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197千字 字数
2022-03-01 发行日期
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主编推荐语

数字信号处理技术FPGA实现：原理、结构、方法及仿真测试。

内容简介

本书以Intel公司的FPGA为开发平台，以VHDL及MATLAB为开发工具，详细阐述数字信号处理技术FPGA实现的原理、结构、方法及仿真测试过程，并通过大量的实例分析FPGA实现过程中的具体技术细节。本书主要包括FPGA概述、设计语言及开发工具、FPGA设计流程、常用接口程序的设计、FPGA中的数字运算、典型IP核的应用、FIR滤波器设计、IIR滤波器设计、快速傅里叶变换的设计等内容。本书思路清晰、语言流畅、分析透彻，在简明阐述设计原理的基础上，重点追求对工程实践的指导性，力求使读者在较短的时间内掌握数字信号处理技术FPGA实现的知识和技能。

目录

  • 封面
  • 版权信息
  • 内容简介
  • 作者简介
  • 前言
  • 上篇
  • 第1章 FPGA概述
  • 1.1 FPGA的发展趋势
  • 1.2 Intel FPGA的基本结构
  • 1.2.1 可编程输入/输出单元
  • 1.2.2 可配置逻辑块
  • 1.2.3 时钟网络资源
  • 1.2.4 嵌入式块RAM
  • 1.2.5 丰富的布线资源
  • 1.2.6 内嵌专用硬核
  • 1.3 FPGA的工作原理
  • 1.4 FPGA与其他数字信号处理平台的比较
  • 1.4.1 ASIC、DSP、ARM的特点
  • 1.4.2 FPGA的特点及优势
  • 1.5 FPGA的主要厂商
  • 1.5.1 Xilinx公司
  • 1.5.2 Intel公司
  • 1.5.3 Lattice公司
  • 1.5.4 Actel公司
  • 1.5.5 Atmel公司
  • 1.6 工程中如何选择FPGA器件
  • 1.7 小结
  • 1.8 思考与练习
  • 第2章 设计语言及开发环境
  • 2.1 VHDL语言简介
  • 2.1.1 HDL语言的特点及优势
  • 2.1.2 选择VHDL还是Verilog HDL
  • 2.2 VHDL语言基础
  • 2.2.1 VHDL语言简介
  • 2.2.2 程序结构
  • 2.2.3 数据类型
  • 2.2.4 数据对象
  • 2.2.5 运算符
  • 2.2.6 VHDL语句
  • 2.3 QuartusⅡ开发环境
  • 2.3.1 QuartusⅡ简介
  • 2.3.2 QuartusⅡ的用户界面
  • 2.4 ModelSim简介
  • 2.4.1 ModelSim的主要特点
  • 2.4.2 ModelSim的工作界面
  • 2.5 MATLAB简介
  • 2.5.1 MATLAB介绍
  • 2.5.2 MATLAB的工作界面
  • 2.5.3 MATLAB的特点及优势
  • 2.6 FPGA信号处理板CRD500
  • 2.7 小结
  • 2.8 思考与练习
  • 第3章 FPGA设计流程
  • 3.1 FPGA设计流程简介
  • 3.2 流水灯实例设计
  • 3.2.1 明确项目需求
  • 3.2.2 读懂电路原理图
  • 3.2.3 形成设计方案
  • 3.3 流水灯实例的Verilog HDL程序设计与综合
  • 3.3.1 建立FPGA工程
  • 3.3.2 VHDL程序输入
  • 3.4 流水灯实例的功能仿真
  • 3.4.1 生成测试激励文件
  • 3.4.2 采用ModelSim进行仿真
  • 3.4.3 ModelSim的仿真应用技巧
  • 3.5 流水灯实例的设计实现与时序仿真
  • 3.5.1 添加约束文件
  • 3.5.2 时序仿真
  • 3.6 程序下载
  • 3.6.1 sof文件下载
  • 3.6.2 jic文件下载
  • 3.7 小结
  • 3.8 思考与练习
  • 第4章 常用接口程序的设计
  • 4.1 秒表电路设计
  • 4.1.1 数码管的基本工作原理
  • 4.1.2 秒表电路实例需求及电路原理分析
  • 4.1.3 形成设计方案
  • 4.1.4 顶层文件的VHDL程序设计
  • 4.1.5 数码管显示模块的VHDL程序设计
  • 4.1.6 秒表计数模块的VHDL程序设计
  • 4.1.7 按键消抖模块的VHDL程序设计
  • 4.2 串口通信设计
  • 4.2.1 RS-232串口通信的概念
  • 4.2.2 串口通信实例需求及电路原理分析
  • 4.2.3 顶层文件的VHDL程序设计
  • 4.2.4 时钟模块的VHDL程序设计
  • 4.2.5 接收模块的VHDL程序设计
  • 4.2.6 发送模块的VHDL程序设计
  • 4.3 A/D接口和D/A接口的程序设计
  • 4.3.1 A/D转换的工作原理
  • 4.3.2 D/A转换的工作原理
  • 4.3.3 A/D接口和D/A接口的实例需求及电路原理分析
  • 4.3.4 A/D接口和D/A接口的VHDL程序设计
  • 4.4 常用接口程序的板载测试
  • 4.4.1 秒表电路的板载测试
  • 4.4.2 串口通信的板载测试
  • 4.4.3 使用Signal Tap对A/D接口和D/A接口进行板载测试
  • 4.5 小结
  • 4.6 思考与练习
  • 下篇
  • 第5章 FPGA中的数字运算
  • 5.1 数的表示
  • 5.1.1 定点数的定义和表示
  • 5.1.2 定点数的三种形式
  • 5.1.3 浮点数表示
  • 5.1.4 自定义浮点数的格式
  • 5.2 FPGA中的四则运算
  • 5.2.1 两个操作数的加法运算
  • 5.2.2 多个操作数的加法运算
  • 5.2.3 采用移位相加法实现乘法运算
  • 5.2.4 采用移位相加法实现除法运算
  • 5.3 有效数据位的计算
  • 5.3.1 有效数据位的概念
  • 5.3.2 加法运算中的有效数据位
  • 5.3.3 乘法运算中的有效数据位
  • 5.3.4 乘加运算中的有效数据位
  • 5.4 有限字长效应
  • 5.4.1 有限字长效应的产生因素
  • 5.4.2 A/D转换器的有限字长效应
  • 5.4.3 数字滤波器系数的有限字长效应
  • 5.4.4 滤波器运算中的有限字长效应
  • 5.5 小结
  • 5.6 思考与练习
  • 第6章 典型IP核的应用
  • 6.1 IP核在FPGA中的应用
  • 6.1.1 IP核的一般概念
  • 6.1.2 FPGA设计中的IP核类型
  • 6.2 时钟管理IP核
  • 6.2.1 全局时钟资源
  • 6.2.2 利用IP核生成多路时钟信号
  • 6.3 乘法器IP核
  • 6.3.1 实数乘法器IP核
  • 6.3.2 复数乘法器IP核
  • 6.4 除法器IP核
  • 6.4.1 FPGA中的除法运算
  • 6.4.2 测试除法器IP核
  • 6.5 存储器IP核
  • 6.5.1 ROM核
  • 6.5.2 RAM核
  • 6.6 数控振荡器IP核
  • 6.6.1 数控振荡器工作原理
  • 6.6.2 采用DDS核设计扫频仪
  • 6.7 小结
  • 6.8 思考与练习
  • 第7章 FIR滤波器设计
  • 7.1 数字滤波器的理论基础
  • 7.1.1 数字滤波器的概念
  • 7.1.2 数字滤波器的分类
  • 7.1.3 数字滤波器的特征参数
  • 7.2 FIR滤波器的原理
  • 7.2.1 FIR滤波器的概念
  • 7.2.2 线性相位系统的物理意义
  • 7.2.3 FIR滤波器的相位特性
  • 7.2.4 FIR滤波器的幅度特性
  • 7.3 FIR滤波器的FPGA实现结构
  • 7.3.1 FIR滤波器结构的表示方法
  • 7.3.2 直接型结构的FIR滤波器
  • 7.3.3 级联型结构的FIR滤波器
  • 7.4 基于累加器的FIR滤波器设计
  • 7.4.1 基于累加器的FIR滤波器性能分析
  • 7.4.2 基于累加器的FIR滤波器设计步骤
  • 7.4.3 基于累加器的FIR滤波器FPGA实现后的功能仿真
  • 7.5 FIR滤波器的MATLAB设计
  • 7.5.1 基于fir1()函数的FIR滤波器设计
  • 7.5.2 各种窗函数性能的比较
  • 7.5.3 各种窗函数性能的仿真
  • 7.5.4 基于firpm()函数的FIR滤波器设计
  • 7.5.5 基于FDATOOL的FIR滤波器设计
  • 7.6 FIR滤波器的系数量化方法
  • 7.7 并行结构FIR滤波器的FPGA实现
  • 7.7.1 并行结构FIR滤波器的VHDL设计
  • 7.7.2 并行结构FIR滤波器的功能仿真
  • 7.8 串行结构FIR滤波器的FPGA实现
  • 7.8.1 两种串行结构原理
  • 7.8.2 全串行结构FIR滤波器的VHDL设计
  • 7.8.3 全串行结构FIR滤波器的功能仿真
  • 7.9 基于FIR核的FIR滤波器设计
  • 7.9.1 FIR滤波器系数文件（COE文件）的生成
  • 7.9.2 基于FIR核的FIR滤波器的设计步骤
  • 7.9.3 基于FIR核的FIR滤波器的功能仿真
  • 7.10 FIR滤波器的板载测试
  • 7.10.1 硬件接口电路
  • 7.10.2 板载测试程序
  • 7.10.3 板载测试验证
  • 7.11 小结
  • 7.12 思考与练习
  • 第8章 IIR滤波器设计
  • 8.1 IIR滤波器的理论基础
  • 8.1.1 IIR滤波器的原理及特性
  • 8.1.2 IIR滤波器的常用结构
  • 8.1.3 IIR滤波器与FIR滤波器的比较
  • 8.2 IIR滤波器的MATLAB设计
  • 8.2.1 采用butter()函数设计IIR滤波器
  • 8.2.2 采用cheby1()函数设计IIR滤波器
  • 8.2.3 采用cheby2()函数设计IIR滤波器
  • 8.2.4 采用ellip()函数设计IIR滤波器
  • 8.2.5 采用yulewalk()函数设计IIR滤波器
  • 8.2.6 几种IIR滤波器设计函数的比较
  • 8.2.7 采用FDATOOL设计IIR滤波器
  • 8.3 直接型结构IIR滤波器的FPGA实现
  • 8.3.1 直接型结构IIR滤波器的系数量化方法
  • 8.3.2 直接型结构IIR滤波器的有限字长效应
  • 8.3.3 直接型结构IIR滤波器的FPGA实现方法
  • 8.3.4 直接型结构IIR滤波器的VHDL设计
  • 8.3.5 MATLAB与QuartusⅡ13.1的数据交互
  • 8.3.6 在MATLAB中生成测试信号文件
  • 8.3.7 测试激励文件中的文件I/O功能
  • 8.3.8 利用MATLAB分析输出信号的频谱
  • 8.4 级联型结构IIR滤波器的FPGA实现
  • 8.4.1 滤波器系数的转换
  • 8.4.2 级联型结构IIR滤波器的系数量化
  • 8.4.3 级联型结构IIR滤波器的FPGA实现
  • 8.4.4 级联型结构IIR滤波器的VHDL设计
  • 8.4.5 级联型结构IIR滤波器FPGA实现后的仿真
  • 8.5 IIR滤波器的板载测试
  • 8.5.1 硬件接口电路
  • 8.5.2 板载测试程序
  • 8.5.3 板载测试验证
  • 8.6 小结
  • 8.7 思考与练习
  • 第9章 快速傅里叶变换（FFT）的设计
  • 9.1 FFT的原理
  • 9.1.1 DFT的原理
  • 9.1.2 DFT的运算过程
  • 9.1.3 DFT运算中的几个常见问题
  • 9.1.4 FFT的基本思想
  • 9.2 FFT的MATLAB仿真
  • 9.2.1 通过FFT测量模拟信号的频率
  • 9.2.2 通过FFT测量模拟信号的幅度
  • 9.2.3 频率分辨率与分辨不同频率的关系
  • 9.3 FFT核的使用
  • 9.3.1 FFT核简介
  • 9.3.2 FFT核的接口及时序
  • 9.4 信号识别电路的FPGA设计
  • 9.4.1 频率叠加信号的时域分析
  • 9.4.2 信号识别电路的设计需求及参数分析
  • 9.4.3 信号识别电路的VHDL设计
  • 9.4.4 信号识别电路的ModelSim仿真
  • 9.5 信号识别电路的板载测试
  • 9.5.1 硬件接口电路
  • 9.5.2 板载测试的方案
  • 9.5.3 顶层文件的设计
  • 9.5.4 测试信号生成模块的设计
  • 9.5.5 接收模块的设计
  • 9.5.6 数据整理模块的设计
  • 9.5.7 串口通信模块的设计
  • 9.5.8 板载测试验证
  • 9.6 小结
  • 9.7 思考与练习
  • 参考文献
  • 封底
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出版方

电子工业出版社

电子工业出版社成立于1982年10月，是国务院独资、工信部直属的中央级科技与教育出版社，是专业的信息技术知识集成和服务提供商。经过三十多年的建设与发展，已成为一家以科技和教育出版、期刊、网络、行业支撑服务、数字出版、软件研发、软科学研究、职业培训和教育为核心业务的现代知识服务集团。出版物内容涵盖了电子信息技术的各个分支及工业技术、经济管理、科普与少儿、社科人文等领域，综合出版能力位居全国出版行业前列。