第1章 绪论 1
1.1 数字信号处理技术概述 1
1.2 FPGA技术 2
1.2.1 按颗粒度分类 3
1.2.2 按技术分类 6
1.2.3 FPL的基准 7
1.3 DSP的技术要求 10
1.4 设计实现 12
1.4.1 FPGA的结构 16
1.4.2 Altera EP2C35F672C6 20
1.4.3 案例研究：频率合成器 25
1.4.4 用知识产权内核进行设计 31
1.5 练习 36
第2章 计算机算法 49
2.1 计算机算法概述 49
2.2 数字表示法 49
2.2.1 定点数 50
2.2.2 非传统定点数 53
2.2.3 浮点数 64
2.3 二进制加法器 67
2.3.1 流水线加法器 69
2.3.2 模加法器 73
2.4 二进制乘法器 74
2.5 二进制除法器 82
2.5.1 线性收敛的除法算法 83
2.5.2 快速除法器的设计 87
2.5.3 阵列除法器 92
2.6 浮点算法的实现 93
2.6.1 定点数到浮点数的格式转换 93
2.6.2 浮点数到定点数的格式转换 94
2.6.3 浮点数乘法 95
2.6.4 浮点数加法 96
2.6.5 浮点数除法 98
2.6.6 浮点数倒数 99
2.6.7 浮点数合成结果 101
2.7 MAC与SOP 101
2.7.1 分布式算法基础 102
2.7.2 有符号的DA系统 104
2.7.3 改进的DA解决方案 105
2.8 利用CORDIC计算特殊函数 107
2.9 用MAC调用计算特殊函数 115
2.9.1 切比雪夫逼近 115
2.9.2 三角函数的逼近 117
2.9.3 指数函数和对数函数的逼近 124
2.9.4 平方根函数的逼近 130
2.10 练习 135
第3章 FIR数字滤波器 147
3.1 数字滤波器概述 147
3.2 FIR理论 147
3.2.1 具有转置结构的FIR滤波器 148
3.2.2 FIR滤波器的对称性 151
3.2.3 线性相位FIR滤波器 152
3.3 设计FIR滤波器 153
3.3.1 直接窗函数设计方法 154
3.3.2 等波纹设计方法 156
3.4 常系数FIR设计 158
3.4.1 直接FIR设计 158
3.4.2 具有转置结构的FIR滤波器 161
3.4.3 采用分布式算法的FIR滤波器 167
3.4.4 IP内核FIR滤波器设计 183
3.4.5 基于DA和基于RAG的FIR滤波器的比较 185
3.5 练习 187
第4章 IIR数字滤波器 193
4.1 IIR数字滤波器概述 193
4.2 IIR理论 196
4.3 IIR系数的计算 198
4.4 IIR滤波器的实现 201
4.4.1 有限字长效应 204
4.4.2 滤波器增益系数的优化 205
4.5 快速IIR滤波器 206
4.5.1 时域交叉 206
4.5.2 群集和分散预见的流水线技术 208
4.5.3 IIR抽取器设计 210
4.5.4 并行处理 211
4.5.5 采用RNS的IIR设计 214
4.6 练习 214
第5章 多级信号处理 221
5.1 抽取和插值 221
5.1.1 Noble恒等式 223
5.1.2 用有理数因子进行采样速率转换 224
5.2 多相分解 224
5.2.1 递归IIR抽取器 228
5.2.2 快速FIR滤波器 229
5.3 Hogenauer CIC滤波器 231
5.3.1 单级CIC案例研究 232
5.3.2 多级CIC滤波器理论 234
5.3.3 幅值与混叠畸变 239
5.3.4 Hogenaur“剪除”理论 241
5.3.5 CIC RNS设计 245
5.4 多级抽取器 247
5.5 作为通频带抽取器的频率采样滤波器 250
5.6 任意采样速率转换器的设计 252
5.6.1 分数延迟速率变换 255
5.6.2 多项式分数延迟设计 261
5.6.3 基于B样条的分数速率变换器 266
5.6.4 MOMS分数速率变换器 270
5.7 滤波器组 277
5.7.1 均匀DFT滤波器组 278
5.7.2 双通道滤波器组 281
5.7.3 实现双通道滤波器组 286
5.8 小波 294
5.9 练习 300
第6章 傅立叶变换 307
6.1 傅立叶变换概述 307
6.2 离散傅立叶变换算法 308
6.2.1 用DFT近似傅立叶变换 308
6.2.2 DFT的性质 310
6.2.3 Goertzel算法 312
6.2.4 Bluestein Chirp-z变换 313
6.2.5 Rader算法 316
6.2.6 Winograd DFT算法 321
6.3 快速傅立叶变换算法 323
6.3.1 Cooley-Tukey FFT算法 324
6.3.2 Good-Thomas FFT算法 334
6.3.3 Winograd FFT算法 336
6.3.4 DFT和FFT算法的比较 340
6.3.5 IP内核FFT设计 342
6.4 与傅立叶相关的变换 345
6.4.1 利用DFT计算DCT 346
6.4.2 快速直接DCT实现 347
6.5 练习 349
第7章 前沿课题 359
7.1 算法应用概述 359
7.2 矩形变换和数论变换 359
7.2.1 算术模2b±1 361
7.2.2 采用NTT的高效卷积 363
7.2.3 采用NTT的快速卷积 363
7.2.4 NTT的多维索引映射和Agarwal-Burrus NTT 366
7.2.5 用NTT计算DFT矩阵 369
7.2.6 NTT的索引映射 370
7.2.7 用矩形变换计算DFT 372
7.3 差错控制和加密技术 373
7.3.1 编码理论的基本概念 374
7.3.2 分组码 379
7.3.3 卷积码 382
7.3.4 FPGA的加密算法 389
7.4 调制和解调 403
7.4.1 基本调制概念 403
7.4.2 非相干解调 408
7.4.3 相干解调 413
7.5 练习 420
第8章 自适应滤波器 425
8.1 滤波器应用概述 425
8.2 自适应滤波器的应用 425
8.2.1 干扰的消除 426
8.2.2 预测 426
8.2.3 反演模拟 427
8.2.4 辨识 427
8.3 最优估计技术 428
8.4 Widrow-Hoff最小二乘法算法 433
8.4.1 学习曲线 438
8.4.2 标准化LMS 441
8.5 变换域LMS算法 442
8.5.1 快速卷积技术 442
8.5.2 应用正交变换 444
8.6 LMS算法的实现 446
8.6.1 量化效应 446
8.6.2 LMS算法的FPGA设计 447
8.6.3 流水线LMS滤波器 450
8.6.4 转置形式的LMS滤波器 452
8.6.5 DLMS算法的设计 453
8.6.6 应用SIGNUM函数的LMS设计 456
8.7 递归最小二乘法算法 459
8.7.1 有限记忆的RLS算法 462
8.7.2 快速RLS算法的卡尔曼实现 464
8.7.3 快速后验卡尔曼RLS算法 468
8.8 LMS与RLS参数的比较 468
8.9 练习 469
第9章 微处理器设计 475
9.1 微处理器设计概述 475
9.2 微处理器发展史 476
9.2.1 多功能微处理器简史 476
9.2.2 RISC微处理器简史 478
9.2.3 PDSP简史 478
9.3 指令集设计 480
9.3.1 寻址模式 481
9.3.2 数据流：零、单、二和三地址设计 487
9.3.3 寄存器文件和存储器体系结构 491
9.3.4 操作支持 495
9.3.5 下一次操作的定位 497
9.4 软件工具 497
9.4.1 词法分析 499
9.4.2 分析程序的开发 509
9.5 FPGA微处理器内核 518
9.5.1 硬内核微处理器 519
9.5.2 软内核微处理器 524
9.6 案例研究 534
9.6.1 T-RISC栈处理器 534
9.6.2 LISA小波处理器的设计 540
9.6.3 Nios FFT设计 553
9.7 练习 560
参考文献 573