)制解調(diào)10.2.1濾波器法10.2.2Hartley法10.2.3Weaver方法10.2.4三種算法的分析研究及比較第11章DSP芯片的定點運算11.1數(shù)的定標11.2高級語言：從浮點到定點11.2.1~u法／減法運算的C語言定點模擬11.2.2乘法運算的C語言定點模擬11.2.3除法運算的C語言定點模擬11.2.4程序變量的Q值確定11.2.5浮點至定點變換的C程序舉例11.3DSP定點算術運算11.3.1定點乘法11.3.2定點加法11.3.3定點除法11.4非線性運算的定點快速實現(xiàn)第12章DSP控制器開發(fā)12.1DSP控制器的開發(fā)12.1.1開發(fā)環(huán)境12.1.2DSP控制器專用開發(fā)系統(tǒng)12.1.3C語言下的開發(fā)過程12.1.4開發(fā)工具的使用12.2DSP實時多任務操作系統(tǒng)12.2.1實時多任務操作系統(tǒng)的基本概念12.2.2SPOX實時操作系統(tǒng)12.2.3多媒體運行環(huán)境12.3DSP控制器算法12.3.1FIR濾波器的程序?qū)崿F(xiàn)12.3.2FIR濾波器的程序?qū)崿F(xiàn)12.3.3FFT算法的程序設計第13章DSP控制系統(tǒng)應用13.1嵌入式PID伺服電機系統(tǒng)13.1.1概述13.1.2PD算法原理13.1.3系統(tǒng)設計13.1.4系統(tǒng)的實現(xiàn)13.2腦電圖的抗干擾測量13.2.1概述13.2.2抵消OA干擾的原理13.2.3自適應算法13.2.4矩陣分解的LID算法13.2.5實時OA抵消系統(tǒng)附錄1控制帶串行端口的正弦波形發(fā)生器的源程序附錄2用SPI實現(xiàn)點對點通信的源程序附錄3用CAN模塊建立現(xiàn)場總線系統(tǒng)的源程序參考文獻

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