Intel FPGA數字信號處理系統(tǒng)設計權威指南：從HDL、Simulink到HLS的實現(xiàn)（基礎篇）
定 價：179 元
叢書名：英特爾FPGA中國創(chuàng)新中心系列叢書
- 作者：何賓
- 出版時間：2021/9/1
- ISBN：9787121419362
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP332.1
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：128開
本書從硬件描述語言、Simulink環(huán)境下的模型構建和Intel FPGA高級綜合工具下的C/C 程序設計三個不同的角度，本書從硬件描述語言、模型設計和高級綜合HLS三個角度對使用Intel公司現(xiàn)場可編程門陣列器件構建數字信號處理系統(tǒng)的方法進行了詳細的介紹。本書內容涵蓋了信號處理基本理論、CORDIC算法的FPGA實現(xiàn)、Intel FPGA數字信號處理工具、傅里葉變換的FPGA實現(xiàn)、離散余弦變換的FPGA實現(xiàn)、數字濾波器的FPGA實現(xiàn)、多速率信號處理的FPGA實現(xiàn)，以及其他常用數字濾波器的FPGA實現(xiàn)。
何賓 知名的嵌入式和EDA技術專家，長期從事電子設計自動化方面的教學和科研工作，與全球多家知名的半導體廠商和EDA工具廠商密切合作。已經出版電子信息方面的著作共40余部，內容涵蓋電路仿真、電路設計、FPGA、數字信號處理、單片機、嵌入式系統(tǒng)等。典型的代表作有《模擬電子系統(tǒng)設計指南（基礎篇）：從半導體、分立元件到TI集成電路的分析與實現(xiàn)》、《模擬電子系統(tǒng)設計指南（實踐篇）：從半導體、分立元件到TI集成電路的分析與實現(xiàn)》、《Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設計與實現(xiàn)-基于ARM Cortex-A9雙核處理器和Vivado的設計方法》、《Altium Designer17一體化設計標準教程-從仿真原理和PCB設計到單片機系統(tǒng)》、《STC8系列單片機開發(fā)指南：面向處理器、程序設計和操作系統(tǒng)的分析與應用》等。
第1章信號處理理論基礎
1.1信號定義
1.2信號增益與衰減
1.3信號失真及其測量
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噪聲及其處理方法
1.4.1噪聲的定義和表示
1.4.2固有噪聲電平
1.4.3噪聲/失真鏈
1.4.4信噪比定義和表示
1.4.5信號的提取方法
1.5模擬信號及其處理方法
1.5.1模擬I/O信號的處理
1.5.2模擬通信信號的處理
1.6數字信號處理的關鍵問題
1.6.1數字信號處理系統(tǒng)的結構
1.6.2信號調理的方法
1.6.3模數轉換器(ADC)及量化效應
1.6.4數模轉換器(DAC)及信號重建
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
1.7.2中頻軟件無線電實現(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
1.7.6直接數字下變頻
1.7.7帶通采樣失敗的解決
第2章數字信號處理實現(xiàn)方法
2.1數字信號處理技術概念
2.1.1數字信號處理技術的發(fā)展
2.1.2數字信號處理算法的分類
2.1.3數字信號處理實現(xiàn)的方法
2.2基于DSPs的數字信號處理實現(xiàn)原理
2.2.1DSPs的結構及流水線
2.2.2DSPs的運行代碼及性能
2.3基于FPGA的數字信號處理實現(xiàn)原理
2.3.1FPGA基本原理
2.3.2邏輯陣列塊和自適應邏輯塊
2.3.3塊存儲器
2.3.4時鐘網絡和相位鎖相環(huán)
2.3.5I/O塊
2.3.6DSP塊
2.4FPGA執(zhí)行數字信號處理的一些關鍵問題
2.4.1關鍵路徑
2.4.2流水線
2.4.3延遲
2.4.4加法器
2.4.5乘法器
2.4.6并行/串行
2.4.7溢出的處理
2.5高性能信號處理的難點和技巧
2.5.1設計目標
2.5.2實現(xiàn)成本
2.5.3設計優(yōu)化
第3章數值的表示和運算
3.1整數的表示方法
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整數加法運算的HDL描述
3.2.1無符號數加法運算的HDL描述
3.2.2有符號數加法運算的HDL描述
3.3整數減法運算的HDL描述
3.3.1無符號數減法運算的HDL描述
3.3.2有符號數減法運算的HDL描述
3.4整數乘法運算的HDL描述
3.4.1無符號數乘法運算的HDL描述
3.4.2有符號數乘法運算的HDL描述
3.5整數除法運算的HDL描述
3.5.1無符號數除法運算的HDL描述
3.5.2有符號數除法運算的HDL描述
3.6定點數的表示方法
3.6.1定點二進制數格式
3.6.2定點數的量化方法
3.6.3數據的標定
3.6.4歸一化處理
3.6.5小數部分截斷
3.6.6一種不同的方法：Trounding
3.6.7定點數運算的HDL描述庫
3.7定點數加法運算的HDL描述
3.7.1無符號定點數加法運算的HDL描述
3.7.2有符號定點數加法運算的HDL描述
3.8定點數減法運算的HDL描述
3.8.1無符號定點數減法運算的HDL描述
3.8.2有符號定點數減法運算的HDL描述
3.9定點數乘法運算的HDL描述
3.9.1無符號定點數乘法運算的HDL描述
3.9.2有符號定點數乘法運算的HDL描述
3.10定點數除法運算的HDL描述
3.10.1無符號定點數除法運算的HDL描述
3.10.2有符號定點數除法運算的HDL描述
3.11浮點數的表示方法
3.11.1浮點數的格式
3.11.2浮點數的短指數表示
3.12浮點數運算的HDL描述
3.12.1單精度浮點數加法運算的HDL描述
3.12.2單精度浮點數減法運算的HDL描述
3.12.3單精度浮點數乘法運算的HDL描述
3.12.4單精度浮點數除法運算的HDL描述
3.13浮點數運算IP核的應用
3.13.1浮點IP核的功能
3.13.2建立新的設計工程
3.13.3浮點IP核實例的生成
3.13.4例化IP核實例
3.13.5生成測試平臺文件
3.13.6設計的仿真
第4章Intel FPGA數字信號處理工具
4.1Intel FPGA模型設計基礎
4.1.1用于Intel FPGA設計結構的DSP Builder
4.1.2用于Intel FPGA庫的DSP Builder
4.1.3用于Intel FPGA器件所支持的DSP Builder
4.1.4DSP Builder設計流程
4.2信號處理模型的構建和仿真
4.2.1啟動DSP Builder工具
4.2.2獲取DSP Builder設計實例幫助
4.2.3DSP Builder菜單選項介紹
4.2.4DSP Builder中的一些基本概念
4.2.5構建數字信號處理模型
4.2.6創(chuàng)建設計子系統(tǒng)
4.2.7設置模型參數
4.2.8信號處理模型的Simulink仿真
4.2.9信號處理模型的ModelSim仿真
4.2.10查看設計中所使用的資源
4.2.11打開Quartus Prime設計工程
4.2.12C 軟件模型驗證設計
4.3信號處理模型的硬件驗證
4.3.1硬件驗證
4.3.2使用環(huán)路系統(tǒng)的硬件驗證
4.4包含處理器總線接口的模型設計
4.4.1在DSP Builder設計中分配基地址
4.4.2添加DSP Builder設計到Platform Designer系統(tǒng)
4.4.3使用處理器更新寄存器
4.5DSP Builder HDL導入設計
4.5.1實現(xiàn)原理
4.5.2打開DSP Builder工具
4.5.3建立新的設計模型
4.5.4執(zhí)行協(xié)同仿真
4.6基于HLS構建和驗證算法模型
4.6.1構建C 模型和測試平臺
4.6.2設置高級綜合編譯器
4.6.3運行高級綜合編譯器
4.6.4查看高級設計報告
4.6.5查看元器件RTL仿真波形
第5章CORDIC算法原理及實現(xiàn)
5.1CORDIC算法原理
5.1.1圓坐標系旋轉
5.1.2線性坐標系旋轉
5.1.3雙曲線坐標系旋轉
5.1.4CORDIC算法通用表達式
5.2CORDIC循環(huán)和非循環(huán)結構硬件實現(xiàn)原理
5.2.1CORDIC循環(huán)結構原理和實現(xiàn)方法
5.2.2CORDIC非循環(huán)結構的實現(xiàn)原理
5.2.3實現(xiàn)CORDIC的非循環(huán)的流水線結構
5.3向量幅度的計算
5.4CORDIC算法的模型實現(xiàn)
5.4.1CORDIC算法收斂性原理
5.4.2CORDIC象限映射實現(xiàn)
5.4.3向量模式下的CORDIC迭代實現(xiàn)
5.4.4旋轉模式的CORDIC迭代實現(xiàn)
ⅩⅦ5.5CORDIC子系統(tǒng)的模型實現(xiàn)
5.5.1CORDIC單元的設計
5.5.2參數化CORDIC單元
5.5.3旋轉后標定的實現(xiàn)
5.5.4旋轉后的象限解映射
5.6圓坐標系算術功能的模型實現(xiàn)
5.6.1反正切的實現(xiàn)
5.6.2正弦和余弦的實現(xiàn)
5.6.3向量幅度的計算
5.7流水線技術的CORDIC模型實現(xiàn)
5.7.1帶有流水線并行陣列的實現(xiàn)
5.7.2串行結構實現(xiàn)
5.8向量幅度精度的研究
5.8.1CORDIC向量幅度精度控制
5.8.2CORDIC向量幅度精度比較
5.9調用CORDIC塊的模型實現(xiàn)
5.10CORDIC算法的HLS實現(xiàn)
5.10.1CORDIC算法的C 描述
5.10.2HLS轉換設計
5.10.3優(yōu)化設計
第6章離散傅里葉變換原理及實現(xiàn)
6.1模擬周期信號的分析：傅里葉級數
6.2模擬非周期信號的分析：傅里葉變換
6.3離散序列的分析：離散傅里葉變換
6.3.1離散傅里葉變換推導
6.3.2頻率離散化推導
6.3.3DFT的窗效應
6.4短時傅里葉變換
6.5離散傅里葉變換的運算量
6.6離散傅里葉算法的模型實現(xiàn)
6.6.1系統(tǒng)模型結構
6.6.2分析復數乘法
6.6.3分析復數加法
6.6.4運行設計
第7章快速傅里葉變換原理及實現(xiàn)
7.1快速傅里葉變換的發(fā)展
7.2Danielson-Lanczos引理
7.3按時間抽取的基-2 FFT算法
7.4按頻率抽取的基-2 FFT算法
ⅩⅧ7.5Cooley-Tuckey算法
7.6基-4和基-8的FFT算法
7.7FFT計算中的字長
7.8基于MATLAB的FFT的分析
7.9基于模型的FFT設計與實現(xiàn)
7.10基于IP核的FFT實現(xiàn)
7.10.1FFT IP庫
7.10.2啟動DSP Builder工具
7.10.3構建設計模型
7.10.4配置模型參數
7.10.5運行和分析仿真結果
7.11基于C和HLS的FFT建模與實現(xiàn)
7.11.1創(chuàng)建新的設計工程
7.11.2創(chuàng)建設計源文件
7.11.3設計編譯和處理
7.11.4設計的高級綜合
7.11.5添加循環(huán)展開用戶策略
7.11.6添加存儲器屬性用戶策略
第8章離散余弦變換原理及實現(xiàn)
8.1切比雪夫多項式
8.2DCT的起源和發(fā)展
8.3DCT和DFT的關系
8.4二維DCT變換原理
8.4.1二維DCT變換原理
8.4.2二維DCT實現(xiàn)方法
8.5二維DCT變換的HLS實現(xiàn)
8.5.1創(chuàng)建新的設計工程
8.5.2創(chuàng)建設計文件
8.5.3驗證C 模型
8.5.4設計綜合
8.5.5查看綜合結果
8.5.6運行RTL仿真
8.5.7添加循環(huán)合并命令
8.5.8添加存儲器屬性命令
8.5.9添加循環(huán)展開命令
第9章FIR和IIR濾波器原理及實現(xiàn)
9.1模擬到數字濾波器的轉換
9.1.1微分方程近似
9.1.2雙線性交換
9.2數字濾波器的分類和應用
ⅩⅨ9.3FIR數字濾波器的原理和結構
9.3.1FIR數字濾波器的特性
9.3.2FIR濾波器的設計規(guī)則
9.4IIR數字濾波器的原理和結構
9.4.1IIR數字濾波器的原理
9.4.2IIR數字濾波器的模型
9.4.3IIR數字濾波器的z域分析
9.4.4IIR數字濾波器的性能及穩(wěn)定性
9.5DA FIR數字濾波器的設計
9.5.1DA FIR數字濾波器的設計原理
9.5.2啟動DSP Builder
9.5.3添加和配置信號源子系統(tǒng)
9.5.4添加和配置移位寄存器子系統(tǒng)
9.5.5添加和配置位選擇子系統(tǒng)
9.5.6添加和配置查找表子系統(tǒng)
9.5.7添加和配置加法器子系統(tǒng)
9.5.8添加和配置縮放比例加法器子系統(tǒng)
9.5.9添加和配置系統(tǒng)控制模塊
9.6串行MAC FIR數字濾波器的設計
9.6.1串行和并行MAC FIR數字濾波器的原理
9.6.2串行MAC FIR數字濾波器的結構
9.6.3串行MAC FIR數字濾波器設計要求
9.6.4128乘和累加器子系統(tǒng)的設計
9.6.5數據控制邏輯子系統(tǒng)設計
9.6.6地址生成器子系統(tǒng)的設計
9.6.7完整串行MAC FIR數字濾波器模型的設計
9.7基于FIR IP核的濾波器設計
9.7.1SingleRateFIR IP原理
9.7.2建立新的設計模型
9.7.3構建基于SingleRateFIR塊的濾波器模型
9.8FIR數字濾波器的C 描述和HLS實現(xiàn)
9.8.1設計原理
9.8.2創(chuàng)建新的設計工程
9.8.3創(chuàng)建設計文件
9.8.4驗證C 模型
9.8.5設計9
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