FPGA数字信号处理实现原理及方法(配光盘)(高等院校信息技术规划教材)

《FPGA数字信号处理实现原理及方法》全面系统地介绍基于FPGA实现数字信号处理的原理及方法。全书共12章和11个实验.主要内容包括数字信号处理设计导论、FPGA的硬件结构及运算功能、信号及其处理理论概述、CORDIC算法原理及实现、FIR滤波器和IIR滤波器的设计、其他常用数字滤波器的设计、重定时信号流图、数字通信信号处理原理及应用、自适应信号处理理论基础、基于FPGA的自适应信号处理实现、信号同步原理及实现，以及基于Accel DSP的数字信号处理的实现和实验部分。《FPGA数字信号处理实现原理及方法》参考了大量最新的设计资料，内容新颖，理论与应用并重.充分反映了基于FPGA实现数字信号处理的最新方法和技术。为了便于学习，《FPGA数字信号处理实现原理及方法》给出了大量的设计实例程序，并在配书光盘中给出了《FPGA数字信号处理实现原理及方法》所有的完整的工程文件及示例程序。《FPGA数字信号处理实现原理及方法》可作为高校信息类相关专业FPGA数字信号处理课程的本科生和研究生教材，和从事信号处理相关领域教学、科研的专业人员的参考用书，也可作为Xilinx公司相关课程的培训用书。

本书全面而又系统地介绍了基于fpga实现数字信号处理的原理及方法。全书包括12章和11个实验，主要内容包括数字信号处理设计导论、fpga的硬件结构及运算功能、信号及其处理理论概述、cordic算法原理及实现、fir滤波器和iir滤波器的设计、其他常用数字滤波器的设计、重定时信号流图、数字通信信号处理原理及实现、自适应信号处理理论基础、基于fpga的自适应信号处理实现、信号同步原理及实现、基于acceldsp的数字信号处理的实现和实验部分。本书参考了大量最新的设计资料，内容新颖、理论和应用并重，充分反映了基于fpga实现数字信号处理的最新方法和技术，可以帮助读者系统地掌握这些方法和技术。本书可作为相关专业开设fpga数字信号处理课程的本科生和研究生教学参考书，亦可作为从事fpga数字信号处理研究方向的相关教师、研究生和科技人员的自学参考书，也可作为xilinx公司相关课程的培训用书。

第1章 数字信号处理设计导论1
1.1 数字信号处理技术概要1
1.1.1 数字信号处理技术的发展1
1.1.2 数字信号处理算法的分类3
1.1.3 数字信号处理实现方法4
1.2 基于FPGA的数字信号处理实现5
1.2.1 FPGA的结构特点5
1.2.2 FPGA的公共资源7
1.2.3 基于FPGA的数字信号处理流程10
1.3 基于DSP的数字信号处理实现14
1.3.1 DSP的结构特点14
1.3.2 DSP的运行代码及性能16

第2章 FPGA的硬件结构及运算功能19
2.1 Virtex-II的内部结构及功能19
2.1.1 Virtex-II的逻辑资源19
2.1.2 寄存器与流水线21
2.1.3 Virtex-II RAM资源22
2.1.4 Virtex-II 嵌入式乘法器23
2.1.5 Virtex-II布线资源24
2.1.6 Virtex-II I/O模块24
2.2 Virtex-4的结构及功能26
2.2.1 Virtex-4的结构26
2.2.2 Virtex-4的逻辑资源28
2.2.3 DSP48 Slice结构及功能31
2.2.4 基于DSP48 Slice的FIR滤波器的设计38
2.3 Virtex-5的结构及功能43
2.3.1 Virtex-5平台结构43
2.3.2 Virtex-5的逻辑资源44
2.3.3 DSP48E Slice结构及功能48
2.3.4 基于DSP48E的滤波器的设计68
2.4 基于FPGA的数字表示73
2.4.1 整数的表示73
2.4.2 非整数值的表示75
2.4.3 浮点数定义及表示78

第3章 信号及其处理理论概述80
3.1 信号定义及分类80
3.2 信号增益与衰减81
3.3 信号失真及测量81
3.3.1 放大器失真81
3.3.2 信号谐波失真82
3.3.3 谐波失真测量83
3.4 噪声及其处理83
3.4.1 噪声的定义及表示83
3.4.2 固有噪声电平84
3.4.3 噪声/失真链85
3.4.4 信噪比定义及表示85
3.4.5 信号的提取方法86
3.5 模拟信号及处理87
3.5.1 模拟I/O信号的处理87
3.5.2 模拟通信信号处理87
3.6 数字信号及处理88
3.6.1 通用的输入输出DSP系统 88
3.6.2 信号调理89
3.6.3 模数转换器ADC及量化效应92
3.6.4 数模转换器DAC及信号重建97
3.6.5 SFDR的定义及测量100
3.7 通信信号的软件处理100
3.7.1 软件无线电SR的定义100
3.7.2 IF的软件无线电实现101
3.7.3 信道化过程102
3.7.4 基站软件无线电接收机102
3.7.5 SR采样技术103
3.7.6 直接数字下变频104
3.7.7 带通采样失败的解决104

第4章 CORDIC算法原理及实现107
4.1 CORDIC简介107
4.2 CORDIC算法原理107
4.2.1 圆坐标系旋转107
4.2.2 线性坐标系旋转112
4.2.3 双曲线坐标系旋转112
4.2.4 CORDIC算法一般描述113
4.3 CORDIC算法性能分析114
4.3.1 输出量化误差的确定114
4.3.2 近似误差的分析115
4.3.3 舍入误差的分析115
4.3.4 有效位？d？？eff的估算116
4.3.5 预测与仿真116
4.4 基于System Generator实现CORDIC算法117
4.4.1 实现CORDIC的循环结构 117
4.4.2 实现CORDIC的非循环结构 119
4.4.3 实现CORDIC的非循环的流水线结构 119
4.4.4 3种实现方式的性能比较119

第5章 FIR滤波器和IIR滤波器的设计122
5.1 模拟到数字滤波器的转换122
5.1.1 微分方程的近似122
5.1.2 双线性交换123
5.2 数字滤波器的种类124
5.3 基本数字FIR滤波器的设计125
5.3.1 FIR滤波器的特性125
5.3.2 FIR滤波器的设计规则132
5.4 数字IIR滤波器的设计135
5.4.1 IIR滤波器的原理135
5.4.2 IIR滤波器的模型135
5.4.3 IIR滤波器的？z？域分析136
5.4.4 IIR滤波器的性能及稳定性137

第6章 其他常用数字滤波器的设计140
6.1 滑动平均滤波器的设计140
6.1.1 滑动平均原理140
6.1.2 八权值滑动平均140
6.1.3 九权值滑动平均142
6.1.4 滑动平均的转置结构142
6.2 微分器和积分器的设计143
6.2.1 微分器频谱特性143
6.2.2 积分器频谱特性143
6.3 梳状滤波器的设计145
6.4 积分器梳状滤波器的设计145
6.5 中频调制信号的产生和解调148
6.5.1 中频调制信号的产生148
6.5.2 中频调制信号的解调 149
6.5.3 CIC抽取提取基带信号150
6.5.4 CIC滤波器的衰减及修正152
6.6 CIC滤波器的实现方法153
6.7 CIC滤波器的位宽确定155
6.7.1 CIC抽取滤波器的位宽确定155
6.7.2 CIC插入滤波器的位宽确定157
6.8 CIC滤波器的锐化157
6.8.1 SCIC滤波器的特性157
6.8.2 ISOP滤波器的特性160
6.9 CIC滤波器的递归和非递归结构163

第7章 重定时信号流图168
7.1 信号流图基本概念168
7.1.1 信号流图关键路径168
7.1.2 信号流图的延迟169
7.2 割集重定时及规则169
7.2.1 割集重定时概念169
7.2.2 割集重定时规则1170
7.2.3 割集重定时规则2172
7.2.4 两种重定时FIR的SFG176
7.3 脉动阵列181
7.3.1 脉动阵列简介181
……
第8章 数字通信信号处理原理及实现193
第9章 自适应信号处理理论基础223
第10章 基于FPGA的自适应信号处理实现247
第11章 信号同步原理及实现269
第12章 基于AccelDSP的数字信号处理的实现285
实验1 System Generator软件工具的使用303
实验2 基于DSP48X的FIR的设计316
实验3 CORDIC算法的设计322
实验4 FIR滤波器设计330
实验5 CIC滤波器的设计342
实验6 数字通信信号处理348
实验7 数字变频器的设计352
实验8 数控振荡器的设计357
实验9 脉冲整形滤波器的设计361
实验10 自适应滤波器的设计365
实验11 系统同步的设计368
参考文献376