數字信號處理FPGA電路設計 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　由於大規模集成電路技術的飛速發展，一塊FPGA芯片上能實現的邏輯功能大幅度增加，並進一步嚮嵌入式DSP模塊和嵌入式處理器核技術發展，由此帶來的結果是在一塊FPGA芯片上能實現相當復雜的數字信號處理功能並保持相對較低的功耗，而芯片價格也一直在不斷下降。如今，FPGA已不再局限於ASIC設計的原型實現和功能驗證，而是可以直接用於復雜信號處理係統的商業化應用和解決方案的開發。《數字信號處理FPGA電路設計》專門為這樣一種技術發展趨勢而寫作。
　　書中主要介紹基於FPGA的數字信號處理電路的設計和實現方法。使用由全球最大FPGA芯片供應商Xilinx公司的大學閤作計劃(XUP)提供的Virtex-Ⅱ Pro開發闆和標準開發套件。書中除瞭介紹一些易於在FPGA上實現的DSP電路及其相關理論之外，特彆強調采用FPGA作為電路實現平颱時需要對算法和電路進行的特殊改造和設計，同時強調為充分利用硬件資源所需要采取的設計技巧。因此即使是從事ASIC設計的讀者也能從《數字信號處理FPGA電路設計》獲得關於DSP電路實現的許多參考知識。
　　《數字信號處理FPGA電路設計》可作為大專院校電子工程類高年級學生和研究生相關課程教材，也適用於工業界從事DSP應用開發的工程師自學或培訓。《數字信號處理FPGA電路設計》能幫助讀者獲得從DSP算法設計到硬件實現的整個流程的專業訓練，並在動手實現一些常用DSP電路的過程中熟悉業界通用的設計流程和EDA工具軟件。

作者簡介

　　施國勇，上海交通大學微電子學院教授，博士生導師。1987年畢業於復旦大學數學係應用數學專業，2002處獲美國華盛頓州立大學電機工程博士學位。曾任美國華盛頓大學電機工程係博士後研究員，荷蘭愛因霍芬科技大學訪問研究員。在自動控製、大規模集成電路設計自動化等領域發錶論文50餘篇。論文On Symbolic Model Order Reduction獲2007年IEEE電路與係統協會Donald O.Pederson最佳論文奬。為2007年上海市浦江人纔基金獲得者，2006年和2008年國傢自然科學基金麵上項目主持人。

內頁插圖

目錄

第1章 集成電路技術與數字信號處理
1.1 數字信號處理基本原理
1.2 FPGA技術
1.3 數字信號處理的應用
1.4 數字信號處理的發展趨勢
1.5 基於FPGA設計基本要點
1.6 從算法到硬件：一個設計例子
1.7 一個電路多樣性例子
1.8 本書的特色與重點
1.9 本書結構
1.10 對課堂教學的建議
1.11 本章小結
1.12 練習
1.13 參考文獻
第2章 Virtex-Ⅱ Pro FPGA資源與設計工具
2.1 FPGA的基本資源
2.2 FPGA的設計流程
2.3 Xilinx FPGA的設計流程
2.4 Xilinx FPGA設計工具軟件與安裝
2.5 本章小結
2.6 與System Generator兼容的ISE和MATLAB版本信息
2.7 參考文獻
第3章 基本算術運算電路
3.1 加法器設計與實現
3.2 符號數加法
3.3 溢齣與飽和
3.4 乘法器設計
3.5 乘法器在Slice上的實現
3.6 符號數乘法
3.7 除法器設計
3.8 開平方根電路的設計
3.9 本章小結
3.10 練習
3.11 參考文獻
第4章 采樣與量化
4.1 Fourier級數與Fourier變換
4.2 采樣數學模型
4.3 采樣定理
4.4 混疊
4.5 下采樣與上采樣
4.6 采樣與電路實現
4.7 量化
4.8 本章小結
4.9 練習
4.10 參考文獻
第5章 低成本低功耗濾波器設計
5.1 CIC濾波器
5.2 CIC位寬分析
5.3 CIC電路實現
5.4 本章小結
5.5 練習
5.6 參考文獻
第6章 CORDIC原理與實現
6.1 CORDIC基本原理
6.2 CORDIC的收斂性
6.3 雙麯CORDIC
6.4 CORDIC電路實現
6.5 本章小結
6.6 練習
6.7 參考文獻
第7章 FFT算法與電路實現
7.1 基2FFT算法推導
7.2 基2FFT蝶形計算電路
7.3 基4FFT算法推導
7.4 FFT電路結構設計
7.5 本章小結
7.6 練習
7.7 參考文獻
第8章 自適應濾波器設計
8.1 最小二乘問題
8.2 最小二乘問題迭代算法
8.3 自適應濾波算法
8.4 自適應濾波器電路設計
8.5 QR分解與電路實現
8.6 本章小結
8.7 練習
8.8 參考文獻
第9章 數據流圖與時序分析
9.1 數據流圖
9.2 數據流圖時序分析
9.3 時序重整
9.4 節點時序重整
9.5 最短路徑算法
9.6 本章小結
9.7 Karp定理證明
9.8 練習
9.9 參考文獻
第10章 設計案例
10.1 用4個乘法器實現10抽頭FIR濾波器
10.2 8位除法器設計與實現
10.3 8位開平方根電路的設計與實現
10.4 本章小結
附錄 實驗指導書
實驗前言
參考文獻
實驗一 Xilinx Virtex-Ⅱ Pro實驗闆與設計軟件
A1.1 實驗簡介
A1.2 實驗目的
A1.3 實驗任務
A1.4 實驗報告寫作要求
A1.5 實驗步驟
A1.6 參考文獻
實驗二 基本算術電路的FPGA實現
A2.1 實驗簡介
A2.2 實驗目的
A2.3 實驗任務
A2.4 實驗報告寫作要求
A2.5 實驗步驟
A2.6 練習
A2.7 參考文獻
實驗三 FIR濾波器設計
A3.1 實驗簡介
A3.2 實驗目的
A3.3 實驗任務
A3.4 實驗報告寫作要求
A3.5 實驗步驟
A3.6 參考文獻
實驗四 數控振蕩器設計與降頻轉換
A4.1 實驗簡介
A4.2 實驗目的
A4.3 實驗任務
A4.4 實驗報告寫作要求
A4.5 實驗步驟
A4.6 參考文獻
實驗五 CIC濾波器設計與應用
A5.1 實驗簡介
A5.2 實驗目的
A5.3 實驗任務
A5.4 實驗報告寫作要求
A5.5 實驗步驟
A5.6 參考文獻
實驗六 CORDIC計算嚮量長度
A6.1 實驗簡介
A6.2 實驗目的
A6.3 實驗任務
A6.4 實驗報告寫作要求
A6.5 實驗步驟
A6.6 練習
A6.7 參考文獻

精彩書摘

　　上述比較從根本上體現瞭用兩種典型方法實現同一個算法的差異。與通用處理器不同，定製電路或FPGA的設計具有更好的並行性與靈活性，而這種差異對於許多應用來說至關重要。當我們為一款數字信號處理産品決定設計指標和實現方式時，需要考慮諸多因素，如芯片的價格、投入的設計人力、設計周期、信息處理的速度、功耗、對小型化的要求、更新換代的容易程度以及成本等。其中特彆是産品的信息處理速度、開發成本、開發周期和功耗等會直接影響最終是選用軟件方式還是選用硬件（定製電路）方式實現一個。DSP的計算功能。
　　為此需要考慮算法的多樣性與電路實現（硬件）的多樣性之間的關係。算法本身的多樣性意味著可以改變算法的錶現形式，但不改變算法的功能，從而更有效地利用硬件資源。例如，直接用循環方式實現的運算需要多個時鍾周期纔能完成，可以把循環展開實行並行處理，以硬件換取速度。另一方麵，硬件（電路）實現的多樣性體現在用更經濟的電路實現同樣功能的計算，這通常與算法設計無關。例如，不直接用乘法器實現乘法運算（因乘法電路消耗比較多的硬件），而是用加法器和移位器實現乘法運算。
　　算法設計的多樣性更強調算法的結構設計（如並行處理、迭代、循環展開等），而電路實現的多樣性更強調電路層次的基本運算設計；如果一個算法中大量使用復雜運算（如乘、除、開平方根等），那麼把這些開銷較大的基本運算用開銷較低的簡單電路實現，通常可以大幅提高一個DSP係統的整體運行性能。
　　上述算法設計與電路實現的多樣性體現瞭數字信號處理實踐的靈活性和豐富內涵。雖然現代化的設計自動化工具能為設計者完成一定程度的選取和優化，但設計者仍可以有很大的自由度為應用問題選擇特殊的設計方案。為瞭實現從算法到電路之間的映射，作為設計者首先要對可支配的硬件資源和設計指標中的時序、功耗、帶寬等要求獲得第一手資料。在此基礎上對算法進行重新設計（reformulation）。對於算法的改造可以根據經驗，也可以使用一些形式化方法，如信號／數據流錶示法、時序重整（retiming）方法、流水綫和平行設計方法以及循環展開（1oopunfolding）等方法。這些通用方法大多數已經在一些流行的輔助工具中被實現，這些內容將在第10章做更多的介紹。

前言/序言

　　施國勇教授是我在上海交通大學任教時由衷地敬重的老師之一。他2005年夏從華盛頓大學迴國時最初的辦公桌就在我對麵，那時候，七八個老師擠在浩然大廈15樓一個狹小的房間裏，憧憬著閔行校園中的新微電子大樓的場景猶在眼前；而我，也得以近距離感受施教授深厚的數學功底和嚴謹的學術作風。
　　數字信號處理是所有電子信息類學生應該熟練掌握的專業基礎課程之一。長期以來，由於理論性較強，涉及的數學內容較多，教學一直頗有難度。盡管近年來的教學改革陸續將MATLAB等軟件工具引入課程，但距離實際的工程工作，比如設計齣具有數字信號處理係統能力的軟硬件係統以及芯片，仍然有較遠距離。施國勇教授的這本書填補瞭這方麵的空白。
　　這本書涉及的內容雖然屬於基礎性理論，但是，利用FPGA進行數字信號處理的教學方法卻是國際工科電子類教育研究中的前沿課題。Xilinx公司有幸和歐洲該領域頂尖的專傢教授閤作，於2006年將這種最前沿的課程資料引入中國。經過施教授在上海交通大學麵嚮研究生以及麵嚮本科生近三年的實際教學，並經過教學實踐的積纍和提煉，終於成書，可喜可賀。
　　2010年以後，隨著集成電路工藝越來越接近10nm，FPGA由於結構整齊、可現場編程，成為下一個十年中能夠繼續存活的為數不多的集成電路種類之一，並會加速發展，被更多的電子設備設計所采用。在這個進程中，FPGA也脫離瞭傳統的角色，越來越多地運用於嵌入式數字信號處理係統中。因此，2010年後的工程師需要熟練掌握FPGA技術，同時也要熟練掌握數字信號處理技術，纔能夠應對電子設備可移動化、網絡化、多媒體化的三重挑戰。而本書的推齣，使學生在第一次接觸數字信號處理時，就以高度並行的思路，完整地將並行世界的本源，以FPGA設計的形式呈現齣來，而Xilinx公司的System Generator等圖形化工具的引入，使得這個學習過程變得容易並且富有樂趣。
　　Xilinx公司大學閤作計劃將一如既往地支持本書的後續發展，包括更新軟件版本、更新實驗闆卡、聯閤實驗室捐贈等，期待本書的讀者和學生們從中獲得學習的樂趣。

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講數字信號處理多些，對FPGA的講的有些少。

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初學者可以買。講的都比較基礎，而且還有一些完整的成功的實驗，這樣可以讓我們在學習是入手很快！

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內容豐富，參考價值高內容豐富，參考價值高

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很不錯的書,解決瞭我很多問題.

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數字信號處理FPGA電路設計編寫不錯,對學習很有幫助.

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很喜歡，圖書質量也不錯。

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是一本好書。。。。。。。

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