DSP控制工程技术应用

　　内容简介目录 本书对DSP控制器及其相关编程基础知识和在电子电路设计中的应用进行了详细全面的介绍。包括DSP的概念，DSP控制器的结构、实现，DSP控制器的片上外设，DSP控制器的简单应用，DSP控制器的应用实例和优化设计等内容。本书内容共分为13章。第1章至第3章介绍了DSP处理器的概念、最新发展、特点、技术应用和技术展望；信号与系统的基本概念问题；DSP设计过程中的几个变换等基础问题。第4章至第6章讲述了DSP控制器的概况、结构和控制器的实现。第7章至第8章介绍了DSP控制器的编程实现，如何用程序实现DSP控制器，以及对一些简单命令的设计执行。第9章比较系统地介绍了DSP控制器的简单应用，主要从程序实现方面讲述DSP控制器的设计。第10章讲述了DSP设计的优化。本书最后几章着重讲述了DSP控制器的开发，结合一些实例研究DSP设计开发过程中的相关问题。本书适合高等院校电力电子、自动控制、电气工程等专业的高年级本科生阅读，也可供从事DSP技术研究和开发的科研人员和工程技术人员参考阅读。在过去短短的二十来年里，DSP控制器的性能得到了很大改善，软件和开发工具也得到相应的发展，价格却大幅度地下降，从而得到越来越广泛的应用。通信领域（移动通信的交换设备、基站和手机，网络的路由和交换设备，智能天线，软件无线电，IP电话等），雷达和声呐系统，巡航导弹、灵巧炸弹及各种武器系统，自动测试系统，医疗诊断设备（CT、核磁共振、B超等），计算机及其外设，消费类电子设备（VCD、DVD、HDTV、机顶盒、MP3、家庭影院系统、数字照相机和摄像机等），机器人及各种自动控制系统等，应用范围不胜枚举。近几年迅速发展的系统集成芯片（SoC，SystemOnChip），大多以DSPcore和MCUcore为核心。因此，DSP技术已经成为集成电路设计的核心技术之一。由此可见，社会的发展和技术的进步，已经将DSP技术从一门很专门的学科，推进成极为活跃并广为人知的前沿技术。广大学生和工程技术人员学习DSP技术的热情空前高涨，迫切需要有关的最新教材和技术资料。传统的数字信号处理课程，大多只讨论算法的理论及其推导，较少涉及实现方法及相关的软硬件技术，这和产业界的要求相去较远。国内外的教育界都在就此寻求改革的途径。目前，主要是沿着两条途径：一是使用MATLAB等工具软件，对数字信号处理的算法进行软件仿真；二是引入已经被工程界广泛使用的DSP器件，指导学生完成数字信号处理算法的实现，特别是实时（RealTime）实现。近年来，DSP技术在我国也得到了很好的发展。在科学技术研究和产品开发中，DSP技术都得到了广泛的应用，并取得了丰硕的成果。反映在教育上，越来越多的高校开设了有关的课程和实验，编写和出版了一批质量很好的专著和教材。但是，随着DSP技术应用的广泛和深入，产业界、教师和学生对有关课程及其教材的要求也越来越高。一方面，要求反映有关技术和产品的最新进展；另一方面，要求对算法和DSP器件的选择，以及系统的设计和实现等进行指导。我们编写本套书就是为了满足教育和产业市场的这种需求。本书假定读者已具有初步的电子线路设计基础和能力，并了解单片机编程语言。对DSP有初步了解的读者，阅读本书之后将会产生一定的效果。读者在阅读本书的某些章节时，必须事先分别对单片机、电子线路设计和DSP简单设计有充分的了解。本书是DSP控制器设计的中高级读本，实用性强是本书的一个鲜明特色。书中通过大量实例介绍了DSP控制器的基本内容和结构以及利用程序进行实际应用设计的方法，而且它对实际数字系统设计也有帮助。本书中使用普通的术语介绍DSP控制器的语法和语义，而较少使用语言正式定义的专业术语。本书试图对DSP控制器进行完整的讨论，但只限于讨论DSP控制器中最常用的设计方法和设计范例。在本书的编写过程中，作者参考了TI公司及其第三方公司提供的大量技术文档以及国内一些优秀的电动机控制方面的资料，在此谨向这些资料的作者表示诚挚的谢意。本书是在一些DSP研究专家及学者的大力支持下编写的，编辑们为此付出了艰辛的劳动。我们对他们的敬业精神和出色的工作表示由衷的敬意和感谢。由于作者水平有限，加之时间仓促，书中难免存在错误和不足，敬请广大读者批评指正。编者 第1章DSP技术展望1.1DSP概述1.2DSP的发展1.3DSP的特点1.4DSP技术应用1.5DSP技术展望..1.6DSP与单片机的关系1.7DSP应用的结构1.7.1核心的种类1.7.2其他性能综述1.8实时操作系统（RTOS）与DSP应用的结合1.8.1用于嵌入式微处理器的传统的实时多任务操作系统1.8.2RTOS与DSP结合第2章信号与系统2.1信号2.2系统2.3离散时间信号2.4离散时间系统2.5常系数线性差分方程第3章几个变换3.1Z变换3.1.1Z变换的定义3.1.2Z变换的收敛域ROC3.1.3常用序列及其2变换3.1.4Z变换的性质3.1.5逆z变换3.1.6单边Z变换及双、单边Z变换的应用场合3.1.7离散时间系统3.2快速傅里叶变换3.2.1概述3.2.2FFT算法3.2.3分裂基算法3.2.4编写FFT程序3.3离散傅里叶变换3.3.1傅里叶变换的几种可能形式3.3.2DPT的推导3.3.3DFT及IDFT的定义3.3.4离散谱的性质.3.3.5DFT总结3.3.6DPT性质第4章DSP控制器4.1TMS320x24x系列DSP控制器4.1.1概述4.1.2TMS320C240／TMS320F240的结构和特点4.1.3TMS320C242／TMS320F241／TMS320F2434.1.4TMS320Lx240x.系列4.2DSP控制器的内核4.2.1x24x系列DSP控制器概述4.2.2中央处理单元4.3存储器4.3.1存储器和FO概述4.3.2片上RAM4.3.3片上ROM和FlashEEPROM4.3.4程序存储器4.3.5局部数据存储器4.3.6全局数据存储器4.3.7I／O空间4.3.8等待状态发生器第5章DSP控制器结构5.1DSP控制系统的配置5.1.1DSP控制器的类型5.1.2DSP控制器的特点5.1‘.3DSP系统的配置方法5.2DSP硬件结构5.2.1乘法器5.2.2乘加器（MAC）5.2.3算术逻辑单元（ALU）5.2.4移位器5.2.5数据地址发生器（DAG）5.2.6程序定序器5.2.7DSP的存储器5.3DSP控制器实例分析5.3.1算术运算5.3.2数据寻址5.3.3指定定序5.3.4汇编程序实例第6章DSP控制器的实现61概述6.2DSP的软件实现6.2.1FFT的实现6.2.2数字滤波器的实现63数字信号处理的硬件实现6.3.1专用信号处理器6.3.2通用信号处理器64数字信号处理器的基本结构与超大规模集成（VLSl）6.4.1微处理器信号处理器6.4.2位片式信号处理器6.4.3单片信号处理器6.4.4多处理器信号处理系统6.4.5VLSI阵列处理器第7章DSP控制器的编程71可编程DSP芯片7..1.1DSP芯片7.1.2DSP芯片的发展7.1.3DSP芯片的分类7.1.4DSP芯片的选择7.1.5DSP芯片的应用7.2DSP汇编语言程序设计7.3x24x系列DSP控制器的指令系统和系统开发工具7.3.1程序地址的产生7.3.2硬件堆栈7.3.3微堆栈；7.4程序跳转和子程序调用的执行7.4.1程序的无条件执行7.4.2操作条件7.4.3程序的条件执行75汇编语言指令7.5.1汇编代码的格式7.5.2汇编语言指令集7.6PID控制的编程实现7.6.1PID控制器简介7.6.2数字PID控制算法7.6.3数字PID控制器的汇编主程序第8章DSP控制器的片上外设8.1片内锁相环（PLL）8.1.1概述.8.1.2PLL时钟操作8.1.3控制寄存器8.1.4低功耗模式概述8.1.5低功耗模式的设置和退出8.1.6低功耗方式操作总结8.2数字I／O端口8.3模拟数字转换器8.3.1模拟数字转换模块的操作8.3.2控制寄存器8.4CAN控制器模块8.4.1概述8.4.2关于CAN总线的简单讨论8.4.3控制／状态寄存器和Mailbox8.4.4数据包及信箱控制寄存器8.4.5对信箱的访问8.4.6远程帧的处理8.4.7接收过滤器8.4.8CAN模块的控制寄存器8.4.9CAN模块的状态寄存器8.4.10中断逻辑8.4.11CAN模块的初始化第9章DSP控制器的简单应用9.1控制带串行端口的正弦波形发生器9.1.1简介9.1.2SCI模块9.1.3发送过程9.1.4频率操作9.1.5相位操作9.1.6振幅操作9.1.7源程序9.2用SPI实现点对点通信9.2.1简介9.2.2SPI模块和CPU的内部接口9.2.3SPI中断9.2.4中断示例9.2.5接口拓扑9.2.6实际应用9.2.7程序模块9.3用CAN模块建立现场总线系统9.3.1简介9.3.2片载CAN模块9.3.3初始化CAN模块9.3.4发送消息9.3.5接收消息9.3.6实际应用第10章DSP优化设计10.1DSP的优化设计10.1.1总体优化10.1.2算法设计的优化10.1.3程序设计的优化10.2用DSP实现单边带调制解调10.2.1滤波器法10.2.2Hartley法10.2.3Weaver方法10.2.4三种算法的分析研究及比较第11章DSP芯片的定点运算11.1数的定标11.2高级语言：从浮点到定点11.2.1~u法／减法运算的C语言定点模拟11.2.2乘法运算的C语言定点模拟11.2.3除法运算的C语言定点模拟11.2.4程序变量的Q值确定11.2.5浮点至定点变换的C程序举例11.3DSP定点算术运算11.3.1定点乘法11.3.2定点加法11.3.3定点除法11.4非线性运算的定点快速实现第12章DSP控制器开发12.1DSP控制器的开发12.1.1开发环境12.1.2DSP控制器专用开发系统12.1.3C语言下的开发过程12.1.4开发工具的使用12.2DSP实时多任务操作系统12.2.1实时多任务操作系统的基本概念12.2.2SPOX实时操作系统12.2.3多媒体运行环境12.3DSP控制器算法12.3.1FIR滤波器的程序实现12.3.2FIR滤波器的程序实现12.3.3FFT算法的程序设计第13章DSP控制系统应用13.1嵌入式PID伺服电机系统13.1.1概述13.1.2PD算法原理13.1.3系统设计13.1.4系统的实现13.2脑电图的抗干扰测量13.2.1概述13.2.2抵消OA干扰的原理13.2.3自适应算法13.2.4矩阵分解的LID算法13.2.5实时OA抵消系统附录1控制带串行端口的正弦波形发生器的源程序附录2用SPI实现点对点通信的源程序附录3用CAN模块建立现场总线系统的源程序参考文献

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