Xilinx FPGA數(shù)字信號處理權(quán)威指南：從HDL到模型和C的描述

第一篇DSP系統(tǒng)的組成和處理方法
第1章信號處理理論
1．1信號定義及分類
1．2信號增益與衰減
1．3信號失真及測量
1．3．1放大器失真
1．3．2信號諧波失真
1．3．3諧波失真測量
1．4噪聲及處理方法
1．4．1噪聲的定義及表示
1．4．2固有噪聲電平
1．4．3噪聲/失真鏈
1．4．4信噪比定義及表示
1．4．5信號的提取方法
1．5模擬信號及處理方法
1．5．1模擬I/O信號的處理
1．5．2模擬通信信號處理
1．6數(shù)字信號處理關(guān)鍵問題
1．6．1數(shù)字信號處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1．6．2信號調(diào)理方法
1．6．3模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC及量化效應
1．6．4數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和信號重建
1．6．5SFDR的定義及測量
1．7通信信號軟件處理方法
1．7．1軟件無線電的定義
1．7．2IF的軟件無線電實現(xiàn)
1．7．3信道化處理
1．7．4基站軟件無線電接收機
1．7．5SR采樣技術(shù)
1．7．6直接數(shù)字下變頻
1．7．7帶通采樣失敗的解決
第2章數(shù)字信號處理實現(xiàn)方法
2．1數(shù)字信號處理技術(shù)概念
2．1．1數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展
2．1．2數(shù)字信號處理算法的分類
2．1．3數(shù)字信號處理實現(xiàn)方法
2．2基于DSP的數(shù)字信號處理實現(xiàn)方法
2．2．1DSP的結(jié)構(gòu)特點
2．2．2DSP的運行代碼及性能
2．3基于FPGA的數(shù)字信號處理實現(xiàn)方法
2．3．1FPGA原理
2．3．2FPGA的邏輯資源
2．3．3FPGA的高性能處理
2．3．4FPGA的最新發(fā)展
第3章數(shù)字的表示和運算的實現(xiàn)
3．1整數(shù)的表示方法
3．1．1二進制原碼格式
3．1．2二進制反碼格式
3．1．3二進制補碼格式
3．2整數(shù)值運算的HDL描述
3．2．1整數(shù)加法的HDL描述
3．2．2整數(shù)減法的HDL描述
3．2．3整數(shù)乘法的HDL描述
3．2．4整數(shù)除法的HDL描述
3．3定點數(shù)的表示方法
3．3．1定點二進制數(shù)格式
3．3．2定點量化
3．3．3歸一化處理
3．3．4小數(shù)部分截斷
3．3．5一種不同的方法Trounding
3．4定點數(shù)運算的HDL描述
3．4．1定點數(shù)加法的HDL描述
3．4．2定點數(shù)減法的HDL描述
3．4．3定點乘法的HDL描述
3．4．4定點除法的HDL描述
3．5浮點數(shù)的表示方法
3．5．1浮點數(shù)的格式
3．5．2浮點數(shù)的短指數(shù)表示
3．6浮點運算的HDL描述
3．6．1單精度浮點數(shù)加法的HDL描述
3．6．2單精度浮點數(shù)減法的HDL描述
3．6．3單精度浮點數(shù)乘法的HDL描述
3．6．4單精度浮點數(shù)除法的HDL描述
第二篇數(shù)字信號處理基本理論和FPGA實現(xiàn)方法
第4章CORDIC算法原理及實現(xiàn)
4．1CORDIC算法原理
4．1．1圓坐標系旋轉(zhuǎn)
4．1．2線性坐標系旋轉(zhuǎn)
4．1．3雙曲線坐標系旋轉(zhuǎn)
4．1．4CORDIC算法一般描述
4．2CORDIC算法性能分析
4．2．1輸出量化誤差的確定
4．2．2近似誤差的分析
4．2．3舍入誤差的分析
4．2．4有效位deff的估算
4．2．5預測與仿真
4．3CORDIC硬件實現(xiàn)原理
4．3．1CORDIC循環(huán)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)原理
4．3．2CORDIC非循環(huán)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)原理
4．3．3實現(xiàn)CORDIC的非循環(huán)的流水線結(jié)構(gòu)
4．3．43種實現(xiàn)方式的性能比較
4．4CORDIC算法收斂性及實現(xiàn)
4．4．1CORDIC算法收斂性原理
4．4．2CORDIC象限映射實現(xiàn)
4．4．3向量模式的CORDIC迭代實現(xiàn)
4．4．4旋轉(zhuǎn)模式的CORDIC迭代實現(xiàn)
4．5CORDIC子系統(tǒng)的設計
4．5．1CORDIC單元的設計
4．5．2參數(shù)化CORDIC單元
4．5．3旋轉(zhuǎn)后標定的實現(xiàn)
4．5．4旋轉(zhuǎn)后的象限解映射
4．6圓形坐標系算術(shù)功能的設計
4．6．1反正切的實現(xiàn)
4．6．2正弦和余弦的實現(xiàn)
4．6．3向量幅度的計算
4．7流水線技術(shù)的CORDIC實現(xiàn)
4．7．1帶有流水線并行陣列的實現(xiàn)
4．7．2串行結(jié)構(gòu)實現(xiàn)
4．7．3比較并行和串行實現(xiàn)
4．8向量幅值精度的研究
4．8．1CORDIC向量幅度： 設計任務
4．8．2驗證計算精度
第5章離散傅里葉變換原理及信號頻譜分析實現(xiàn)
5.1傅里葉變換的幾種形式
5.1.1連續(xù)時間、連續(xù)頻率——連續(xù)傅里葉變換
5.1.2連續(xù)時間、離散頻率——傅里葉級數(shù)
5.1.3離散時間、連續(xù)頻率——序列的傅里葉變換
5.1.4離散時間、離散頻率——離散傅里葉變換
5.2周期序列的離散傅里葉級數(shù)
5.3離散傅里葉變換
5.4離散傅里葉級數(shù)與離散傅里葉變換的關(guān)系
5.5離散傅里葉變換和z變換的關(guān)系
5.6離散傅里葉變換的性質(zhì)
5.6.1線性
5.6.2循環(huán)移位定理
5.6.3循環(huán)卷積定理
5.6.4復共軛序列的DFT
5.6.5DFT的共軛對稱性
5.7頻率域抽樣理論
5.8離散傅里葉變換應用舉例
5.9離散傅里葉變換的信號譜分析
5.9.1連續(xù)信號譜分析
5.9.2譜分析存在的問題
5.10離散傅里葉變換信號分析的實現(xiàn)
5.10.1構(gòu)建頻譜分析模型
5.10.2配置模型參數(shù)
5.10.3設置仿真參數(shù)
5.10.4運行和分析仿真結(jié)果
第6章快速傅里葉變換FFT
6.1FFT的發(fā)展背景
6.2FFT快速變換的需求
6.3按時間抽取的基-2 FFT算法
6.3.1按時間抽取的基-2 FFT算法原理
6.3.2運算量分析
6.4按頻率抽取的基-2 FFT算法
6.4.1按頻率抽取的基-2 FFT算法原理
6.4.2運算量分析
6.5離散傅里葉反變換的快速計算
6.6混合基FFT算法
6.7FFT的C模型描述和實現(xiàn)
6.7.1創(chuàng)建新的設計工程
6.7.2創(chuàng)建源文件
6.7.3設計綜合
6.7.4創(chuàng)建仿真測試文件
6.7.5運行協(xié)同仿真
6.7.6添加PIPELINE命令
6.7.7添加ARRAY_PARTITION命令
第7章離散余弦變換原理及實現(xiàn)
7.1DCT的定義
7.2DCT-2和DFT的關(guān)系
7.3DCT變換的應用
7.4二維DCT變換原理
7.4.1二維DCT變換方法
7.4.2二維DCT算法描述
7.5二維DCT變換實現(xiàn)
7.5.1創(chuàng)建新的設計工程
7.5.2創(chuàng)建源文件
7.5.3設計綜合
7.5.4創(chuàng)建仿真測試文件
7.5.5運行協(xié)同仿真
7.5.6添加PIPELINE命令
7.5.7修改PIPELINE命令
7.5.8添加PARTITION命令
7.5.9添加DATAFLOW命令
7.5.10添加INLINE命令
7.5.11添加RESHAPE命令
7.5.12修改RESHAPE命令
第8章FIR濾波器和IIR濾波器原理及實現(xiàn)
8.1模擬到數(shù)字濾波器的轉(zhuǎn)換
8.1.1微分方程近似
8.1.2雙線性交換
8.2數(shù)字濾波器的分類和應用
8.3FIR數(shù)字濾波器的原理和結(jié)構(gòu)
8.3.1FIR數(shù)字濾波器的特性
8.3.2FIR濾波器的設計規(guī)則
8.3.3FIR濾波器的轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)
8.4IIR數(shù)字濾波器的原理和結(jié)構(gòu)
8.4.1IIR濾波器的原理
8.4.2IIR濾波器的模型
8.4.3IIR濾波器的z域分析
8.4.4IIR濾波器的性能及穩(wěn)定性
8.5DA FIR濾波器的設計
8.5.1DA FIR濾波器的設計原理
8.5.2移位寄存器模塊設計
8.5.3查找表模塊的設計
8.5.4查找表加法器模塊的設計
8.5.5縮放比例加法器模塊的設計
8.5.6DA FIR濾波器完整的設計
8.6MAC FIR濾波器設計
8.6.112×8乘和累加器模塊的設計
8.6.2數(shù)據(jù)控制邏輯模塊設計
8.6.3地址生成器模塊的設計
8.6.4完整的MAC FIR濾波器的設計
8.7FIR Compiler濾波器的設計
8.7.1生成FIR濾波器系數(shù)
8.7.2建模FIR濾波器模型
8.7.3仿真FIR濾波器模型
8.7.4修改FIR濾波器模型
8.7.5仿真修改后FIR濾波器模型
8.8HLS FIR濾波器的設計
8.8.1設計原理
8.8.2設計FIR濾波器
8.8.3運行仿真和驗證功能
8.8.4設計綜合
8.8.5設計優(yōu)化
8.8.6Vivado環(huán)境下的RTL仿真
第9章其他類型數(shù)字濾波器原理及實現(xiàn)
9.1滑動平均濾波器原理及結(jié)構(gòu)
9.1.1滑動平均一般原理
9.1.28權(quán)值滑動平均結(jié)構(gòu)及特性
9.1.39權(quán)重滑動平均結(jié)構(gòu)及特性
9.1.4滑動平均濾波器的轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)
9.2微分器和積分器原理及特性
9.2.1微分器原理及特性
9.2.2積分器原理及特性
9.3積分梳狀濾波器原理及特性
9.4中頻調(diào)制信號產(chǎn)生和解調(diào)
9.4.1中頻調(diào)制信號的產(chǎn)生
9.4.2中頻調(diào)制信號的解調(diào)
9.4.3CIC提取基帶信號
9.4.4CIC濾波器的衰減及修正
9.5CIC濾波器實現(xiàn)方法
9.6CIC濾波器位寬確定
9.6.1CIC抽取濾波器位寬確定
9.6.2CIC插值濾波器位寬確定
9.7CIC濾波器的銳化
9.7.1SCIC濾波器的特性
9.7.2ISOP濾波器的特性
9.8CIC濾波器的遞歸和非遞歸結(jié)構(gòu)
9.9CIC濾波器的實現(xiàn)
9.9.1單級定點CIC濾波器的設計
9.9.2滑動平均濾波器的設計
9.9.3多級定點CIC濾波器的設計
9.9.4浮點CIC濾波器的設計
9.9.5CIC插值和抽取濾波器的設計
第10章重定時信號流圖原理及實現(xiàn)
10.1信號流圖基本概念
10.1.1信號流圖關(guān)鍵路徑
10.1.2信號流圖的延遲
10.2割集重定時及規(guī)則
10.2.1割集重定時概念
10.2.2割集重定時規(guī)則1
10.2.3割集重定時規(guī)則2
10.2.4兩種重定時FIR的信號流圖
10.3脈動陣列及重定時
10.3.1脈動陣列概念
10.3.2FIR濾波器脈動陣列及重定時
10.3.3IIR濾波器脈動陣列及重定時
10.4自適應濾波器的SFG
第三篇通信信號處理理論和FPGA實現(xiàn)方法
第11章通信信號處理原理及實現(xiàn)
11.1信號檢測理論
11.1.1概率的柱狀圖表示
11.1.2概率密度函數(shù)
11.2二進制基帶數(shù)據(jù)傳輸
11.2.1脈沖整形
11.2.2基帶傳輸信號接收錯誤
11.2.3匹配濾波器的應用
11.3信號調(diào)制技術(shù)
11.3.1信道與帶寬
11.3.2信號調(diào)制技術(shù)
11.3.3數(shù)字信號的傳輸
11.4脈沖整形濾波器原理及實現(xiàn)
11.4.1脈沖整形濾波器原理
11.4.2上采樣-濾波器脈沖整形的實現(xiàn)
11.4.3多相內(nèi)插脈沖整形濾波器的實現(xiàn)
11.4.4量化和頻譜屏蔽的實現(xiàn)
11.5發(fā)射機原理及實現(xiàn)
11.5.1發(fā)射機原理
11.5.2發(fā)射機實現(xiàn)
11.6脈沖生成和匹配濾波器的實現(xiàn)
11.6.1脈沖生成原理和實現(xiàn)
11.6.2匹配濾波器原理和實現(xiàn)
11.7接收機原理及實現(xiàn)
11.7.1接收機原理
11.7.2理想信道接收機實現(xiàn)
11.7.3非理想信道接收機實現(xiàn)
第12章數(shù)控振蕩器原理及實現(xiàn)
12.1數(shù)控振蕩器的原理
12.2查找表數(shù)控振蕩器原理及實現(xiàn)
12.2.1查找表數(shù)控振蕩器原理
12.2.2使用累加器生成一個斜坡函數(shù)
12.2.3累加器精度的影響分析
12.2.4使用查找表生成正弦波
12.2.5分析步長對頻率分辨率的影響
12.2.6頻譜純度的分析
12.2.7分析查找表深度和無雜散動態(tài)范圍
12.2.8查找表深度和實現(xiàn)成本
12.2.9動態(tài)頻率的無雜散動態(tài)范圍
12.2.10帶有抖動的無雜散動態(tài)范圍
12.2.11調(diào)諧抖動個數(shù)
12.2.12創(chuàng)建一個抖動信號
12.3IIR濾波器數(shù)控振蕩器原理及實現(xiàn)
12.3.1IIR濾波器數(shù)控振蕩器原理
12.3.2使用IIR濾波器生成正弦波振蕩器
12.3.3IIR振蕩器的頻譜純度分析
12.3.432位定點IIR濾波器生成正弦波振蕩器
12.3.512位定點IIR濾波器生成正弦波振蕩器
12.3.68位定點IIR濾波器生成正弦波振蕩器
12.4CORDIC數(shù)控振蕩器實現(xiàn)
12.4.1象限修正正弦/余弦 CORDIC振蕩器
12.4.2鋸齒波驅(qū)動正弦/余弦CORDIC振蕩器
第13章信號同步原理實現(xiàn)
13.1信號的同步問題
13.2符號定時及定時恢復
13.2.1符號定時原理
13.2.2符號定時恢復
13.2.3載波相位偏移及控制
13.2.4幀同步原理
13.2.5數(shù)字下變頻原理
13.2.6BPSK接收信號的同步原理
13.3數(shù)字變頻器原理及實現(xiàn)
13.3.1數(shù)字上變頻原理及實現(xiàn)
13.3.2數(shù)字下變頻原理及實現(xiàn)
13.4鎖相環(huán)原理及實現(xiàn)
13.4.1鎖相環(huán)原理
13.4.2相位檢測器的實現(xiàn)
13.4.3環(huán)路濾波器的實現(xiàn)
13.4.4相位檢測器和環(huán)路濾波器的實現(xiàn)
13.4.52型PLL的實現(xiàn)
13.4.61型PLL和2型PLL性能比較
13.4.7噪聲對2型 PLL的影響
13.5載波同步的實現(xiàn)
13.5.1科斯塔斯環(huán)的實現(xiàn)
13.5.2平方環(huán)的實現(xiàn)
13.6定時同步的實現(xiàn)
13.6.1匹配濾波器和最大有效點
13.6.2超前滯后門同步器
第四篇數(shù)字圖像處理理論和FPGA實現(xiàn)方法
第14章數(shù)字圖像處理原理及實現(xiàn)
14.1數(shù)字圖像處理基本方法
14.1.1灰度變換
14.1.2直方圖處理
14.1.3空間濾波
14.2System Generator數(shù)字圖像處理實現(xiàn)
14.2.1打開圖像濾波器設計
14.2.2分析數(shù)字圖像濾波器
14.2.3分析輸入和輸出緩存模塊
14.2.4準備硬件協(xié)同仿真
14.2.5運行硬件協(xié)同仿真
14.3HLS圖像邊緣檢測實現(xiàn)
14.3.1創(chuàng)建新的設計工程
14.3.2創(chuàng)建源文件
14.3.3設計綜合
14.3.4創(chuàng)建仿真測試文件
14.3.5運行協(xié)同仿真
14.3.6添加循環(huán)控制命令
14.3.7添加DATAFLOW命令
14.3.8添加INLINE命令
第15章動態(tài)視頻拼接原理及實現(xiàn)
15.1視頻拼接技術(shù)發(fā)展
15.2圖像拼接理論及關(guān)鍵方法
15.2.1圖像拼接系統(tǒng)概述
15.2.2圖像拼接流程
15.2.3圖像采集及表示
15.2.4圖像配準和融合
15.2.5圖像拼接演示
15.3圖像配準方法的原理及實現(xiàn)
15.3.1基于MATLAB的圖像配準系統(tǒng)
15.3.2關(guān)鍵點配準法
15.3.3SIFT圖像配準算法
15.3.4模板匹配法
15.3.5灰度信息法
15.3.6頻域相位相關(guān)算法
15.3.7圖像配準方法對比與評價
15.4視頻拼接系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
15.4.1視頻拼接技術(shù)
15.4.2視頻拼接方法
15.4.3視頻拼接系統(tǒng)的實現(xiàn)
15.5FPGA視頻拼接系統(tǒng)硬件實現(xiàn)
15.5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
15.5.2系統(tǒng)硬件平臺總體設計
15.5.3視頻數(shù)據(jù)采集模塊
15.5.4視頻數(shù)據(jù)存儲模塊
15.5.5視頻數(shù)據(jù)顯示模塊
15.5.6系統(tǒng)硬件平臺的測試
15.6FPGA視頻拼接系統(tǒng)軟件設計
15.6.1系統(tǒng)軟件設計概述
15.6.2系統(tǒng)中斷部分設計
15.6.3視頻采集模塊軟件設計
15.6.4視頻存儲模塊軟件設計
15.6.5視頻顯示模塊軟件設計
15.6.6系統(tǒng)整體測試
15．7Vivado HLS圖像拼接系統(tǒng)原理及實現(xiàn)
15．7．1OpenCV和HLS視頻庫
15．7．2AXI4流和視頻接口
15．7．3OpenCV到RTL代碼轉(zhuǎn)換的流程
15．7．4Vivado HLS實現(xiàn)OpenCV的方法
15．7．5Vivado HLS實現(xiàn)圖像拼接
第五篇自適應信號處理理論和FPGA實現(xiàn)方法
第16章自適應信號處理原理及實現(xiàn)
16.1自適應信號處理發(fā)展
16.2自適應信號處理系統(tǒng)
16.2.1通用信號處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
16.2.2FIR濾波器性能參數(shù)
16.2.3自適應濾波器結(jié)構(gòu)
16.2.4通用自適應數(shù)字信號處理結(jié)構(gòu)
16.2.5自適應信號處理系統(tǒng)模擬接口
16.2.6典型自適應數(shù)字信號處理結(jié)構(gòu)
16.3自適應信號處理的應用
16.3.1信道辨識
16.3.2回波對消
16.3.3聲學回音消除
16.3.4電線交流噪聲抑制
16.3.5背景噪聲抑制
16.3.6信道均衡
16.3.7自適應譜線增強
16.4自適應信號處理算法
16.4.1自適應信號處理算法類型
16.4.2自適應濾波器結(jié)構(gòu)
16.4.3維納-霍普算法
16.4.4最小均方算法
16.4.5遞歸最小二次方算法
16.5LMS算法的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)
16.5.1基本LMS結(jié)構(gòu)
16.5.2串行LMS結(jié)構(gòu)
16.5.3重定時SLMS結(jié)構(gòu)
16.5.4非規(guī)范的LMS(NCLMS)結(jié)構(gòu)
16.5.5流水線LMS結(jié)構(gòu)
16.5.6超前技術(shù)
16.5.7PIPLMS結(jié)構(gòu)
16.5.8復數(shù)LMS結(jié)構(gòu)
16.5.9RLS和LMS技術(shù)的比較
16.6自適應濾波器的設計
16.6.1標準并行自適應LMS濾波器的設計
16.6.2非規(guī)范并行LMS濾波器的設計
16.6.3使用可配置LMS模塊實現(xiàn)LMS音頻
16.7自適應信號算法硬件實現(xiàn)方法
16.7.1最小二乘解的計算
16.7.2指數(shù)RLS算法實現(xiàn)
16.7.3QR-RLS算法原理及實現(xiàn)
16.8QR-RLS自適應濾波算法的實現(xiàn)
16.8.1QR算法的硬件結(jié)構(gòu)
16.8.2QR-RLS的三數(shù)組方法
16.8.3QR邊界單元的實現(xiàn)
16.8.4QR內(nèi)部單元的實現(xiàn)
16.8.5QR數(shù)組的實現(xiàn)
參考文獻