XilinxFPGA数字信号处理系统设计指南(从HDL\Simulink到HLS的实现)/电子系统EDA新技术9787121347474
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作者编者:何宾//张艳辉
出版社电子工业
ISBN9787121347474
出版时间2019-01
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货号30441420
上书时间2024-11-30
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作者简介
何宾，任教于北京化工大学信息学院，长期从事电子设计自动化方面的教学和科研工作，与全球多家知名的半导体厂商和EDA工具厂商大学计划保持紧密合作。目前已经出版EDA方面的著作共20余部，内容涵盖电路仿真、电路设计、FPGA、单片机、嵌入式系统等。典型的代表作有《XilinxFPGA设计权威指南》《XilinxAllProgrammableZynq-7000SoC设计指南》《AltiumDesigner13.0电路设计、仿真与验证权威指南》《XilinxFPGA数字设计-从门级到行为级的双重描述》《XilinxFPGA数字信号处理权威指南-从HDL、模型到C的描述》《模拟与数字系统协同设计权威指南-Cypress集成开发环境》。
目录
第一篇数字信号处理系统的组成和实现方法
第1章信号处理理论基础
11信号定义和分类
12信号增益与衰减
13信号失真与测量
131放大器失真
132信号谐波失真
133谐波失真测量
14噪声及其处理方法
141噪声的定义和表示
142固有噪声电平
143噪声/失真链
144信噪比定义和表示
145信号的提取方法
15模拟信号及其处理方法
151模拟I/O信号的处理
152模拟通信信号的处理
16数字信号处理的关键问题
161数字信号处理系统结构
162信号调理的方法
163模数转换器ADC及量化效应
164数模转换器(DAC)及信号重建
165SFDR的定义和测量
17通信信号软件处理方法
171软件无线电的定义
172中频软件无线电实现
173信道化处理
174基站软件无线电接收机
175SR采样技术
176直接数字下变频
177带通采样失败的解决
第2章数字信号处理实现方法
21数字信号处理技术概念
211数字信号处理技术的发展
212数字信号处理算法的分类
213数字信号处理实现方法
22基于DSP的数字信号处理实现方法
221DSP的结构和流水线
222DSP的运行代码和性能
23基于FPGA的数字信号处理实现方法
231FPGA原理
232FPGA的逻辑资源
233FPGA实现数字信号处理的优势
234FPGA的最新发展
24FPGA执行数字信号处理的一些关键问题
241关键路径
242流水线
243延迟
244加法器
245乘法器
246并行/串行
247溢出的处理
25高性能信号处理的难点和技巧
251设计目标
252实现成本
253设计优化
第3章数值的表示和运算
31整数的表示方法
311二进制原码格式
312二进制反码格式
313二进制补码格式
32整数加法运算的HDL描述
321无符号整数加法运算的HDL描述
322有符号整数加法运算的HDL描述
33整数减法运算的HDL描述
331无符号整数减法运算的HDL描述
332有符号整数减法运算的HDL描述
34整数乘法运算的HDL描述
341无符号整数乘法运算的HDL描述
342有符号整数乘法运算的HDL描述
35整数除法运算的HDL描述
351无符号整数除法运算的HDL描述
352有符号整数除法运算的HDL描述
36定点数的表示方法
361定点数的格式
362定点量化
363归一化处理
364小数部分截断
365一种不同的表示方法――Trounding
366定点数运算的HDL描述库
37定点数加法运算的HDL描述
371无符号定点数加法运算的HDL描述
372有符号定点数加法运算的HDL描述
38定点数减法运算的HDL描述
381无符号定点数减法运算的HDL描述
382有符号定点数减法运算的HDL描述
39定点数乘法运算的HDL描述
391无符号定点数乘法运算的HDL描述
392有符号定点数乘法运算的HDL描述
310定点数除法运算的HDL描述
3101无符号定点数除法运算的HDL描述
3102有符号定点数除法运算的HDL描述
311浮点数的表示方法
3111浮点数的格式
3112浮点数的短指数表示
312浮点数运算的HDL描述
3121单精度浮点数加法运算的HDL描述
3122单精度浮点数减法运算的HDL描述
3123单精度浮点数乘法运算的HDL描述
3124单精度浮点数除法运算的HDL描述
第4章基于FPGA的数字信号处理的基本流程
41FPGA模型的设计模块
411Xilinx Blockset
412Xilinx Reference Blockset
42配置System Generator环境
43信号处理模型的构建与实现
431信号模型的构建
432模型参数的设置
433信号处理模型的仿真
434生成模型子系统
435模型HDL代码的生成
436打开生成设计文件并仿真
437协同仿真的配置与实现
438生成IP核
44编译MATLAB到FPGA
441模型的设计原理
442系统模型的建立
443系统模型的仿真
45高级综合工具HLS概述
451HLS的特性
452调度和绑定
453提取控制逻辑和I/O端口
46使用HLS实现两个矩阵相乘运算
461设计矩阵相乘模型
462添加C测试文件
463运行和调试C工程
464设计综合
465查看生成的数据处理图
466对设计执行RTL级仿真
467设计优化
468对优化后的设计执行RTL级仿真
47基于Model Composer的DSP模型构建
471Model Composer工具概述
472打开Model Composer工具
473创建一个矩阵运算实现模型
474修改设计中模块的参数
475执行仿真并分析结果
476产生输出
48在Model Composer导入C/C++代码作为定制模块
481建立C/C++代码
482将代码导入Model Composer
483将定制库添加到库浏览器中
第二篇数字信号处理的基本理论和FPGA实现方法
第5章CORDIC算法的原理与实现
51CORDIC算法原理
511圆坐标系旋转
512线性坐标系旋转
513双曲线坐标系旋转
514CORDIC算法通用表达式
52CORDIC循环和非循环结构硬件实现原理
521CORDIC循环结构的原理和实现方法
522CORDIC非循环结构的实现原理
523实现CORDIC非循环的流水线结构
53向量幅度的计算
54CORDIC算法的性能分析
541迭代次数对精度的影响
542总量化误差的确定
543近似误差的分析
544舍入误差的分析
545有效位deff的估算
546预测与仿真
55CORDIC算法的原理和实现方法
551CORDIC算法的收敛性
552CORDIC象限映射的实现
553向量模式下CORDIC迭代的实现
554旋转模式下CORDIC迭代的实现
56CORDIC子系统的设计
561CORDIC单元的设计
562参数化CORDIC单元
563旋转后标定的实现
564旋转后的象限解映射
57圆坐标系算术功能的设计
571反正切的实现
572正弦和余弦的实现
573向量幅度的计算
58流水线技术的CORDIC实现
581带有流水线并行阵列的实现
582串行结构的实现
583比较并行和串行的实现
59向量幅值精度的研究
591CORDIC向量幅度：设计任务
592验证计算精度
第6章离散傅里叶变换的原理与实现
61模拟周期信号的分析――傅里叶级数
62模拟非周期信号的分析――傅里叶变换
63离散序列的分析――离散傅里叶变换
631离散傅里叶变换推导
632频率离散化推导
633DFT的窗效应
64短时傅里叶变换
65离散傅里叶变换的运算量
66离散傅里叶算法的模型实现
661分析复数乘法的实现方法
662分析复数加法的实现方法
663运行设计
第7章快速傅里叶变换的原理与实现
71快速傅里叶变换的发展
72Danielson-Lanczos引理
73按时间抽取的基2 FFT算法
74按频率抽取的基2 FFT算法
75Cooley-Tuckey算法
76基4和基8的FFT算法
77FFT计算中的字长
78基于MATLAB的FFT分析
79基于模型的FFT设计与实现
710基于IP核的FFT实现
7101构建频谱分析模型
7102配置模型参数
7103设置仿真参数
7104运行和分析仿真结果
711基于C和HLS的FFT建模与实现
7111创建新的设计工程
7112创建源文件
7113设计综合
7114创建仿真测试文件
7115运行协同仿真
7116添加PIPELINE命令
7117添加ARRAY_PARTITION命令
第8章离散余弦变换的原理与实现
81DCT的定义
82DCT-2和DFT的关系
83DCT的应用
84二维DCT
841二维DCT原理
842二维DCT算法描述
85二维DCT的实现
851创建新的设计工程
852创建源文件
853设计综合
854创建仿真测试文件
855运行协同仿真
856添加PIPELINE命令
857修改PIPELINE命令
858添加PARTITION命令
859添加DATAFLOW命令
8510添加INLINE命令
8511添加RESHAPE命令
8512修改RESHAPE命令
第9章FIR滤波器和IIR滤波器的原理与实现
91模拟滤波器到数字滤波器的转换
911微分方程近似
912双线性交换
92数字滤波器的分类和应用
93FIR滤波器的原理和结构
931FIR滤波器的特性
932FIR滤波器的设计规则
94IIR滤波器的原理和结构
941IIR滤波器的原理
942IIR滤波器的模型
943IIR滤波器的Z域分析
944IIR滤波器的性能和稳定性
95DA FIR滤波器的设计
951DA FIR滤波器的设计原理
952移位寄存器模块设计
953查找表模块的设计
954查找表加法器模块的设计
955缩放比例加法器模块的设计
956DA FIR滤波器完整的设计
96MAC FIR滤波器的设计
96112×8乘和累加器模块的设计
962数据控制逻辑模块设计
963地址生成器模块的设计
964完整的MAC FIR滤波器的设计
97FIR Compiler滤波器的设计
971生成FIR滤波器系数
972建模FIR滤波器模型
973仿真FIR滤波器模型
974修改FIR滤波器模型
975仿真修改后FIR滤波器模型
98HLS FIR滤波器的设计
981设计原理
982设计FIR滤波器
983进行仿真和验证
984设计综合
985设计优化
986Vivado环境下的仿真
第10章重定时信号流图的原理与实现
101信号流图的基本概念
1011标准形式FIR信号流图
1012关键路径和延迟
102割集重定时及其规则
1021割集重定时概念
1022割集重定时规则1
103不同形式的FIR滤波器
1031转置形式的FIR滤波器
1032脉动形式的FIR滤波器
1033包含流水线乘法器的脉动FIR滤波器
1034将FIR滤波器SFG乘法器流水线
104FIR滤波器构建块
1041带加法器树的FIR滤波器
1042加法器树的流水线
1043对称FIR滤波器
105标准形式和脉动形式的FIR滤波器的实现
第11章多速率信号处理的原理与实现
111多速率信号处理的一些需求
1111信号重构
1112数字下变频
1113子带处理
1114提高分辨率
112多速率操作
1121采样率转换
1122多相技术
1123高级重采样技术
113多速率信号处理的典型应用
1131分析和合成滤波器
1132通信系统的应用
114多相FIR滤波器的原理与实现
1141FIR滤波器的分解
1142Noble Identity
1143多相抽取和插值的实现
1144直接和多相插值的比较
1145直接抽取和多相抽取的比较
第12章串行和并行-串行FIR滤波器的原理与实现
121串行FIR滤波器的原理与实现
1211串行FIR滤波器的原理
1212串行FIR滤波器的实现
122并行-串行FIR滤波器的原理与实现
1221并行-串行FIR滤波器的原理
1222并行-串行FIR滤波器的实现
第13章多通道FIR滤波器的原理与实现
131割集重定时规则2
132割集重定时规则2的应用
1321通过SFG共享提高效率
1322输入和输出多路复用
13233通道滤波器的例子
133多通道FIR滤波器的实现
1331多通道并行滤波器的实现
1332多通道串行滤波器的实现
第14章其他类型数字滤波器的原理与实现
141滑动平均滤波器的原理和结构
1411滑动平均滤波器的原理
14128权值滑动平均滤波器的结构和特性
14139权重滑动平均滤波器的结构和特性
1414滑动平均滤波器的转置结构
142数字微分器和数字积分器的原理和特性
1421数字微分器的原理和特性
1422数字积分器的原理和特性
143积分梳状滤波器的原理和特性
144中频调制信号的产生和解调
1441产生中频调制信号
1442解调中频调制信号
1443CIC提取基带信号
1444CIC滤波器的衰减及其修正
145CIC滤波器的实现方法
146CIC滤波器位宽的确定
1461CIC抽取滤波器位宽的确定
1462CIC插值滤波器位宽的确定
147CIC滤波器的锐化
1471SCIC滤波器的特性
1472ISOP滤波器的特性
148CIC滤波器的递归和非递归结构
149CIC滤波器的实现
1491单级定点CIC滤波器的设计
1492滑动平均滤波器的设计
1493多级定点CIC滤波器的设计
1494浮点CIC滤波器的设计
1495CIC插值滤波器和CIC抽取滤波器的设计
第三篇通信信号处理的理论和FPGA实现方法
第15章数控振荡器的原理与实现
151数控振荡器的原理
1511NCO的应用背景
1512NCO中的关键技术
1513SFDR的改善
152查找表数控振荡器的实现
1521使用累加器生成一个斜坡函数
1522累加器精度的影响分析
1523使用查找表生成正弦波
1524分析步长对频率分辨率的影响
1525分析频谱纯度
1526分析查找表深度和无杂散动态范围
1527分析查找表深度和实现成本
1528动态频率的无杂散动态范围
1529带有抖动的无杂散动态范围
15210调谐抖动个数
15211创建一个抖动信号
153IIR滤波器数控振荡器的原理与实现
1531IIR滤波器数控振荡器原理
1532使用IIR滤波器生成正弦波振荡器
1533IIR振荡器的频谱纯度分析
153432位定点IIR滤波器生成正弦波振荡器
153512位定点IIR滤波器生成正弦波振荡器
15368位定点IIR滤波器生成正弦波振荡器
154CORDIC数控振荡器的实现
1541象限修正正弦/余弦 CORDIC振荡器
1542锯齿波驱动正弦/余弦CORDIC振荡器
第16章通信信号处理的原理与实现
161信号检测理论
1611概率的柱状图表示
1612概率密度函数
162二进制基带数据传输
1621脉冲整形
1622基带传输信号接收错误
1623匹配滤波器的应用
163信号调制技术
1631信道与带宽
1632信号调制技术
1633数字信号的传输
164脉冲整形滤波器的原理与实现
1641脉冲整形滤波器的原理
1642升采样脉冲整形滤波器的实现
1643多相内插脉冲整形滤波器的实现
1644量化和频谱屏蔽的实现
165发射机的原理与实现
1651发射机的原理
1652发射机的实现
166脉冲生成和匹配滤波器的实现
1661脉冲生成的原理与实现
1662匹配滤波器的原理与实现
167接收机的原理与实现
1671接收机的原理
1672理想信道接收机的实现
1673非理想信道接收机的实现
第17章信号同步的原理与实现
171信号的同步问题
172符号定时与定时恢复
1721符号定时的原理
1722符号定时的恢复
1723载波相位的偏移及其控制
1724帧同步的原理
1725数字下变频的原理
1726BPSK接收信号的同步原理
173数字变频器的原理与实现
1731数字上变频的原理与实现
1732数字下变频的原理与实现
174锁相环的原理与实现
1741锁相环的原理
1742相位检测器的实现
1743环路滤波器的实现
1744相位检测器和环路滤波器的实现
1745Ⅱ型PLL的实现
1746Ⅰ型和Ⅱ型PLL性能的比较
1747噪声对Ⅱ型 PLL的影响
175载波同步的实现
1751科斯塔斯环的实现
1752平方环的实现
176定时同步的实现
1761匹配滤波器和最大有效点
1762超前滞后门同步器
ⅩⅦ第四篇自适应信号处理的理论和FPGA实现方法
第18章递归结构信号流图的重定时
181IIR滤波器脉动阵列及重定时
1811IIR滤波器的结构变换
1812IIR SFG的脉动化
182自适应滤波器的SFG
183LMS算法的硬件实现结构
1831基本LMS结构
1832串行LMS结构
1833重定时SLMS结构
1834非规范LMS（NCLMS）结构
1835流水线LMS结构
第19章自适应信号处理的原理与实现
191自适应信号处理的发展
192自适应信号处理系统
1921通用信号处理系统结构
1922FIR滤波器性能参数
1923自适应滤波器结构
1924通用自适应数字信号处理结构
1925自适应信号处理系统模拟接口
1926典型自适应数字信号处理结构
193自适应信号处理的应用
1931信道识别
1932对消
1933声学回音消除
1934电线交流噪声抑制
1935背景噪声抑制
1936信道均衡
1937自适应谱线增强
ⅩⅧ194自适应信号处理算法
1941自适应信号处理算法类型
1942自适应滤波器结构
1943维纳-霍普算法
1944最小均方算法
1945递归最小二次方算法
195自适应滤波器的设计
1951标准并行自适应LMS滤波器的设计
1952非规范并行自适应LMS滤波器的设计
1953使用可配置的LMS模块实现LMS音频
196自适应信号算法的硬件实现方法
1961最小二乘解的计算
1962指数RLS算法的实现
1963QR-RLS算法的原理与实现
197QR-RLS自适应滤波算法的实现
1971QR算法的硬件结构
1972QR-RLS的三数组方法
1973QR边界单元的实现
1974QR内部单元的实现
1975QR数组的实现
第五篇数字图像处理的理论和FPGA实现方法
第20章数字图像处理的原理与实现
201数字图像处理的基本方法
2011灰度变换
2012直方图处理
2013空间滤波
202System Generator中中值滤波器的实现
2021在Vivado HLS内构建中值滤波器
2022在System Generator中构建图像处理系统
203HLS图像边缘检测的实现
2031创建新的设计工程
2032创建源文件
2033设计综合
2034创建仿真测试文件
2035进行协同仿真
2036添加循环控制命令
2037添加DATAFLOW命令
2038添加INLINE命令
ⅩⅨ第21章动态视频拼接的原理与实现
211视频拼接技术的发展
212图像拼接理论及关键方法
2121图像拼接系统概述
2122图像拼接流程
2123图像的采集和表示
2124图像的配准和融合
2125图像拼
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