数字信号处理的FPGA实现(第4版)

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数字信号处理的FPGA实现(第4版)

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ISBN: 9787302469117
作者: (德)烏韋·邁耶-貝斯
出版社: 清华大学出版社
发行时间: 2017 -1
语言: 中文
装订: Paperback
价格: 1008 NTD

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(德)烏韋·邁耶-貝斯   

简介

FPGA正在掀起一场数字信号处理的变革。本书旨在讲解前端数字信号处理算法的高效实现。首先概述了当前的FPGA技术、器件以及用于设计*先进DSP系统的工具。第1章的案例研究是40多个设计示例的基础。随后几章阐述了计算机算法的概念、理论、FIR和IIR滤波器的实现、多抽样率数字信号系统、DFT和FFT算法、未来很可能实现的高级算法以及自适应滤波器等。每一章都包含练习。附录中给出了Verilog源代码和术语。

◆超过10个使用VHDL和Verilog设计的新的系统级案例研究

◆新增一章专门介绍图像和视频处理

◆更新后的AlteraQuartus和全新的ModelSim仿真工具

◆XilinxAtlys板卡和ISIM仿真支持

◆有符号定点数和浮点数IEEE库示例

◆概述并行全通IIR滤波器设计

◆CA和PCA系统级设计

◆MP3和ADPCM的语音和音频编码

contents

第1章 緒論11.1數字信號處理技術概述11.2FPGA技術21.2.1按顆粒度分類31.2.2按技術分類61.2.3FPL的基准71.3DSP的技術要求111.4設計實現131.4.1FPGA的結構171.4.2Altera EP4CE115F29C7211.4.3案例研究:頻率合成器271.4.4用知識產權內核進行設計341.5練習39第2章 計算機算法532.1計算機算法概述532.2數字表示法532.2.1定點數542.2.2非傳統定點數572.2.3浮點數682.3二進制加法器712.3.1流水線加法器742.3.2模加法器772.4二進制乘法器782.5二進制除法器842.5.1線性收斂的除法算法852.5.2快速除法器的設計902.5.3陣列除法器952.6定點算法的實現962.7浮點算法的實現982.7.1定點數到浮點數的格式轉換982.7.2浮點數到定點數的格式轉換992.7.3浮點數乘法1002.7.4浮點數加法1012.7.5浮點數除法1032.7.6浮點數倒數1042.7.7浮點操作集成1052.7.8浮點數合成結果1092.8MAC與SOP1112.8.1分布式算法基礎1122.8.2有符號的DA系統1142.8.3改進的DA解決方案1152.9利用CORDIC計算特殊函數1172.10用MAC調用計算特殊函數1252.10.1切比雪夫逼近1252.10.2三角函數的逼近1272.10.3指數函數和對數函數的逼近1352.10.4平方根函數的逼近1412.11快速幅度逼近147練習150第3章 FIR數字濾波器1633.1數字濾波器概述1633.2FIR理論1633.2.1具有轉置結構的FIR濾波器1643.2.2FIR濾波器的對稱性1673.2.3線性相位FIR濾波器1683.3設計FIR濾波器1693.3.1直接窗函數設計方法1703.3.2等波紋設計方法1723.4常系數FIR設計1743.4.1直接FIR設計1743.4.2具有轉置結構的FIR濾波器1783.4.3采用分布式算法的FIR濾波器1833.4.4IP內核FIR濾波器設計1933.4.5基於DA和基於RAG的FIR濾波器的比較1963.5練習197第4章 IIR數字濾波器2054.1IIR數字濾波器概述2054.2IIR理論2084.3IIR系數的計算2104.4IIR濾波器的實現2134.4.1有限字長效應2164.4.2濾波器增益系數的優化2174.5快速IIR濾波器2184.5.1時域交叉2184.5.2群集和分散預測的流水線技術2204.5.3IIR抽取器設計2224.5.4並行處理2234.5.5采用RNS的IIR設計2264.6窄帶IIR濾波器2264.6.1窄帶設計示例2274.6.2級聯二階系統窄帶濾波器設計2344.6.3並聯二階系統窄帶濾波器設計2374.6.4窄帶IIR濾波器的網格濾波器設計2444.6.5窄帶IIR濾波器的波形數字濾波器設計2514.7窄帶IIR濾波器的全通濾波器設計2574.7.1窄帶IIR濾波器的全通波形數字濾波器設計2594.7.2窄帶IIR濾波器的全通網格設計2634.7.3窄帶濾波器的全通直接型設計2634.7.4窄帶濾波器的全通級聯雙二階設計2634.7.5窄帶濾波器的全通並行雙二階設計2634.8練習267第5章 多級信號處理2735.1抽取和插值2735.1.1Noble恆等式2755.1.2用有理數因子進行采樣速率轉換2765.2多相分解2765.2.1遞歸IIR抽取器2815.2.2快速FIR濾波器2815.3Hogenauer CIC濾波器2845.3.1單級CIC案例研究2845.3.2多級CIC濾波器理論2875.3.3幅值與混疊畸變2915.3.4Hogenaur「剪除」理論2935.3.5CICRNS設計2985.3.6CIC補償濾波器設計3005.4多級抽取器3025.5作為通頻帶抽取器的頻率采樣濾波器3055.6任意采樣速率轉換器的設計3085.6.1分數延遲速率變換3115.6.2多項式分數延遲設計3185.6.3基於B樣條的分數速率變換器3245.6.4MOMS分數速率變換器3285.7濾波器組3355.7.1均勻DFT濾波器組3365.7.2雙通道濾波器組3395.7.3實現雙通道濾波器組3445.8小波3535.8.1離散小波變換3555.8.2離散小波變換的應用3585.9練習366第6章 傅立葉變換3736.1傅立葉變換概述3736.2離散傅立葉變換算法3746.2.1用DFT近似傅立葉變換3746.2.2DFT的性質3766.2.3Goertzel算法3786.2.4Bluestein Chirp—z變換3796.2.5Rader算法3826.2.6Winograd DFT算法3886.3快速傅立葉變換算法3906.3.1Cooley—Tukey FFT算法3916.3.2Good—Thomas FFT算法4016.3.3Winograd FFT算法4046.3.4DFT和FFT算法的比較4076.3.5IP內核FFT設計4096.4與傅立葉相關的變換4136.4.1利用DFT計算DCT4146.4.2快速直接DCT實現4156.5練習417第7章 通信系統4277.1差錯控制和加密技術4277.1.1編碼理論的基本概念4287.1.2分組碼4327.1.3卷積碼4367.1.4FPGA的加密算法4437.2調制和解調4577.2.1基本的調制概念4577.2.2非相干解調4627.2.3相干解調4677.3練習474第8章 自適應系統4798.1自適應系統的應用4798.1.1干擾消除4808.1.2預測4808.1.3反演模擬4818.1.4系統辨識4818.2最優估計技術4828.3Widrow—Hoff最小二乘法算法4888.3.1學習曲線4948.3.2標准化LMS(NLMS)4968.4變換域LMS算法4988.4.1快速卷積技術4988.4.2應用正交變換4998.5LMS算法的實現5028.5.1量化效應5028.5.2LMS算法的FPGA設計5038.5.3流水線LMS濾波器5058.5.4轉置形式的LMS濾波器5078.5.5DLMS算法的設計5078.5.6應用Signum函數的LMS設計5118.6遞歸最小二乘法算法5138.6.1有限記憶的RLS算法5168.6.2快速RLS算法的卡爾曼實現5188.6.3快速后驗卡爾曼RLS算法5238.7LMS和RLS的參數比較5238.8主成分分析(PCA)5248.8.1主成分分析的計算5278.8.2Sanger GHA PCA的實現5318.9獨立成分分析(ICA)5358.9.1白噪聲化和正交化5388.9.2獨立成分分析算法5388.9.3EASIICA算法的實現5398.9.4備選BSS算法5448.10語音和音頻信號編碼5458.10.1A律和μ律編碼5468.10.2線性和自適應PCM編碼5508.10.3模型化編碼:LPC—10e方法5568.10.4MPEG音頻編碼方法5578.11練習558第9章 微處理器設計5659.1微處理器設計概述5659.2微處理器的發展史5669.2.1多功能微處理器簡史5669.2.2RISC微處理器簡史5689.2.3PDSP簡史5689.3指令集設計5709.3.1尋址模式5719.3.2數據流:零地址、單地址、二地址和三地址設計5779.3.3寄存器文件和存儲器體系結構5819.3.4操作支持5869.3.5下一次操作的定位5889.4軟件工具5889.4.1詞法分析5899.4.2分析程序的開發5999.5FPGA微處理器內核6099.5.1硬內核微處理器6109.5.2軟內核微處理器6169.6案例研究6269.6.1T—RISC棧處理器6269.6.2LISA小波處理器的設計6329.6.3Nios自定義指令設計6479.7練習653第10章 圖像和視頻處理66510.1圖像和視頻處理概述66510.1.1圖像格式66610.1.2基本圖像處理操作67110.2案例研究1:HDL中的邊緣檢測67310.2.1二維HDL濾波器設計67610.2.2圖像系統設計67710.2.3VGA邊緣檢測系統的組裝67910.3案例研究2:使用圖像處理庫進行中值濾波69110.3.1中值濾波器69210.3.2HDL中的中值濾波器69310.3.3Nios中值濾波圖像處理系統69510.3.4SW中的中值濾波器69710.4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70110.4.1運動檢測70210.4.2ME協處理器設計70310.4.3視頻壓縮標准706練習708附錄A設計實例的Verilog源代碼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術語匯編799參考文獻809

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