內容簡介
FPGA正在掀起一場數位訊號處理的變革。本書旨在講解前端數位訊號處理算法的高效實現。首先概述了當前的FPGA技術、器件以及用於設計最先進DSP系統的工具。第1章的案例研究是40多個設計示例的基礎。隨後幾章闡述了計算機算法的概念、理論、FIR和IIR濾波器的實現、多抽樣率數位訊號系統、DFT和FFT算法、未來很可能實現的高級算法以及自適應濾波器等。每一章都包含練習。附錄中給出了Verilog原始碼和術語。
基本簡介
◆ 超過10個使用VHDL和Verilog設計的新的系統級案例研究
◆ 新增一章專門介紹圖像和視頻處理
◆ 更新後的AlteraQuartus和全新的ModelSim仿真工具
◆ XilinxAtlys板卡和ISIM仿真支持
◆ 有符號定點數和浮點數IEEE庫示例
◆ 概述並行全通IIR濾波器設計
◆ CA和PCA系統級設計
◆ MP3和ADPCM的語音和音頻編碼"
基本信息
作者：[德] Uwe Meyer-Baese 著 陳青華 張龍傑 王誠成 譯
定價：128元
印次：1-1
ISBN：9787302469117
出版日期：2017年5月1日
印刷日期：2017年4月28日
圖書目錄
第1章 緒論 1
1.1 數位訊號處理技術概述 1
1.2 FPGA技術 2
1.2.1 按顆粒度分類 3
1.2.2 按技術分類 6
1.2.3 FPL的基準 7
1.3 DSP的技術要求 11
1.4 設計實現 13
1.4.1 FPGA的結構 17
1.4.2 Altera EP4CE115F29C7 21
1.4.3 案例研究：頻率合成器 27
1.4.4 用智慧財產權核心進行設計 34
1.5 練習 39
第2章 計算機算法 53
2.1 計算機算法概述 53
2.2 數字表示法 53
2.2.1 定點數 54
2.2.2 非傳統定點數 57
2.2.3 浮點數 68
2.3 二進制加法器 71
2.3.1 流水線加法器 74
2.3.2 模加法器 77
2.4 二進制乘法器 78
2.5 二進制除法器 84
2.5.1 線性收斂的除法算法 85
2.5.2 快速除法器的設計 90
2.5.3 陣列除法器 95
2.6 定點算法的實現 96
2.7 浮點算法的實現 98
2.7.1 定點數到浮點數的格式
轉換 98
2.7.2 浮點數到定點數的格式
轉換 99
2.7.3 浮點數乘法 100
2.7.4 浮點數加法 101
2.7.5 浮點數除法 103
2.7.6 浮點數倒數 104
2.7.7 浮點操作集成 105
2.7.8 浮點數合成結果 109
2.8 MAC與SOP 111 ...
2.8.1分散式算法基礎112
2.8.2有符號的DA系統114
2.8.3改進的DA解決方案115
2.9利用CORDIC計算特殊
函式117
2.10用MAC調用計算特殊
函式125
2.10.1切比雪夫逼近125
2.10.2三角函式的逼近127
2.10.3指數函式和對數函式的
逼近135
2.10.4平方根函式的逼近141
2.11快速幅度逼近147
練習150
第3章FIR數字濾波器163
3.1數字濾波器概述163
3.2FIR理論163
3.2.1具有轉置結構的FIR
濾波器164
3.2.2FIR濾波器的對稱性167
3.2.3線性相位FIR濾波器168
3.3設計FIR濾波器169
3.3.1直接窗函式設計方法170
3.3.2等波紋設計方法172
3.4常係數FIR設計174
3.4.1直接FIR設計174
3.4.2具有轉置結構的FIR
濾波器178
3.4.3採用分散式算法的FIR
濾波器183
3.4.4IP核心FIR濾波器設計193
3.4.5基於DA和基於RAG的
FIR濾波器的比較196
3.5練習197
第4章IIR數字濾波器205
4.1IIR數字濾波器概述205
4.2IIR理論208
4.3IIR係數的計算210
4.4IIR濾波器的實現213
4.4.1有限字長效應216
4.4.2濾波器增益係數的最佳化217
4.5快速IIR濾波器218
4.5.1時域交叉218
4.5.2群集和分散預測的流水線
技術220
4.5.3IIR抽取器設計222
4.5.4並行處理223
4.5.5採用RNS的IIR設計226
4.6窄帶IIR濾波器226
4.6.1窄帶設計示例227
4.6.2級聯二階系統窄帶濾波器
設計234
4.6.3並聯二階系統窄帶濾波器
設計237
4.6.4窄帶IIR濾波器的格線
濾波器設計244
4.6.5窄帶IIR濾波器的波形
數字濾波器設計251
4.7窄帶IIR濾波器的全通濾波器
設計257
4.7.1窄帶IIR濾波器的全通波形
數字濾波器設計259
4.7.2窄帶IIR濾波器的全通格線
設計263
4.7.3窄帶濾波器的全通直接型
設計263
4.7.4窄帶濾波器的全通級聯雙
二階設計263
4.7.5窄帶濾波器的全通並行雙
二階設計263
4.8練習267
第5章多級信號處理273
5.1抽取和插值273
5.1.1Noble恆等式275
5.1.2用有理數因子進行採樣速率
轉換276
5.2多相分解276
5.2.1遞歸IIR抽取器281
5.2.2快速FIR濾波器281
5.3HogenauerCIC濾波器284
5.3.1單級CIC案例研究284
5.3.2多級CIC濾波器理論287
5.3.3幅值與混疊畸變291
5.3.4Hogenaur“剪除”理論293
5.3.5CICRNS設計298
5.3.6CIC補償濾波器設計300
5.4多級抽取器302
5.5作為通頻帶抽取器的頻率
採樣濾波器305
5.6任意採樣速率轉換器的設計308
5.6.1分數延遲速率變換311
5.6.2多項式分數延遲設計318
5.6.3基於B樣條的分數速率
變換器324
5.6.4MOMS分數速率變換器328
5.7濾波器組335
5.7.1均勻DFT濾波器組336
5.7.2雙通道濾波器組339
5.7.3實現雙通道濾波器組344
5.8小波353
5.8.1離散小波變換355
5.8.2離散小波變換的套用358
5.9練習366
第6章傅立葉變換373
6.1傅立葉變換概述373
6.2離散傅立葉變換算法374
6.2.1用DFT近似傅立葉變換374
6.2.2DFT的性質376
6.2.3Goertzel算法378
6.2.4BluesteinChirp-z變換379
6.2.5Rader算法382
6.2.6WinogradDFT算法388
6.3快速傅立葉變換算法390
6.3.1Cooley-TukeyFFT算法391
6.3.2Good-ThomasFFT算法401
6.3.3WinogradFFT算法404
6.3.4DFT和FFT算法的比較407
6.3.5IP核心FFT設計409
6.4與傅立葉相關的變換413
6.4.1利用DFT計算DCT414
6.4.2快速直接DCT實現415
6.5練習417
第7章通信系統427
7.1差錯控制和加密技術427
7.1.1編碼理論的基本概念428
7.1.2分組碼432
7.1.3卷積碼436
7.1.4FPGA的加密算法443
7.2調製和解調457
7.2.1基本的調製概念457
7.2.2非相干解調462
7.2.3相干解調467
7.3練習474
第8章自適應系統479
8.1自適應系統的套用479
8.1.1干擾消除480
8.1.2預測480
8.1.3反演模擬481
8.1.4系統辨識481
8.2最優估計技術482
8.3Widrow-Hoff最小二乘法
算法488
8.3.1學習曲線494
8.3.2標準化LMS(NLMS)496
8.4變換域LMS算法498
8.4.1快速卷積技術498
8.4.2套用正交變換499
8.5LMS算法的實現502
8.5.1量化效應502
8.5.2LMS算法的FPGA設計503
8.5.3流水線LMS濾波器505
8.5.4轉置形式的LMS濾波器507
8.5.5DLMS算法的設計507
8.5.6套用Signum函式的LMS
設計511
8.6遞歸最小二乘法算法513
8.6.1有限記憶的RLS算法516
8.6.2快速RLS算法的卡爾曼
實現518
8.6.3快速後驗卡爾曼RLS
算法523
8.7LMS和RLS的參數比較523
8.8主成分分析(PCA)524
8.8.1主成分分析的計算527
8.8.2SangerGHAPCA的實現531
8.9獨立成分分析(ICA)535
8.9.1白噪聲化和正交化538
8.9.2獨立成分分析算法538
8.9.3EASIICA算法的實現539
8.9.4備選BSS算法544
8.10語音和音頻信號編碼545
8.10.1A律和μ律編碼546
8.10.2線性和自適應PCM
編碼550
8.10.3模型化編碼：LPC-10e
方法556
8.10.4MPEG音頻編碼方法557
8.11練習558
第9章微處理器設計565
9.1微處理器設計概述565
9.2微處理器的發展史566
9.2.1多功能微處理器簡史566
9.2.2RISC微處理器簡史568
9.2.3PDSP簡史568
9.3指令集設計570
9.3.1定址模式571
9.3.2數據流：零地址、單地址、
二地址和三地址設計577
9.3.3暫存器檔案和存儲器體系
結構581
9.3.4操作支持586
9.3.5下一次操作的定位588
9.4軟體工具588
9.4.1詞法分析589
9.4.2分析程式的開發599
9.5FPGA微處理器核心609
9.5.1硬核心微處理器610
9.5.2軟核心微處理器616
9.6案例研究626
9.6.1T-RISC棧處理器626
9.6.2LISA小波處理器的設計632
9.6.3Nios自定義指令設計647
9.7練習653
第10章圖像和視頻處理665
10.1圖像和視頻處理概述665
10.1.1圖像格式666
10.1.2基本圖像處理操作671
10.2案例研究1：HDL中的
邊緣檢測673
10.2.1二維HDL濾波器設計676
10.2.2圖像系統設計677
10.2.3VGA邊緣檢測系統的
組裝679
10.3案例研究2：使用圖像處理庫
進行中值濾波691
10.3.1中值濾波器692
10.3.2HDL中的中值濾波器693
10.3.3Nios中值濾波圖像處理
系統695
10.3.4SW中的中值濾波器697
10.4案例研究3：視頻處理中的
運動檢測由自定義協處理器
改進701
10.4.1運動檢測702
10.4.2ME協處理器設計703
10.4.3視頻壓縮標準706
練習708
附錄A設計實例的Verilog原始碼713
附錄B設計實例的合成結果573
附錄CVHDL和Verilog編碼的
z關鍵字789
附錄D學習資料791
附錄E術語彙編799
參考文獻809
