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444千字 字数
2021-09-01 发行日期
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主编推荐语

全面介绍数字信号处理在Intel FPGA平台的应用，涵盖13章丰富内容，最新方法和技术。

内容简介

本书从硬件描述语言、Simulink环境下的模型构建和Intel FPGA高级综合工具下的C/C++程序设计三个不同的角度，对采用Intel FPGA平台构建数字信号处理系统的方法进行详细的介绍和说明。全书共13章，主要内容涵盖了数字信号处理的基本理论知识，以及在Intel FPGA上的建模和实现方法。内容包括信号处理理论基础、数字信号处理实现方法、数值的表示和运算、Intel FPGA数字信号处理工具、CORDIC算法原理及实现、离散傅里叶变换原理及实现、快速傅里叶变换原理及实现、离散余弦变换原理及实现、FIR和IIR滤波器原理及实现、重定时信号流图原理及实现、多速率信号处理原理及实现、多通道FIR滤波器原理及实现，以及其他类型数字滤波器原理及实现等内容。本书的设计环境使用了Intel公司的Quartus Prime Pro 194集成开发环境和Mathworks的MATLAB R2019a集成开发环境。本书内容新颖，理论和应用并重，充分反映了Intel FPGA实现数字信号处理的最新方法和技术。

目录

  • 封面
  • 版权信息
  • 内容简介
  • 英特尔 FPGA中国创新中心系列丛书组委会
  • 推荐序（一）
  • 作者简介
  • 推荐序（二）
  • 前言
  • 学习说明
  • 第1章 信号处理理论基础
  • 1.1 信号定义
  • 1.2 信号增益与衰减
  • 1.3 信号失真及其测量
  • 1.3.1 放大器失真
  • 1.3.2 信号谐波失真
  • 1.3.3 谐波失真测量
  • 1.4 噪声及其处理方法
  • 1.4.1 噪声的定义和表示
  • 1.4.2 固有噪声电平
  • 1.4.3 噪声/失真链
  • 1.4.4 信噪比定义和表示
  • 1.4.5 信号的提取方法
  • 1.5 模拟信号及其处理方法
  • 1.5.1 模拟I/O信号的处理
  • 1.5.2 模拟通信信号的处理
  • 1.6 数字信号处理的关键问题
  • 1.6.1 数字信号处理系统的结构
  • 1.6.2 信号调理的方法
  • 1.6.3 模数转换器（ADC）及量化效应
  • 1.6.4 数模转换器（DAC）及信号重建
  • 1.6.5 SFDR的定义及测量
  • 1.7 通信信号软件处理方法
  • 1.7.1 软件无线电的定义
  • 1.7.2 中频软件无线电实现
  • 1.7.3 信道化处理
  • 1.7.4 基站软件无线电接收机
  • 1.7.5 SR采样技术
  • 1.7.6 直接数字下变频
  • 1.7.7 带通采样失败的解决
  • 第2章 数字信号处理实现方法
  • 2.1 数字信号处理技术概念
  • 2.1.1 数字信号处理技术的发展
  • 2.1.2 数字信号处理算法的分类
  • 2.1.3 数字信号处理实现的方法
  • 2.2 基于DSPs的数字信号处理实现原理
  • 2.2.1 DSPs的结构及流水线
  • 2.2.2 DSPs的运行代码及性能
  • 2.3 基于FPGA的数字信号处理实现原理
  • 2.3.1 FPGA基本原理
  • 2.3.2 逻辑阵列块和自适应逻辑块
  • 2.3.3 块存储器
  • 2.3.4 时钟网络和相位锁相环
  • 2.3.5 I/O块
  • 2.3.6 DSP块
  • 2.4 FPGA执行数字信号处理的一些关键问题
  • 2.4.1 关键路径
  • 2.4.2 流水线
  • 2.4.3 延迟
  • 2.4.4 加法器
  • 2.4.5 乘法器
  • 2.4.6 并行/串行
  • 2.4.7 溢出的处理
  • 2.5 高性能信号处理的难点和技巧
  • 2.5.1 设计目标
  • 2.5.2 实现成本
  • 2.5.3 设计优化
  • 第3章 数值的表示和运算
  • 3.1 整数的表示方法
  • 3.1.1 二进制原码格式
  • 3.1.2 二进制反码格式
  • 3.1.3 二进制补码格式
  • 3.2 整数加法运算的HDL描述
  • 3.2.1 无符号数加法运算的HDL描述
  • 3.2.2 有符号数加法运算的HDL描述
  • 3.3 整数减法运算的HDL描述
  • 3.3.1 无符号数减法运算的HDL描述
  • 3.3.2 有符号数减法运算的HDL描述
  • 3.4 整数乘法运算的HDL描述
  • 3.4.1 无符号数乘法运算的HDL描述
  • 3.4.2 有符号数乘法运算的HDL描述
  • 3.5 整数除法运算的HDL描述
  • 3.5.1 无符号数除法运算的HDL描述
  • 3.5.2 有符号数除法运算的HDL描述
  • 3.6 定点数的表示方法
  • 3.6.1 定点二进制数格式
  • 3.6.2 定点数的量化方法
  • 3.6.3 数据的标定
  • 3.6.4 归一化处理
  • 3.6.5 小数部分截断
  • 3.6.6 一种不同的方法：Trounding
  • 3.6.7 定点数运算的HDL描述库
  • 3.7 定点数加法运算的HDL描述
  • 3.7.1 无符号定点数加法运算的HDL描述
  • 3.7.2 有符号定点数加法运算的HDL描述
  • 3.8 定点数减法运算的HDL描述
  • 3.8.1 无符号定点数减法运算的HDL描述
  • 3.8.2 有符号定点数减法运算的HDL描述
  • 3.9 定点数乘法运算的HDL描述
  • 3.9.1 无符号定点数乘法运算的HDL描述
  • 3.9.2 有符号定点数乘法运算的HDL描述
  • 3.10 定点数除法运算的HDL描述
  • 3.10.1 无符号定点数除法运算的HDL描述
  • 3.10.2 有符号定点数除法运算的HDL描述
  • 3.11 浮点数的表示方法
  • 3.11.1 浮点数的格式
  • 3.11.2 浮点数的短指数表示
  • 3.12 浮点数运算的HDL描述
  • 3.12.1 单精度浮点数加法运算的HDL描述
  • 3.12.2 单精度浮点数减法运算的HDL描述
  • 3.12.3 单精度浮点数乘法运算的HDL描述
  • 3.12.4 单精度浮点数除法运算的HDL描述
  • 3.13 浮点数运算IP核的应用
  • 3.13.1 浮点IP核的功能
  • 3.13.2 建立新的设计工程
  • 3.13.3 浮点IP核实例的生成
  • 3.13.4 例化IP核实例
  • 3.13.5 生成测试平台文件
  • 3.13.6 设计的仿真
  • 第4章 Intel FPGA数字信号处理工具
  • 4.1 Intel FPGA模型设计基础
  • 4.1.1 用于Intel FPGA设计结构的DSP Builder
  • 4.1.2 用于Intel FPGA库的DSP Builder
  • 4.1.3 用于Intel FPGA器件所支持的DSP Builder
  • 4.1.4 DSP Builder设计流程
  • 4.2 信号处理模型的构建和仿真
  • 4.2.1 启动DSP Builder工具
  • 4.2.2 获取DSP Builder设计实例帮助
  • 4.2.3 DSP Builder菜单选项介绍
  • 4.2.4 DSP Builder中的一些基本概念
  • 4.2.5 构建数字信号处理模型
  • 4.2.6 创建设计子系统
  • 4.2.7 设置模型参数
  • 4.2.8 信号处理模型的Simulink仿真
  • 4.2.9 信号处理模型的ModelSim仿真
  • 4.2.10 查看设计中所使用的资源
  • 4.2.11 打开Quartus Prime设计工程
  • 4.2.12 C++软件模型验证设计
  • 4.3 信号处理模型的硬件验证
  • 4.3.1 硬件验证
  • 4.3.2 使用环路系统的硬件验证
  • 4.4 包含处理器总线接口的模型设计
  • 4.4.1 在DSP Builder设计中分配基地址
  • 4.4.2 添加DSP Builder设计到Platform Designer系统
  • 4.4.3 使用处理器更新寄存器
  • 4.5 DSP Builder HDL导入设计
  • 4.5.1 实现原理
  • 4.5.2 打开DSP Builder工具
  • 4.5.3 建立新的设计模型
  • 4.5.4 执行协同仿真
  • 4.6 基于HLS构建和验证算法模型
  • 4.6.1 构建C++模型和测试平台
  • 4.6.2 设置高级综合编译器
  • 4.6.3 运行高级综合编译器
  • 4.6.4 查看高级设计报告
  • 4.6.5 查看元器件RTL仿真波形
  • 第5章 CORDIC算法原理及实现
  • 5.1 CORDIC算法原理
  • 5.1.1 圆坐标系旋转
  • 5.1.2 线性坐标系旋转
  • 5.1.3 双曲线坐标系旋转
  • 5.1.4 CORDIC算法通用表达式
  • 5.2 CORDIC循环和非循环结构硬件实现原理
  • 5.2.1 CORDIC循环结构原理和实现方法
  • 5.2.2 CORDIC非循环结构的实现原理
  • 5.2.3 实现CORDIC的非循环的流水线结构
  • 5.3 向量幅度的计算
  • 5.4 CORDIC算法的模型实现
  • 5.4.1 CORDIC算法收敛性原理
  • 5.4.2 CORDIC象限映射实现
  • 5.4.3 向量模式下的CORDIC迭代实现
  • 5.4.4 旋转模式的CORDIC迭代实现
  • 5.5 CORDIC子系统的模型实现
  • 5.5.1 CORDIC单元的设计
  • 5.5.2 参数化CORDIC单元
  • 5.5.3 旋转后标定的实现
  • 5.5.4 旋转后的象限解映射
  • 5.6 圆坐标系算术功能的模型实现
  • 5.6.1 反正切的实现
  • 5.6.2 正弦和余弦的实现
  • 5.6.3 向量幅度的计算
  • 5.7 流水线技术的CORDIC模型实现
  • 5.7.1 带有流水线并行阵列的实现
  • 5.7.2 串行结构实现
  • 5.8 向量幅度精度的研究
  • 5.8.1 CORDIC向量幅度精度控制
  • 5.8.2 CORDIC向量幅度精度比较
  • 5.9 调用CORDIC块的模型实现
  • 5.10 CORDIC算法的HLS实现
  • 5.10.1 CORDIC算法的C++描述
  • 5.10.2 HLS转换设计
  • 5.10.3 优化设计
  • 第6章 离散傅里叶变换原理及实现
  • 6.1 模拟周期信号的分析：傅里叶级数
  • 6.2 模拟非周期信号的分析：傅里叶变换
  • 6.3 离散序列的分析：离散傅里叶变换
  • 6.3.1 离散傅里叶变换推导
  • 6.3.2 频率离散化推导
  • 6.3.3 DFT的窗效应
  • 6.4 短时傅里叶变换
  • 6.5 离散傅里叶变换的运算量
  • 6.6 离散傅里叶算法的模型实现
  • 6.6.1 系统模型结构
  • 6.6.2 分析复数乘法
  • 6.6.3 分析复数加法
  • 6.6.4 运行设计
  • 第7章 快速傅里叶变换原理及实现
  • 7.1 快速傅里叶变换的发展
  • 7.2 Danielson-Lanczos引理
  • 7.3 按时间抽取的基-2 FFT算法
  • 7.4 按频率抽取的基-2 FFT算法
  • 7.5 Cooley-Tuckey算法
  • 7.6 基-4和基-8的FFT算法
  • 7.7 FFT计算中的字长
  • 7.8 基于MATLAB的FFT的分析
  • 7.9 基于模型的FFT设计与实现
  • 7.10 基于IP核的FFT实现
  • 7.10.1 FFT IP库
  • 7.10.2 启动DSP Builder工具
  • 7.10.3 构建设计模型
  • 7.10.4 配置模型参数
  • 7.10.5 运行和分析仿真结果
  • 7.11 基于C和HLS的FFT建模与实现
  • 7.11.1 创建新的设计工程
  • 7.11.2 创建设计源文件
  • 7.11.3 设计编译和处理
  • 7.11.4 设计的高级综合
  • 7.11.5 添加循环展开用户策略
  • 7.11.6 添加存储器属性用户策略
  • 第8章 离散余弦变换原理及实现
  • 8.1 切比雪夫多项式
  • 8.2 DCT的起源和发展
  • 8.3 DCT和DFT的关系
  • 8.4 二维DCT变换原理
  • 8.4.1 二维DCT变换原理
  • 8.4.2 二维DCT实现方法
  • 8.5 二维DCT变换的HLS实现
  • 8.5.1 创建新的设计工程
  • 8.5.2 创建设计文件
  • 8.5.3 验证C++模型
  • 8.5.4 设计综合
  • 8.5.5 查看综合结果
  • 8.5.6 运行RTL仿真
  • 8.5.7 添加循环合并命令
  • 8.5.8 添加存储器属性命令
  • 8.5.9 添加循环展开命令
  • 第9章 FIR和IIR滤波器原理及实现
  • 9.1 模拟到数字滤波器的转换
  • 9.1.1 微分方程近似
  • 9.1.2 双线性交换
  • 9.2 数字滤波器的分类和应用
  • 9.3 FIR数字滤波器的原理和结构
  • 9.3.1 FIR数字滤波器的特性
  • 9.3.2 FIR滤波器的设计规则
  • 9.4 IIR数字滤波器的原理和结构
  • 9.4.1 IIR数字滤波器的原理
  • 9.4.2 IIR数字滤波器的模型
  • 9.4.3 IIR数字滤波器的z域分析
  • 9.4.4 IIR数字滤波器的性能及稳定性
  • 9.5 DA FIR数字滤波器的设计
  • 9.5.1 DA FIR数字滤波器的设计原理
  • 9.5.2 启动DSP Builder
  • 9.5.3 添加和配置信号源子系统
  • 9.5.4 添加和配置移位寄存器子系统
  • 9.5.5 添加和配置位选择子系统
  • 9.5.6 添加和配置查找表子系统
  • 9.5.7 添加和配置加法器子系统
  • 9.5.8 添加和配置缩放比例加法器子系统
  • 9.5.9 添加和配置系统控制模块
  • 9.6 串行MAC FIR数字滤波器的设计
  • 9.6.1 串行和并行MAC FIR数字滤波器的原理
  • 9.6.2 串行MAC FIR数字滤波器的结构
  • 9.6.3 串行MAC FIR数字滤波器设计要求
  • 9.6.4 12×8乘和累加器子系统的设计
  • 9.6.5 数据控制逻辑子系统设计
  • 9.6.6 地址生成器子系统的设计
  • 9.6.7 完整串行MAC FIR数字滤波器模型的设计
  • 9.7 基于FIR IP核的滤波器设计
  • 9.7.1 SingleRateFIR IP原理
  • 9.7.2 建立新的设计模型
  • 9.7.3 构建基于SingleRateFIR块的滤波器模型
  • 9.8 FIR数字滤波器的C++描述和HLS实现
  • 9.8.1 设计原理
  • 9.8.2 创建新的设计工程
  • 9.8.3 创建设计文件
  • 9.8.4 验证C++模型
  • 9.8.5 设计综合
  • 9.8.6 查看综合结果
  • 9.8.7 设计优化：添加存储器属性命令
  • 9.8.8 设计优化：添加循环展开命令
  • 9.9 基于模型的IIR滤波器设计
  • 9.9.1 Elliptic型IIR滤波器原理
  • 9.9.2 获取Elliptic型IIR滤波器的系数和特性
  • 9.9.3 建立新的设计模型
  • 9.9.4 构建Elliptic型IIR滤波器模型
  • 第10章 重定时信号流图原理及实现
  • 10.1 信号流图基本概念
  • 10.1.1 标准形式FIR信号流图
  • 10.1.2 关键路径和延迟
  • 10.2 割集重定时及规则
  • 10.2.1 割集重定时概念
  • 10.2.2 割集重定时规则1
  • 10.3 不同形式的FIR滤波器
  • 10.3.1 转置形式的FIR滤波器
  • 10.3.2 脉动形式的FIR滤波器
  • 10.3.3 包含流水线乘法器的脉动FIR滤波器
  • 10.3.4 FIR滤波器SFG乘法器流水线
  • 10.4 FIR滤波器构建块
  • 10.4.1 带加法器树的FIR滤波器
  • 10.4.2 加法器树的流水线
  • 10.4.3 对称FIR滤波器
  • 10.5 标准形式和脉动形式FIR滤波器的实现
  • 10.5.1 标准形式FIR滤波器模型的实现
  • 10.5.2 脉动形式FIR滤波器模型的实现（一）
  • 10.5.3 脉动形式FIR滤波器模型的实现（二）
  • 第11章 多速率信号处理原理及实现
  • 11.1 多速率信号处理的一些需求
  • 11.1.1 信号重构
  • 11.1.2 数字下变频
  • 11.1.3 子带处理
  • 11.1.4 提高分辨率
  • 11.2 多速率操作
  • 11.2.1 采样率转换
  • 11.2.2 多相技术
  • 11.2.3 高级重采样技术
  • 11.3 多速率信号处理的典型应用
  • 11.3.1 分析和合成滤波器
  • 11.3.2 通信系统的应用
  • 11.4 多相FIR滤波器的原理和实现
  • 11.4.1 FIR滤波器的分解
  • 11.4.2 Noble Identity
  • 11.4.3 多相抽取和插值的实现
  • 11.5 直接和多相插值器的设计
  • 11.5.1 直接插值器的设计
  • 11.5.2 多相插值器的设计
  • 11.6 直接和多相抽取器的设计
  • 11.6.1 直接抽取器的设计
  • 11.6.2 构建多相抽取器模型
  • 11.7 抽取和插值IP核原理和系统设计
  • 11.7.1 DecimatingFIR IP核原理和系统设计
  • 11.7.2 InterpolatingFIR IP核原理和系统设计
  • 第12章 多通道FIR滤波器原理及实现
  • 12.1 割集重定时规则2
  • 12.2 割集重定时规则2的应用
  • 12.2.1 通过共享SFG提高效率
  • 12.2.2 输入和输出多路复用
  • 12.2.3 三通道滤波器的例子
  • 12.3 多通道并行滤波器的实现
  • 12.3.1 多独立通道并行滤波器设计
  • 12.3.2 多共享通道并行滤波器设计
  • 12.4 多通道串行滤波器的实现
  • 第13章 其他类型数字滤波器原理及实现
  • 13.1 滑动平均滤波器原理及结构
  • 13.1.1 滑动平均一般原理
  • 13.1.2 8个权值滑动平均结构及特性
  • 13.1.3 9个权重滑动平均结构及特性
  • 13.1.4 滑动平均滤波器的转置结构
  • 13.2 微分器和积分器原理及特性
  • 13.2.1 微分器原理及特性
  • 13.2.2 积分器原理及特性
  • 13.3 积分梳状滤波器原理及特性
  • 13.4 中频调制信号产生和解调
  • 13.4.1 产生中频调制信号
  • 13.4.2 解调中频调制信号
  • 13.4.3 CIC提取基带信号
  • 13.4.4 CIC滤波器的衰减及修正
  • 13.5 CIC滤波器实现方法
  • 13.6 CIC滤波器位宽确定
  • 13.6.1 CIC抽取滤波器位宽确定
  • 13.6.2 CIC插值滤波器位宽确定
  • 13.7 CIC滤波器的锐化
  • 13.7.1 SCIC滤波器的特性
  • 13.7.2 ISOP滤波器的特性
  • 13.8 CIC滤波器的递归和非递归结构
  • 13.9 基于模型的CIC滤波器实现
  • 13.9.1 单级定点CIC滤波器的设计
  • 13.9.2 滑动平均滤波器的设计
  • 13.9.3 多级定点CIC滤波器的设计
  • 13.9.4 定点和浮点CIC多级滤波器的设计
  • 13.9.5 CIC抽取滤波器的设计
  • 13.9.6 CIC插值滤波器的设计
  • 13.10 DecimatingCIC和InterpolatingCIC IP核原理及应用
  • 13.10.1 DecimatingCIC IP核原理及应用
  • 13.10.2 InterpolatingCIC IP核原理及应用
  • 反侵权盗版声明
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出版方

电子工业出版社

电子工业出版社成立于1982年10月，是国务院独资、工信部直属的中央级科技与教育出版社，是专业的信息技术知识集成和服务提供商。经过三十多年的建设与发展，已成为一家以科技和教育出版、期刊、网络、行业支撑服务、数字出版、软件研发、软科学研究、职业培训和教育为核心业务的现代知识服务集团。出版物内容涵盖了电子信息技术的各个分支及工业技术、经济管理、科普与少儿、社科人文等领域，综合出版能力位居全国出版行业前列。