嵌入式实时系统的DSP软件开发技术PDF电子书下载

第1章 数字信号处理概论 1

1.1什么是数字信号处理？ 1

1.2数字信号处理简史 2

1.3 DSP的优点 3

1.4 DSP系统 4

1.4.1模/数转换 5

1.4.2数/模转换 6

1.5 DSP的应用 7

1.5.1低成本DSP应用 7

1.5.2低功耗DSP应用 10

1.5.3高性能DSP应用 14

1.6结论 15

第2章 嵌入式系统与实时系统总括 16

2.1实时系统 16

2.2硬实时系统和软实时系统 17

2.2.1硬实时系统和软实时系统简介 17

2.2.2实时系统与分时系统的区别 17

2.2.3 DSP系统是硬实时系统 18

2.2.4硬实时系统 18

2.3实时事件的种类与特点 19

2.4有效执行与执行环境 20

2.5实时系统设计的挑战 21

2.5.1响应时间 21

2.5.2从失败中恢复 22

2.5.3分布式和多处理器结构 22

2.6嵌入式系统 23

2.7总结 28

第3章DSP嵌入式系统开发生命周期概论 29

3.1嵌入式系统 29

3.2 DSP嵌入式系统的生命周期 30

3.2.1步骤1检查系统的全部要求 30

3.2.2步骤2选择系统要求的硬件元器件 31

3.2.3步骤3理解DSP基础和构架 38

第4章 数字信号处理算法概述 49

4.1算法的定义 49

4.2 DSP系统 53

4.2.1模数转换 53

4.2.2 Nyquist准则 54

4.2.3混淆 55

4.2.4抗混淆滤波器 56

4.2.5采样率和处理器速度 56

4.2.6 A /D转换器 57

4.2.7 D/A转换器 58

4.2.8多采样率应用 59

4.2.9采样小结 60

4.3滤波器简介 60

4.3.1简介 60

4.3.2什么是滤波器？ 61

4.3.3更多可选择滤波器 65

4.3.4相位响应 66

4.3.5滤波器类型小结 66

4.4有限冲激响应滤波器（FIR） 67

4.4.1 FIR移动平均滤波器 68

4.4.2归一化思想 69

4.4.3硬件实现（流程图） 69

4.4.4基本软件实现 70

4.4.5 FIR滤波器特性 71

4.4.6自适应FIR滤波器 72

4.4.7 FIR滤波器的设计与实现 73

4.4.8 DSP器件的基本FIR优化 75

4.4.9 FIR滤波器小结 78

4.5无限冲激响应滤波器（IIR） 79

4.5.1 IIR简介 79

4.5.2 IIR的差分方程 80

4.5.3 IIR的传递函数 81

4.5.4 IIR滤波器设计 82

4.5.5 IIR的平衡设计 83

4.5.6 IIR小结 84

4.6滤波器实现的DSP结构优化 84

4.7实现一个FIR滤波器 85

4.8快速傅里叶变换 90

4.8.1时间和频率 90

4.8.2离散傅里叶变换 93

4.8.3快速傅里叶变换 94

4.8.4 FFT算法形式 95

4.8.5 FFT实现问题 98

4.8.6 FFT小结 100

第5章DSP体系结构 101

5.1高速、专门的运算 101

5.1.1乘加单元 102

5.1.2并行算术逻辑单元 102

5.1.3量化表示 103

5.2高带宽存储器结构 104

5.2.1数据和指令存储器 104

5.2.2存储器选择 105

5.2.3高速寄存器 105

5.2.4存储交叉 106

5.2.5存储块切换 107

5.2.6 DSP高速缓存 107

5.2.7执行时间可预估性 109

5.2.8存储器直接存取（DMA） 109

5.3流水线处理 113

5.3.1限制 116

5.3.2资源冲突 118

5.3.3流水线控制 122

5.4特殊指令和寻址方式 123

5.5 DSP体系结构实例 127

5.6 VLIW载入和存储DSP 130

5.7小结 131

第6章DSP软件优化 132

6.1概述 132

6.1.1什么是优化 132

6.1.2处理过程 133

6.2加速经常性事件 134

6.2.1加速经常性事件——DSP结构 134

6.2.2加速经常性事件——DSP算法 136

6.2.3加速经常性事件——DSP编译器 137

6.3 DSP优化的深入讨论 142

6.3.1直接存储器存取 143

6.3.2循环展开 150

6.3.3软件流水 155

6.4 DSP编译器及优化的更多讨论 163

6.4.1编译器结构及流程 163

6.4.2编译器优化 163

6.4.3编译时选项 172

6.4.4编程者帮助编译器 172

6.4.5编译器帮助编程者 178

6.5编程准则总结 179

6.6基于剖析的编译 181

6.7代码优化过程小结 183

6.8小结 185

第7章 基于DSP的电源优化技术 187

7.1简介 187

7.2在DSP芯片中的电源优化技术 191

7.3 DSP操作系统的电源优化 197

7.4 DSP应用中的电源优化技术 202

7.5使用空闲模式 204

7.6十条最有效的优化技术 205

7.7电源优化生命周期 206

7.8电源优化技术综述 210

第8章DSP实时操作系统 214

8.1操作系统、实时操作系统的构成 214

8.1.1实时操作系统的选择 216

8.1.2 DSP特性 216

8.2实时操作系统的概念 217

8.2.1基本任务 217

8.2.2多重任务 217

8.2.3中断快速响应 218

8.2.4实时操作系统的调度 219

8.2.5 RTOS的内核 223

8.2.6系统调用 224

8.2.7动态内存分配 225

8.3 DSP RTOS的片上支持软件 225

8.4 DSP RTOS应用例子 227

8.4.1定义线程 228

8.4.2线程相对优先级的确定 229

8.4.3硬件中断的使用 229

8.4.4线程周期 230

8.4.5小结 230

8.5死锁 231

8.5.1死锁的前提条件 231

8.5.2死锁的处理 232

8.6共享资源的完整性 233

8.7互斥的任务同步 234

8.8通过共享资源互斥 240

8.9可调度性和响应时间 246

8.9.1实时系统的调度策略 246

8.9.2抢占系统中的调度行为分析 248

8.9.3完成时间理论 252

8.9.4响应时间分析 253

8.9.5上下转换开销 256

8.10更复杂系统的分析 257

8.10.1单调时限调度 257

8.10.2其他动态调度算法 259

8.10.3任务同步调度 261

8.10.4小结 264

第9章 测试和调试DSP系统 265

9.1 DSP调试面临的挑战 266

9.2 JTAG介绍 269

9.2.1边界扫描 269

9.2.2测试引脚 269

9.2.3测试过程 270

9.3仿真基础 272

9.4片上仿真功能 274

9.5仿真功能 277

9.5.1断点 277

9.5.2事件检测 278

9.5.3踪迹 279

9.5.4连续执行可视化 279

9.5.5源代码级调试 279

9.6高速数据采集和可视化 280

9.7编译器和链接器依赖关系 282

9.8实时嵌入式软件测试技术 283

9.9任务同步和中断错误 285

9.10小结 286

第10章DSP软件开发管理 287

10.1概述 287

10.2 DSP应用开发的挑战 289

10.3 DSP设计流程 289

10.3.1概念和规范阶段 290

10.3.2 DSP算法标准和指导 291

10.3.3高级系统设计和性能工程 292

10.3.4软件开发 292

10.3.5系统构建、集成和测试 293

10.3.6工厂与现场测试 293

10.4 DSP系统设计挑战 293

10.5高级 DSP设计工具 294

10.6 DSP工具箱 295

10.7面向DSP开发的主机开发工具 295

10.8一个通用数据流程实例 300

10.9代码调谐和优化 309

10.10小结 314

第11章 基于多核片上系统（SoC）架构的嵌入式DSP软件设计 317

11.1多核片上系统 317

11.2 SoC的软件结构 322

11.3 SoC系统引导次序 325

11.4 SoC的支持工具 326

11.5一个用于视频处理SoC的例子 327

第12章DSP软件技术的未来 338

12.1 DSP技术——软件和硬件的变革 338

12.2软件模块化的基础 339

12.3从封闭到开放的嵌入式系统 341

12.4远离无差别堆砌 342

12.5结论 344

附录A嵌入式DSP系统应用的软件性能工程 345

附录B DSP优化的更多提示和技巧 356

附录C DSP和嵌入式系统的缓存优化 399

附录D嵌入式DSP系统的行为详述 422

附录E实时DSP系统分析技术 434

附录F DSP算法开发——规定和准则 445