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DSP原理及应用——TMS320DM6437
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DSP原理及应用——TMS320DM6437

作者：伍永峰
出版社：西安电子科技大学出版社出版时间：2023-09-01
开本： 16开 页数： 356
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DSP原理及应用——TMS320DM6437 版权信息

DSP原理及应用——TMS320DM6437 本书特色

本书具有以下特点： (1) 以立德树人为根本，根据课程特点，挖掘课程蕴含的思政资源，把握课程思政与专业课教学的融合点、融合载体、融合方法，将思政教育与专业课教学深度融合、匹配互动，以便教师开展符合课程实际和专业特点的课程思政教育，使学生树立正确的人生观、世界观与价值观，实现知识与能力、创新与创业、理论与实践、科学性与价值性的辩证统一，铸就学生的工匠精神与科学精神。 (2) 遵循“夯实基础、拓宽口径、重视设计、突出综合、强化实践”的原则，以学生为中心，采用线上与线下相结合的方式，通过DSP技术及应用的理论课与实验课教学，对学生进行系统的专业理论与工程项目训练，培养学生的工程意识、工程素养、工程研究与工程创新能力。 (3) 以OBE(Outcome Based Education，成果导向教育)教学理念为基准，依据“新工科”人才培养目标的要求，立足于电子信息领域高素质人才培养，发挥实践需求引领、工程特色鲜明的优势，可有力支撑雷达探测、卫星导航、通信技术、图像处理、模式识别、人工智能、地震监测、家用电器、医疗设备、环境监测、汽车产业等研究方向。对于一些重点的分析方法、算法、设计方法等，书中给出了完整的MATLAB仿真，并对新技术条件下基于模型的DSP技术及应用系统的设计方法和基于模型的DSP系统C语言自动代码生成技术进行了详细讲解，注重应用现代技术条件和方法分析解决工程实际问题的综合能力的培养。 (4) 将每章的学习目标分为知识目标、能力目标和素质目标。全书总的知识目标要求是：掌握数字信号处理的算法与DSP实现、语音信号处理的算法与DSP实现、数字图像处理的算法与DSP实现、数字滤波器的设计与DSP实现、高速自动化控制系统的DSP实现等。总的能力目标要求是：通过理论课的学习，培养理论分析能力；通过进行综合实验，增强实际操作能力；通过解决通信系统、数字图像处理中的实际问题，提高工程应用能力。总的素质目标要求是：培养创新理念与创新精神；通过进行工程实践，培养工匠精神、科学精神等。 (5) 实验采用“3? ?2? ?3”的模式，即算法实验3个、设计性实验2个和探究性实验3个。算法实验的内容相对固定，主要考查学生对基本理论的理解和掌握情况；设计性实验主要是基于MATLAB、C语言的DSP技术及应用的程序设计、仿真与实现；探究性实验是从工程案例库中选取的，只给出工程背景和技术指标，按照工程项目的方式来组织和验收，例如，对于语音信号处理实验，教师给出一个复合信号，在对信号进行谱分析的基础上，要求学生自行设计实验，撰写实验方案，完成对信号的分离与提取，*终根据完成的难易度、参与度、完整性进行课程答辩评价。 (6) 充分汲取经典教材和课程改革的精华，根据当前DSP技术及应用的发展现状，系统、全面地阐述DSP技术及应用的理论知识，突出基本概念、基本原理、基本分析方法、实现方法和相关应用，满足多层次的教学需求。对于一些难以理解的问题，做出详尽而易于理解的解释；对于典型算法的实现方法，以传统的MATLAB仿真为切入点。 (7) 充分利用MATLAB语言在数字信号处理中的优势，采用三步教学方法：**步从讨论基本理论和算法开始；第二步给出一些MATLAB设计与计算实例；第三步用MATLAB推演讲解并*终完成DSP实现。开始教学时尽量提供详细的MATLAB源程序和详尽的注释，以便学生在计算机上验证这些例子。本书中所罗列的程序不一定是执行速度*快的，也不一定是*简洁的，但表达是相当清晰的。 (8) 内容设置能够满足多种讲授方法(如讨论法、任务驱动法、自主学习法)的需求。对于了解性内容居多的章节，以讨论法为主；对于工程实践性较强的问题，比如综合性设计实验，可采用任务驱动法，即教师给出工程背景和技术指标，学生在任务的驱动下进行实验设计，撰写实验方案，完成实验内容；根据新人才培养方案，由于课程学时压缩，针对大纲中要求了解或相对容易掌握的内容，学生可采用自主学习法进行学习。

DSP原理及应用——TMS320DM6437 内容简介

本书共9章，全面介绍了DSP芯片TMS320DM6437的硬件结构、指令系统、软件开发环境、程序优化方法、片内资源、外设接口及典型算法等，并给出了典型的数字信号处理算法的MATLAB设计与仿真以及基于TMS320DM6437的DSP程序开发实例，旨在使读者掌握DSP系统的设计与开发方法。本书每章末均配有习题，可供学习者进行自我检测。另外，本书配有微课视频、电子课件、习题解答、程序实例等教学辅助资料(详见出版社网站)，能够满足课堂讲授、课程实验和课程设计各个环节的教学需求。 本书在论述DSP原理及应用的同时，结合学科发展和应用领域变革，浓缩知识内容，构建知识体系，充分体现OBE(Outcome Based Education，成果导向教育)教学理念，努力做到理论与实践并重，注重工程实践能力的培养；根据课程特点，挖掘课程蕴含的思政资源，把握课程思政与专业课教学的融合方法，将思政教育与专业课教学深度融合、匹配互动，以便教师开展符合课程实际和专业特点的课程思政教育。 本书可作为普通高等学校电子信息类及相近专业的本科生或硕士研究生的教材，也可作为非电子信息类专业硕士研究生的教材，还可供相关专业工程技术人员参考。

DSP原理及应用——TMS320DM6437 目录

第1章 绪论 1 1.1 数字信号处理概述 2 1.1.1 算法研究 2 1.2.1 数字信号处理的实现 3 1.2 DSP芯片 4 1.2.1 DSP芯片的发展概况 5 1.2.2 DSP芯片的发展趋势 5 1.2.3 DSP芯片的特点 7 1.2.4 DSP芯片的分类 10 1.2.5 DSP芯片的应用 11 1.3 DSP系统 11 1.3.1 DSP系统的构成 11 1.3.2 DSP系统的设计流程 12 1.3.3 DSP系统中芯片的选择 13 1.4 TI公司DSP产品简介 15 1.4.1 TMS320C2000系列 15 1.4.2 TMS320C5000系列 16 1.4.3 TMS320C6000 系列 16 1.5 实验和程序实例 19 1.5.1 时域采样和频域采样的 MATLAB实现 19 1.5.2 基于ICETEK-DM6437-AF的信号 时域采样和频域采样的DSP实现 21 本章小结 30 习题1 30 第2章 TMS320DM6437的硬件结构 32 2.1 TMS320DM6437的基本结构 33 2.2 TMS320DM6437的DSP子系统结构 34 2.3 TMS320DM6437的CPU结构 35 2.3.1 CPU的组成 35 2.3.2 CPU的通用寄存器组 35 2.3.3 CPU的控制寄存器组 37 2.3.4 CPU的数据通路 38 2.4 TMS320DM6437的片内存储器 结构与数据访问 41 2.4.1 片内存储器的基本结构 41 2.4.2 存储器空间分配 42 2.4.3 片内一级程序存储器 43 2.4.4 片内一级数据存储器 44 2.4.5 片内二级存储器 46 2.4.6 数据访问 48 2.5 TMS320DM6437的视频处理子系统 49 2.5.1 视频处理前端 49 2.5.2 视频处理后端 51 2.6 TMS320DM6437的片内外设 52 2.7 TMS320DM6437的复位、中断和启动 55 2.7.1 复位 55 2.7.2 中断 55 2.7.3 启动 56 2.8 实验和程序实例 56 2.8.1 卷积的MATLAB实现 56 2.8.2 基于ICETEK-DM6437-AF的 卷积DSP实现 61 本章小结 67 习题2 67 第3章 ICETEK-DM6437-AF实验系统 69 3.1 ICETEK-DM6437-AF实验系统的组成 70 3.2 ICETEK-DM6437-AF实验系统的 硬件模块 70 3.2.1 CPU单元 71 3.2.2 电源模块 71 3.2.3 数字信号源 74 3.2.4 A/D 74 3.2.5 D/A 76 3.2.6 JTAG 77 3.2.7 USB转串口及XD100V2+仿真器 78 3.2.8 DM6437核CPU时钟 80 3.2.9 网络接口 82 3.2.10 其他 82 3.3 基于ICETEK-DM6437-AF的语音 信号处理 82 3.3.1 音频编解码芯片TLV320AIC33 简介 82 3.3.2 TLV320AIC33和TMS320DM6437 通信接口及模式 83 3.4 基于ICETEK-DM6437-AF的视频 ?信号处理 84 3.4.1 DSP视频处理系统概述 84 3.4.2 视频解码芯片TVP5146简介 85 3.5 实验和程序实例 87 3.5.1 FFT算法的基本思想 87 3.5.2 基于MATLAB的基2-FFT 算法的实现 93 3.5.3 基于TMS320DM6437的 基2-FFT算法的实现 95 本章小结 101 习题3 101 第4章 软件开发环境 104 4.1 DSP软件开发工具 105 4.1.1 CCS简介 105 4.1.2 CCS集成开发环境 107 4.1.3 代码生成工具 107 4.1.4 代码调试工具 109 4.2 CCS v5的安装与设置 111 4.2.1 CCS v5的安装 111 4.2.2 CCS v5的设置 116 4.3 CCS v5的使用 123 4.3.1 创建CCS工程项目 124 4.3.2 工程管理 125 4.3.3 调试功能 126 4.3.4 图形工具的使用 128 4.4 DSP/BIOS实时操作系统 130 4.4.1 DSP/BIOS概述 130 4.4.2 DSP/BIOS的组成 131 4.4.3 DSP/BIOS程序开发 133 4.5 实验和程序实例 134 4.5.1 IIR数字滤波器的MATLAB 设计与实现 134 4.5.2 基于ICETEK-DM6437-AF的 IIR数字滤波器的DSP实现 139 本章小结 144 习题4 144 第5章 TMS320C64x系列DSP的 C程序设计与优化 146 5.1 TMS320C64x系列DSP的 C/C++ 语言概述 147 5.2 TMS320C64x系列DSP的 C/C++语言程序设计基础 149 5.2.1 TMS320C64x系列C/C++ 程序结构 149 5.2.2 TMS320C64x系列C/C++ 语言关键字 151 5.2.3 pragma 伪指令 155 5.2.4 初始化静态变量和全局变量 158 5.3 运行时环境 159 5.3.1 存储器模型 159 5.3.2 中断处理 161 5.3.3 系统的初始化 162 5.4 DSP的C/C++ 代码优化 165 5.4.1 C/C++ 代码的优化流程 165 5.4.2 分析C代码的性能 166 5.4.3 选用C编译器提供的优化 选项优化 167 5.4.4 软件流水 168 5.4.5 使用内联函数 170 5.4.6 调整数据类型 171 5.4.7 基于Cache的程序优化 172 5.5 C语言与汇编语言混合编程 173 5.5.1 在C/C++ 语言中调用汇编 语言模块 173 5.5.2 用内嵌函数访问汇编语言 175 5.5.3 在C/C++?语言中嵌入汇编语言 175 5.5.4 在C/C++ 语言中访问汇编 语言变量 176 5.6 实验和程序实例 177 5.6.1 FIR数字滤波器的MATLAB 设计 177 5.6.2 基于DM6437的FIR滤波算法的 DSP实现 180 本章小结 185 习题5 185 第6章 TMS320DM6437的流水线与中断 188 6.1 流水线 189 6.1.1 流水线概述 189 6.1.2 流水线操作 189 6.1.3 各类指令的流水线执行 193 6.1.4 影响流水线性能的因素 194 6.2 DSP的中断系统 199 6.2.1 中断类型和优先级 199 6.2.2 中断服务表 200 6.2.3 中断服务取指包 201 6.2.4 中断控制寄存器 202 6.2.5 中断选择寄存器和外部中断 206 6.2.6 中断响应 207 6.3 实验和程序实例 208 6.3.1 基于MATLAB的音频信号 处理的流程 208 6.3.2 基于MATLAB的音频信号 处理的实现 210 6.3.3 基于ICETEK-DM6437-AF的 音频信号处理的实现 213 本章小结 220 习题6 220 第7章 增强型内存直接访问控制器 (EDMA3) 223 7.1 概述 224 7.2 EDMA3控制器 226 7.2.1 EDMA3控制器的组成 227 7.2.2 EDMA3通道控制器 (EDMA3_m_CC0)的工作流程 230 7.2.3 EDMA3同步事件 231 7.2.4 事件队列 232 7.3 EDMA3数据传输 233 7.3.1 EDMA3传输数据块定义 233 7.3.2 A-同步传输 234 7.3.3 AB-同步传输 235 7.4 参数RAM(PaRAM) 236 7.4.1 PaRAM 236 7.4.2 PaRAM参数集 237 7.4.3 通道选择项寄存器(OPT) 239 7.4.4 EDMA3的通道与PaRAM的 映射关系 241 7.4.5 传输示例 241 7.5 EDMA3的中断 243 7.5.1 EDMA3中断源 243 7.5.2 传输完成中断 244 7.5.3 错误中断 246 7.5.4 中断寄存器 247 7.6 快速DMA(QDMA) 249 7.7 实验和程序实例 251 7.7.1 图像中值滤波的MATLAB实现 251 7.7.2 图像中值滤波的DSP实现 253 本章小结 261 习题7 261 第8章 主机接口(HPI)与多通道缓冲 串口(McBSP) 263 8.1 主机接口(HPI) 264 8.1.1 HPI概述 264 8.1.2 HPI的结构 265 8.1.3 HPI引脚与接口信号 266 8.1.4 HPI的读/写时序 268 8.1.5 HPI的操作 270 8.1.6 HPI寄存器 273 8.1.7 HPI的中断 276 8.2 多通道缓冲串口(McBSP) 276 8.2.1 McBSP概述 276 8.2.2 McBSP结构与接口 277 8.2.3 McBSP寄存器 278 8.2.4 McBSP数据传输 279 8.2.5 McBSP的标准操作 281 8.2.6 μ-律/A-律压扩硬件操作 283 8.2.7 McBSP的SPI协议 284 8.2.8 McBSP引脚作为通用I/O引脚 286 8.3 实验和程序实例 287 8.3.1 图像锐化的MATLAB实现 287 8.3.2 图像锐化的DSP实现 292 本章小结 299 习题8 300 第9章 通用输入/输出接口(GPIO)与 定时器 302 9.1 通用输入/输出接口(GPIO) 303 9.1.1 GPIO概述 303 9.1.2 GPIO功能 304 9.1.3 中断和EDMA事件产生 306 9.1.4 GPIO寄存器 307 9.2 定时器 322 9.2.1 定时器概述 322 9.2.2 定时器工作模式控制 324 9.2.3 定时器寄存器 327 9.3 实验和程序实例——直流电动机 控制实验 333 本章小结 342 习题9 343 参考文献 345
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DSP原理及应用——TMS320DM6437 相关资料

本书具有以下特点： (1) 以立德树人为根本，根据课程特点，挖掘课程蕴含的思政资源，把握课程思政与专业课教学的融合点、融合载体、融合方法，将思政教育与专业课教学深度融合、匹配互动，以便教师开展符合课程实际和专业特点的课程思政教育，使学生树立正确的人生观、世界观与价值观，实现知识与能力、创新与创业、理论与实践、科学性与价值性的辩证统一，铸就学生的工匠精神与科学精神。 (2) 遵循“夯实基础、拓宽口径、重视设计、突出综合、强化实践”的原则，以学生为中心，采用线上与线下相结合的方式，通过DSP技术及应用的理论课与实验课教学，对学生进行系统的专业理论与工程项目训练，培养学生的工程意识、工程素养、工程研究与工程创新能力。 (3) 以OBE(Outcome Based Education，成果导向教育)教学理念为基准，依据“新工科”人才培养目标的要求，立足于电子信息领域高素质人才培养，发挥实践需求引领、工程特色鲜明的优势，可有力支撑雷达探测、卫星导航、通信技术、图像处理、模式识别、人工智能、地震监测、家用电器、医疗设备、环境监测、汽车产业等研究方向。对于一些重点的分析方法、算法、设计方法等，书中给出了完整的MATLAB仿真，并对新技术条件下基于模型的DSP技术及应用系统的设计方法和基于模型的DSP系统C语言自动代码生成技术进行了详细讲解，注重应用现代技术条件和方法分析解决工程实际问题的综合能力的培养。 (4) 将每章的学习目标分为知识目标、能力目标和素质目标。全书总的知识目标要求是：掌握数字信号处理的算法与DSP实现、语音信号处理的算法与DSP实现、数字图像处理的算法与DSP实现、数字滤波器的设计与DSP实现、高速自动化控制系统的DSP实现等。总的能力目标要求是：通过理论课的学习，培养理论分析能力；通过进行综合实验，增强实际操作能力；通过解决通信系统、数字图像处理中的实际问题，提高工程应用能力。总的素质目标要求是：培养创新理念与创新精神；通过进行工程实践，培养工匠精神、科学精神等。 (5) 实验采用“3? ?2? ?3”的模式，即算法实验3个、设计性实验2个和探究性实验3个。算法实验的内容相对固定，主要考查学生对基本理论的理解和掌握情况；设计性实验主要是基于MATLAB、C语言的DSP技术及应用的程序设计、仿真与实现；探究性实验是从工程案例库中选取的，只给出工程背景和技术指标，按照工程项目的方式来组织和验收，例如，对于语音信号处理实验，教师给出一个复合信号，在对信号进行谱分析的基础上，要求学生自行设计实验，撰写实验方案，完成对信号的分离与提取，最终根据完成的难易度、参与度、完整性进行课程答辩评价。 (6) 充分汲取经典教材和课程改革的精华，根据当前DSP技术及应用的发展现状，系统、全面地阐述DSP技术及应用的理论知识，突出基本概念、基本原理、基本分析方法、实现方法和相关应用，满足多层次的教学需求。对于一些难以理解的问题，做出详尽而易于理解的解释；对于典型算法的实现方法，以传统的MATLAB仿真为切入点。 (7) 充分利用MATLAB语言在数字信号处理中的优势，采用三步教学方法：第一步从讨论基本理论和算法开始；第二步给出一些MATLAB设计与计算实例；第三步用MATLAB推演讲解并最终完成DSP实现。开始教学时尽量提供详细的MATLAB源程序和详尽的注释，以便学生在计算机上验证这些例子。本书中所罗列的程序不一定是执行速度最快的，也不一定是最简洁的，但表达是相当清晰的。 (8) 内容设置能够满足多种讲授方法(如讨论法、任务驱动法、自主学习法)的需求。对于了解性内容居多的章节，以讨论法为主；对于工程实践性较强的问题，比如综合性设计实验，可采用任务驱动法，即教师给出工程背景和技术指标，学生在任务的驱动下进行实验设计，撰写实验方案，完成实验内容；根据新人才培养方案，由于课程学时压缩，针对大纲中要求了解或相对容易掌握的内容，学生可采用自主学习法进行学习。

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