FPGA数字信号处理设计教程

FPGA数字信号处理设计教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:纪志成
出品人:
页数:194
译者:
出版时间:2008-2
价格:26.00元
装帧:
isbn号码:9787560619682
丛书系列:
图书标签:
  • xilinx
  • FPGA
  • FPGA
  • 数字信号处理
  • DSP
  • Verilog
  • VHDL
  • 通信系统
  • 图像处理
  • 算法实现
  • 嵌入式系统
  • 硬件设计
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具体描述

《XILINX大学合作计划指定教材·FPGA数字信号处理设计教程:System Generator入门与提高》主要介绍基于FPGA数字信号处理的设计流程,探讨数字信号处理算法在FPGA中的硬件设计与实现,重点讲述基于System Generator的FPGA开发及其构成模块、图形化工程设计流程及实现。《XILINX大学合作计划指定教材·FPGA数字信号处理设计教程:System Generator入门与提高》立足于实践,结合作者多年从事FPGA数字信号处理的设计和教学经验,通过大量设计实例详细探讨了数字信号处理算法在FPGA硬件开发中的详细设计流程(光盘内附详细实例)。所有实例均在XILINX公司大学计划Spartan-3E开发板上验证通过。

《高性能嵌入式系统架构与实践》 内容简介 本书聚焦于现代高性能嵌入式系统的设计与实现,深入探讨了从底层硬件架构选择到上层软件优化的全过程。在当前物联网(IoT)、自动驾驶、工业自动化等领域对计算能力和实时性要求日益严苛的背景下,掌握高效的嵌入式系统设计方法至关重要。本书旨在为读者提供一套系统化、工程化的知识体系,使读者能够应对复杂的系统级挑战。 第一部分:嵌入式系统基础架构与选型 本部分首先对嵌入式系统的基本概念和发展趋势进行概述。重点分析了当前主流的处理器架构,包括ARM Cortex-A系列、RISC-V以及高性能DSP(数字信号处理器)在嵌入式环境中的应用特点和适用场景。读者将学习如何根据应用需求(如功耗、实时性、成本、处理能力)对不同架构进行科学选型。 随后,深入剖析了存储器子系统的设计。内容涵盖了DRAM(动态随机存取存储器)的原理、时序参数分析、以及如何进行高效的内存控制器配置。针对嵌入式系统中的缓存一致性问题,详细阐述了多核系统中的缓存一致性协议(如MESI),并提供了在实际设计中优化缓存命中率的实用技巧。 在系统互连方面,本书详细介绍了片上总线(On-Chip Bus)的结构,如AMBA AXI/ACE协议的内部机制,以及如何设计高效的仲裁和数据传输方案以最大化系统带宽。此外,还探讨了外部高速接口(如PCIe、USB 3.0/4.0)在嵌入式系统中的集成与驱动策略。 第二部分:实时操作系统(RTOS)与并发编程 本部分是理解嵌入式软件核心的关键。首先,系统性地介绍了主流的实时操作系统,如FreeRTOS、Zephyr和VxWorks,对比它们的内核特性、调度算法(如固定优先级、轮转、EDF)及其在不同应用中的优缺点。 重点在于实时性的保障机制。内容深入讲解了中断处理机制、上下文切换的时延分析,以及如何通过优先级继承、互斥锁(Mutex)、信号量(Semaphore)和消息队列(Message Queue)等同步原语来管理并发资源,避免死锁和竞态条件。针对高可靠性系统,本书还探讨了时间触发调度(Time-Triggered Scheduling)的原理和实现。 软件架构设计方面,本书推崇模块化和分层设计思想。详细介绍了如何使用状态机、事件驱动模型来构建健壮的嵌入式应用逻辑,并提供了设计可维护、易于测试的嵌入式软件框架的最佳实践。 第三部分:高性能计算与加速技术 本部分着眼于如何突破传统CPU的性能瓶颈,实现高吞吐量的并行计算。 异构计算是核心内容之一。详细介绍了GPU(图形处理器)在通用计算(GPGPU)中的应用,包括CUDA编程模型的基础知识以及如何将串行代码高效地移植到并行架构上。同时,也涵盖了FPGA(现场可编程门阵列)作为可重构硬件加速器的原理与应用潜力(但侧重于其作为通用加速平台的集成而非具体的数字逻辑设计细节)。 对于需要高能效比计算的任务,本书深入剖析了向量化指令集(如NEON/SIMD)的使用方法。通过具体的汇编优化案例和C/C++代码的向量化编译技巧,展示了如何显著提升多媒体处理、传感器数据融合等算法的执行效率。 第四部分:系统级调试、验证与功耗管理 构建一个高性能系统,调试和验证环节至关重要。本部分提供了系统级调试的全面指南,包括JTAG/SWD接口的使用、硬件逻辑分析仪的配置,以及如何利用GDB等工具进行跨平台的嵌入式调试。特别强调了“非侵入式”调试技术,以最小化调试探针对系统实时行为的影响。 在系统验证方面,本书介绍了基于模型的系统级验证(MILS)方法,如何利用仿真环境(如QEMU或硬件在环HIL)来验证软件和硬件接口的正确性。 最后,功耗优化是现代嵌入式设计的关键考量。详细讲解了动态电压频率调整(DVFS)、时钟门控、电源门控等低功耗技术。内容涵盖了如何利用操作系统提供的电源管理API,以及在硬件层面设计低功耗唤醒源,实现从深度睡眠到快速响应的工作流管理。 总结 《高性能嵌入式系统架构与实践》内容广博而深入,覆盖了从硬件选型、操作系统内核到高性能加速和系统级优化的全链条知识。本书适合具有一定微处理器基础,希望深入理解和设计下一代复杂嵌入式系统的工程师、研究人员和高年级学生阅读。它着重于工程实践和性能权衡,帮助读者构建出既强大又可靠的嵌入式解决方案。

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读后感

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用户评价

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初次接触这本书,最直观的感受就是它的主题非常明确——“FPGA数字信号处理设计教程”。这意味着它不仅仅是理论的堆砌,更强调的是实践和教学。我一直对数字信号处理(DSP)的强大能力感到着迷,但将这些算法转化为实际的、运行在FPGA上的硬件,对我来说一直是一个既令人兴奋又充满挑战的过程。我希望这本书能够填补我在这方面的知识空白,尤其是在“FPGA架构与设计流程”方面。我迫切希望了解FPGA的内部结构是如何支持高速、并行的DSP运算的,例如DSP Slices、Block RAM等资源的使用方法。同时,一个完整且清晰的设计流程至关重要,我希望书中能够详细介绍从需求分析、算法选择、HDL编码、仿真验证,到综合、布局布线、时序约束和硬件调试的每一个环节,并提供实用的技巧和注意事项。特别是关于“FFT算法在FPGA上的实现”这一章节,FFT是许多DSP应用的基础,其高效的FPGA实现需要精妙的设计,我期待书中能给出具体的优化策略和代码范例。

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拿到这本书,我首先是被它那个充满科技感的封面所吸引,简洁的蓝绿色调和抽象的电路纹理,仿佛预示着一段深入FPGA数字信号处理世界的奇妙旅程。翻阅目录,我对“FPGA架构与设计流程”这一章节尤为期待。作为一个对FPGA硬件原理和整个设计流程有一定认知,但缺乏系统性梳理的学习者,我希望能在这本书中找到清晰的脉络。书中是否会详细阐述FPGA内部的关键资源,如逻辑单元(LUTs)、数字信号处理单元(DSP Slices)、分布式RAM(Distributed RAM)和块RAM(Block RAM),以及它们如何被有效地利用来加速DSP运算?我更关心的是,它能否提供一个从算法概念到最终硬件实现的完整设计流程的指导,包括需求分析、算法模型建立、HDL代码编写、仿真验证、逻辑综合、物理实现(布局布线)以及时序分析和约束等环节?特别是对于初学者来说,理解并掌握各个环节之间的相互关系以及如何在高层次上进行设计和优化,至关重要。书中是否会给出一些实用的设计技巧,例如如何进行代码的模块化设计,如何有效地利用流水线技术来提高吞吐量,以及如何处理好时序约束以达到设计的性能目标?

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一直以来,我都在寻找一本能够将FPGA的强大处理能力与数字信号处理(DSP)的理论知识完美结合的书籍。这本书的标题“FPGA数字信号处理设计教程”正是我所期望的。我特别对书中关于“通信系统中的DSP应用”和“图像与视频处理的FPGA加速”这两个章节充满了期待。在通信领域,FPGA因其并行处理能力和可重构性,在基带信号处理、信道编码、调制解调等关键环节扮演着至关重要的角色。我希望书中能够深入剖析这些应用场景,并提供具体的FPGA设计方法和实现思路。例如,如何在FPGA上高效地实现OFDM调制解调、MIMO系统中的信号处理,或者如何利用FPGA加速软件定义无线电(SDR)中的关键算法。同样,在图像与视频处理领域,FPGA的并行处理能力对于实时性要求极高的应用,如高清视频编解码、图像增强、目标跟踪等,具有无可替代的优势。我非常希望这本书能够展示一些实际的图像和视频处理算法,如卷积神经网络(CNN)的FPGA加速、图像滤波器的并行实现、以及视频流处理管线的构建等。如果书中能够提供一些具体的参考设计或开源项目,那将极大地帮助我将所学知识转化为实际的工程应用。

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看到这本书的标题“FPGA数字信号处理设计教程”,我的第一反应就是它的实用性。我一直觉得FPGA是一个非常强大的平台,但如何有效地利用它来进行复杂的数字信号处理任务,对我来说仍然是一个需要深入学习的领域。我特别关注书中关于“FFT算法在FPGA上的实现”和“滤波器设计与优化”这两个部分。FFT算法在很多领域都有广泛的应用,如频谱分析、OFDM通信等,如何在FPGA上实现一个高效、低资源占用的FFT IP核,一直是我比较关心的问题。我希望书中能够详细讲解FFT算法的原理,并给出具体的FPGA实现策略,例如如何采用蝶形运算(Butterfly Operation)来实现高效的计算,如何通过流水线技术来提高吞吐量,以及如何进行资源优化以适应不同大小的FFT。同样,滤波器是DSP中最基本也是最重要的模块之一,FIR和IIR滤波器在FPGA上的实现方式和优化技巧各有不同。我希望书中能够详细介绍它们的原理,并给出在FPGA上实现高阶、高精度滤波器的具体方法,以及如何进行量化、流水线和并行化等优化。如果书中还能提供一些关于如何根据实际应用需求选择和设计滤波器的指导,那就更完美了。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的,那种蓝绿色的渐变,配合着一些电路板的纹理,给我一种科技感十足的印象。翻开目录,看到 chapters like "数字信号处理基础" (Digital Signal Processing Fundamentals), "FPGA架构与设计流程" (FPGA Architecture and Design Flow), "硬件描述语言入门" (Introduction to Hardware Description Languages), "FFT算法在FPGA上的实现" (FPGA Implementation of FFT Algorithms), "滤波器设计与优化" (Filter Design and Optimization), "通信系统中的DSP应用" (DSP Applications in Communication Systems), "图像与视频处理的FPGA加速" (FPGA Acceleration for Image and Video Processing), "高级FPGA设计技巧" (Advanced FPGA Design Techniques), "实时操作系统与FPGA集成" (Real-Time Operating Systems and FPGA Integration), and "项目实践与案例分析" (Project Practices and Case Studies) ,虽然我还没有深入阅读,但光看这些章节标题,就能想象到这是一本内容相当充实、覆盖面也很广的书籍。它似乎不仅仅停留在理论层面,还着重于实际的“设计”和“教程”二字,这让我对它能够提供多少实操性的指导充满了期待。对于我这种希望从理论学习者真正转型为实践者的人来说,这样的内容安排无疑是福音。特别是像FFT算法、滤波器设计这类关键的DSP模块,以及通信、图像处理这些典型的应用领域,都能在书中找到专门的章节去剖析,这比零散地从各个技术文档和零散博客里拼凑知识要高效得多。而且,教程类的书籍最怕的就是理论枯燥,实践缺失,我希望这本书能在这方面做得很好,能够通过清晰的讲解和典型的案例,将复杂的概念变得容易理解,并引导读者一步步完成设计,最终看到成果。

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我一直在寻找一本能够系统性地讲解FPGA数字信号处理的教材,市面上很多资料要么过于理论化,要么过于碎片化,难以形成一个完整的知识体系。看到这本书的标题“FPGA数字信号处理设计教程”,立刻引起了我的兴趣。我特别关注了它在FPGA架构和设计流程部分的阐述。我个人在FPGA方面有一定的基础,但对于如何将DSP算法高效地移植到FPGA平台上,一直感到有些力不从心。这本书能否深入浅出地讲解FPGA的内部结构,例如LUT、DSP Slices、BRAM等是如何支持DSP运算的?它在设计流程上,是否会详细介绍从算法选择、模型建立,到HDL代码编写、仿真验证,再到综合、布局布线和时序约束等关键步骤?我很期待它能提供一些实用的技巧,比如如何进行高效的代码优化,如何避免常见的综合错误,以及如何有效地进行时序收敛。另外,像FFT、CIC滤波器、FIR、IIR等经典的DSP算法,在FPGA上实现时会遇到很多性能和资源方面的挑战,我希望这本书能提供具体的实现策略和优化方法,并给出相应的代码示例。同时,我对它在图像和视频处理领域的应用实例也充满了好奇,因为这正是我目前工作中最需要解决的问题之一。能够看到书中通过实际项目,展示如何利用FPGA加速这些计算密集型的任务,对我来说将是极大的启发。

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这本书的取名“FPGA数字信号处理设计教程”,给我的第一感觉就是它应该是一本非常注重实践性的读物。我一直对数字信号处理(DSP)领域很感兴趣,特别是它在现代通信、雷达、医疗影像等领域的广泛应用。然而,将DSP理论转化为实际硬件设计,尤其是基于FPGA的实现,对我来说一直是一个挑战。我尤其关注的是,书中关于硬件描述语言(HDL)的讲解。我了解VHDL和Verilog是FPGA设计的主流语言,但我希望这本书不仅仅是介绍语法,更重要的是讲解如何用HDL来高效、清晰地描述DSP算法的并行特性和流水线结构。我希望它能够提供一些关于如何将数学模型转换为HDL代码的指导,以及如何进行模块化设计,以提高代码的可读性和可维护性。此外,像FFT(快速傅里叶变换)和滤波器设计(FIR、IIR)是DSP中的核心算法,它们在FPGA上的实现往往涉及大量的并行计算和资源管理。我期待书中能够深入剖析这些算法的FPGA实现原理,并提供具体的优化策略,例如流水线技术、并行度控制、资源共享等,以达到高性能和低资源占用的目标。如果书中还能包含一些实际的项目案例,例如简单的通信接收机前端或者音频处理模块,那就更好了,能够帮助我将理论知识与实际工程经验相结合。

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这本书的名称——“FPGA数字信号处理设计教程”,预示着它应该是一本集理论与实践于一体的宝藏。作为一名对数字信号处理(DSP)充满热情,并希望将其应用于FPGA硬件设计的学习者,我非常期待它在“FPGA架构与设计流程”和“项目实践与案例分析”这两个章节上的内容。我深知,理解FPGA的底层架构,如逻辑单元(LUT)、DSP Slices、Block RAM等,对于高效地实现DSP算法至关重要。我希望书中能够清晰地阐述这些资源的特性,以及如何根据DSP算法的需求来合理地分配和利用它们。此外,一个完整且规范的设计流程是成功的关键。我希望本书能够提供一个从算法概念到硬件实现的端到端的设计指南,包括算法模型化、HDL编码、仿真验证、综合、布局布线以及时序分析等各个环节,并给出实用的设计技巧和注意事项。我尤其看重“项目实践与案例分析”这部分,因为理论知识的最终检验在于实际应用。如果书中能够提供一些经过精心设计的、具有代表性的DSP项目案例,例如一个简单的数字下变频器(DDC)、一个音频处理模块,或者一个基础的通信信号调制器,并详细解析其设计思路、实现细节和性能优化过程,那将极大地帮助我巩固所学知识,并激发我进行独立设计的灵感。

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这本书的标题“FPGA数字信号处理设计教程”,让我联想到它将是一个非常实用的学习工具。我对数字信号处理(DSP)的概念一直很感兴趣,特别是它如何处理和分析现实世界中的数据,比如音频、图像和通信信号。然而,将这些理论知识应用到实际的硬件设计中,尤其是在FPGA平台上,对我来说仍然是一个巨大的挑战。我希望这本书能够提供清晰的指导,帮助我理解DSP算法的数学原理,并且更重要的是,能够教会我如何将这些算法转化为FPGA可以执行的硬件逻辑。我特别关注“设计教程”这个部分,这意味着它应该包含大量的实例和步骤。我希望书中能够详细介绍如何使用硬件描述语言(HDL),如Verilog或VHDL,来描述DSP系统。此外,对于像FFT(快速傅里叶变换)、滤波器(FIR、IIR)和自适应滤波器等关键的DSP算法,我非常期待书中能够提供详细的FPGA实现方法,包括算法的优化、流水线设计、资源共享等技巧,以实现高性能和高效率。我同样看重书中关于“通信系统中的DSP应用”这一章节,因为通信是DSP最常见的应用领域之一,书中能否通过实际的通信系统设计案例,来展示FPGA在调制解调、信道编码、均衡等方面的应用,这对我来说将是极其宝贵的经验。

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这本书的封面设计,简约而富有现代感,一看就知道是讲技术的。书名“FPGA数字信号处理设计教程”,直接点明了它的核心内容,对于我这种想要系统学习FPGA进行DSP应用开发的人来说,无疑具有很强的吸引力。我尤其关注的是它在“硬件描述语言入门”和“高级FPGA设计技巧”这两个部分。我虽然对FPGA硬件有一些基础的了解,但之前更多的是接触一些简单的逻辑控制,对于如何用HDL来描述复杂的DSP算法,我感到有些吃力。这本书能否从零开始,清晰地讲解Verilog或VHDL的语法和风格,并重点强调如何将DSP算法的并行性和流水线特性体现在HDL代码中?我期待它能提供一些通用的编码模式和最佳实践,帮助我写出易于理解、易于维护且性能优越的HDL代码。另外,“高级FPGA设计技巧”更是让我充满了好奇。它是否会涉及到关于如何进行高效的资源利用,例如如何优化DSP Slices的使用,如何进行BRAM的有效配置?是否会讲解一些在FPGA上实现高性能DSP的关键技术,如流水线(Pipelining)、并行处理(Parallelism)、资源共享(Resource Sharing)以及如何进行精确的时序收敛?如果书中还能包含一些典型的DSP算法在FPGA上的实现案例,比如各种类型的滤波器或者调制解调器,那将是对我非常有价值的学习资源。

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