数字信号处理 原理、实现及应用 基于MATLAB SIMULINK与TMS320C55XX DSP的实现方法 原书第3版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章 实时数字信号处理概述1

1.1 实时DSP系统的基本组成2

1.2 模拟接口2

1.2.1 采样3

1.2.2 量化和编码6

1.2.3 平滑滤波器7

1.2.4 数据转换器7

1.3 DSP硬件8

1.3.1 DSP硬件备选9

1.3.2 数字信号处理器11

1.3.3 定点和浮点处理器12

1.3.4 实时约束13

1.4 DSP系统设计13

1.4.1 算法开发14

1.4.2 DSP硬件的选择15

1.4.3 软件开发16

1.4.4 软件开发工具17

1.5 实验和程序实例18

1.5.1 CCS和eZdsp开始18

1.5.2 C文件I／O函数25

1.5.3 eZdsp的用户界面27

1.5.4 采用eZdsp的音频回放32

1.5.5 采用eZdsp的音频回送35

习题38

参考文献39

第2章 DSP基础及实现要点41

2.1 数字信号和系统41

2.1.1 基本数字信号41

2.1.2 数字系统的框图表示43

2.2 系统概念44

2.2.1 LTI系统44

2.2.2 z变换47

2.2.3 传递函数48

2.2.4 极点和零点51

2.2.5 频率响应53

2.2.6 离散傅里叶变换55

2.3 随机变量简介57

2.3.1 随机变量的回顾57

2.3.2 随机变量的运算58

2.4 定点表示和量化效应61

2.4.1 定点格式61

2.4.2 量化误差63

2.4.3 信号量化63

2.4.4 系数量化65

2.4.5 舍入噪声65

2.4.6 定点工具箱66

2.5 溢出及解决方案67

2.5.1 饱和运算68

2.5.2 溢出处理68

2.5.3 信号缩放69

2.5.4 保护位69

2.6 实验和程序实例69

2.6.1 溢出和饱和运算69

2.6.2 函数逼近72

2.6.3 采用eZdsp的实时信号产生80

习题85

参考文献87

第3章 FIR滤波器设计与实现88

3.1 FIR滤波器简介88

3.1.1 滤波器特性88

3.1.2 滤波器类型90

3.1.3 滤波器规范92

3.1.4 线性相位FIR滤波器93

3.1.5 FIR滤波器的实现95

3.2 FIR滤波器设计97

3.2.1 傅里叶级数方法97

3.2.2 吉布斯现象99

3.2.3 窗函数101

3.2.4 采用MATLAB的FIR滤波器设计103

3.2.5 采用FDATool的FIR滤波器设计104

3.3 实现考虑107

3.3.1 FIR滤波器中量化效应107

3.3.2 MATLAB实现108

3.3.3 浮点C实现109

3.3.4 定点C实现110

3.4 应用：插值和抽取滤波器111

3.4.1 插值111

3.4.2 抽取112

3.4.3 采样率转换114

3.4.4 MATLAB实现115

3.5 实验和程序实例116

3.5.1 采用定点C的FIR滤波116

3.5.2 采用C55xx汇编程序的FIR滤波117

3.5.3 采用C55xx汇编程序的对称FIR滤波118

3.5.4 采用Dual-MAC结构的优化119

3.5.5 实时FIR滤波120

3.5.6 采用C和汇编程序的抽取121

3.5.7 采用定点C的插值122

3.5.8 采样率转换123

3.5.9 实时采样率转换124

习题125

参考文献127

第4章 IIR滤波器设计与实现128

4.1 简介128

4.1.1 模拟系统128

4.1.2 映射属性130

4.1.3 模拟滤波器的特性130

4.1.4 频率变换132

4.2 IIR滤波器的设计133

4.2.1 双线性变换133

4.2.2 采用双线性变换的滤波器设计134

4.3 IIR滤波器的实现135

4.3.1 直接型135

4.3.2 级联实现137

4.3.3 并行实现138

4.3.4 采用MATLAB的IIR滤波器实现139

4.4 采用MATLAB的IIR滤波器设计140

4.4.1 采用MATLAB的滤波器设计140

4.4.2 采用MATLAB的频率转换141

4.4.3 采用FDATool的滤波器设计与实现142

4.5 实现考虑144

4.5.1 稳定性144

4.5.2 有限精度效应和解决方案145

4.5.3 IIR滤波器的MATLAB实现146

4.6 实际应用148

4.6.1 递归谐振器148

4.6.2 递归正交振荡器151

4.6.3 参数均衡器152

4.7 实验和程序实例152

4.7.1 采用浮点C的直接Ⅰ型IIR滤波器152

4.7.2 采用定点C的直接Ⅰ型IIR滤波器154

4.7.3 采用定点C的级联IIR滤波器155

4.7.4 采用内在函数的级联IIR滤波器158

4.7.5 采用汇编程序的级联IIR滤波器161

4.7.6 实时IIR滤波162

4.7.7 采用定点C的参数均衡器162

4.7.8 实时参数均衡器163

习题164

参考文献166

第5章 频率分析和离散傅里叶变换168

5.1 傅里叶级数和傅里叶变换168

5.1.1 傅里叶级数168

5.1.2 傅里叶变换169

5.2 离散傅里叶变换170

5.2.1 离散时间傅里叶变换170

5.2.2 离散傅里叶变换方法171

5.2.3 重要性质173

5.3 快速傅里叶变换176

5.3.1 时域抽取176

5.3.2 频域抽取178

5.3.3 快速傅里叶逆变换178

5.4 实现考虑179

5.4.1 计算的问题179

5.4.2 有限精度效应179

5.4.3 MATLAB实现180

5.4.4 采用MATLAB的定点实现181

5.5 实际应用182

5.5.1 频谱分析182

5.5.2 频谱泄露和分辨率183

5.5.3 功率谱密度186

5.5.4 卷积188

5.6 实验和程序实例190

5.6.1 采用浮点C的DFT190

5.6.2 采用C55xx汇编程序的DFT192

5.6.3 采用浮点C的FFT193

5.6.4 采用具有内在函数定点C的FFT195

5.6.5 FFT和IFFT的实验197

5.6.6 采用C55xx硬件加速器的FFT198

5.6.7 采用C55xx硬件加速器的实时FFT199

5.6.8 采用重叠-相加技术的快速卷积200

5.6.9 实时快速卷积201

习题202

参考文献204

第6章 自适应滤波205

6.1 随机过程简介205

6.2 自适应滤波器208

6.2.1 自适应滤波简介208

6.2.2 性能函数209

6.2.3 最速下降法212

6.2.4 LMS算法213

6.2.5 改进LMS算法214

6.3 性能分析215

6.3.1 稳定性约束215

6.3.2 收敛速度215

6.3.3 过量均方误差216

6.3.4 归一化LMS算法217

6.4 实现考虑217

6.4.1 计算的问题217

6.4.2 有限精度效应218

6.4.3 MATLAB实现219

6.5 实际应用221

6.5.1 自适应系统识别221

6.5.2 自适应预测223

6.5.3 自适应噪声消除225

6.5.4 自适应反演建模227

6.6 实验和程序实例228

6.6.1 采用浮点C的LMS算法228

6.6.2 采用定点C的Leaky LMS算法230

6.6.3 采用定点C和内在函数的归一化LMS算法230

6.6.4 采用汇编程序的延迟LMS算法234

6.6.5 自适应系统识别的实验234

6.6.6 自适应预测器的实验236

6.6.7 自适应信道均衡器的实验237

6.6.8 采用eZdsp的实时自适应预测238

习题239

参考文献241

第7章 数字信号产生和检测243

7.1 正弦波产生器243

7.1.1 查找表法243

7.1.2 线性调频信号245

7.2 噪声产生器247

7.2.1 线性同余序列247

7.2.2 伪随机二进制序列产生器248

7.2.3 白色、彩色和高斯噪声248

7.3 DTMF产生和检测249

7.3.1 DTMF产生器249

7.3.2 DTMF检测250

7.4 实验和程序实例254

7.4.1 采用查找表的正弦波产生器254

7.4.2 采用查找表的警笛产生器255

7.4.3 DTMF产生器256

7.4.4 采用定点C的DTMF检测257

7.4.5 采用汇编程序的DTMF检测258

习题258

参考文献259

第8章 自适应回波消除260

8.1 线路回波简介260

8.2 自适应线路回波消除器261

8.2.1 自适应回波消除的原理261

8.2.2 性能评估263

8.3 实际考虑263

8.3.1 信号的预白化263

8.3.2 延迟估计264

8.4 双重通话效应及解决方案266

8.5 非线性处理器267

8.5.1 中心削波器267

8.5.2 舒适噪声268

8.6 自适应回声消除268

8.6.1 回声269

8.6.2 回声消除器270

8.6.3 子带实现270

8.6.4 无延迟结构273

8.6.5 回声消除和降噪的集成274

8.6.6 实现考虑274

8.7 实验和程序实例274

8.7.1 采用浮点C的回声消除器274

8.7.2 采用具有内在函数的定点C的回声消除器276

8.7.3 AEC和降噪的集成278

习题279

参考文献280

第9章 语音信号处理281

9.1 语音编码技术281

9.1.1 采用LPC的语音生成模型282

9.1.2 CELP编码283

9.1.3 合成滤波器284

9.1.4 激励信号287

9.1.5 基于感知的最小化程序289

9.1.6 语音活动检测290

9.1.7 ACELP编解码器291

9.2 语音增强297

9.2.1 噪音抑制技术297

9.2.2 短时频谱估计298

9.2.3 幅度谱减299

9.3 VoIP应用301

9.3.1 VoIP概述301

9.3.2 不连续传输303

9.3.3 数据包丢失隐藏304

9.3.4 媒体流的质量因素305

9.4 实验和程序实例305

9.4.1 采用具有内在函数的定点C的LPC滤波器305

9.4.2 采用具有内在函数的定点C的感知加权滤波器309

9.4.3 采用浮点C实现的VAD311

9.4.4 采用定点C实现的VAD313

9.4.5 采用不连续传输的语音编码313

9.4.6 含有CNG的语音解码器315

9.4.7 采用浮点C的频谱减算法316

9.4.8 定点C实现的G722.2317

9.4.9 定点C实现G.711压扩318

9.4.10 实时G.711音频回送319

习题320

参考文献321

第10章 音频信号处理323

10.1 简介323

10.2 音频编码324

10.2.1 编码基本原理324

10.2.2 频域编码327

10.2.3 无损音频编码329

10.2.4 MP3编码概述330

10.3 音频均衡器332

10.3.1 图形均衡器332

10.3.2 参数均衡器334

10.4 音频效果339

10.4.1 混响339

10.4.2 时间扩展和变调340

10.4.3 声音调制和混声343

10.4.4 空间声音348

10.5 实验和程序实例350

10.5.1 使用C语言实现浮点MDCT350

10.5.2 使用C和内在函数实现定点MDCT353

10.5.3 预回声效应355

10.5.4 浮点C的MP3解码357

10.5.5 使用eZdsp的实时参数均衡器359

10.5.6 镶边效果360

10.5.7 使用eZdsp的实时镶边效果361

10.5.8 颤音效果362

10.5.9 使用eZdsp的实时颤音效果362

10.5.10 空间声音效果363

10.5.11 用eZdsp的实时空间效果364

习题364

参考文献365

第11章 数字图像处理初步367

11.1 数字图像与系统367

11.1.1 数字图像367

11.1.2 数字图像系统368

11.2 色彩空间368

11.3 YCbCr下采样色彩空间369

11.4 色彩平衡和校正技术370

11.4.1 色彩平衡371

11.4.2 颜色校正371

11.4.3 Gamma校正372

11.5 直方图均衡373

11.6 图像滤波376

11.7 快速卷积381

11.8 实际应用385

11.8.1 DCT与JPEG385

11.8.2 二维DCT变换385

11.8.3 指纹387

11.8.4 离散小波变换389

11.9 实验和程序实例392

11.9.1 YCbCr到RGB转换393

11.9.2 白平衡394

11.9.3 Gamma校正和对比度调节396

11.9.4 图像滤波397

11.9.5 DCT和IDCT398

11.9.6 指纹图像处理399

11.9.7 二维小波变换400

习题403

参考文献404

附录A 常用公式及定义405

A.1 三角恒等式405

A.2 等比级数406

A.3 复变量406

A.4 功率单位408

参考文献409

附录B 软件组织和实验列表410

附录C TMS320C55xx DSP简介415

C.1 引言415

C.2 TMS320C55xx体系结构415

C.2.1 体系结构概述415

C.2.2 片上存储418

C.2.3 存储器映射寄存器420

C.2.4 中断和中断向量421

C.3 TMS320C55xx寻址模式424

C.3.1 直接寻址模式424

C.3.2 间接寻址模式426

C.3.3 绝对寻址模式428

C.3.4 MMR寻址模式428

C.3.5 寄存器位的寻址模式429

C.3.6 循环寻址模式429

C.4 TMS320C55xx汇编语言编程430

C.4.1 算术指令430

C.4.2 逻辑和位操作指令431

C.4.3 转移指令432

C.4.4 程序流控制指令432

C.4.5 并行执行436

C.4.6 汇编指示438

C.4.7 汇编声明语法439

C.5 TMS320C55xx的C语言编程441

C.5.1 数据类型441

C.5.2 通过C编译器的汇编代码生成442

C.5.3 编译器关键词及编译指令446

C.6 混合C和汇编的编程447

C.7 实验和程序实例450

C.7.1 实例450

C.7.2 汇编程序451

C.7.3 乘法451

C.7.4 循环452

C.7.5 模运算452

C.7.6 使用C语言与汇编语言的混合程序454

C.7.7 AIC3204的使用454

C.7.8 模拟输入和输出455

参考文献456