Xilinx FPGA數字信號處理權威指南：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數字信號處理關鍵問題
1．6．1數字信號處理系統(tǒng)結構
1．6．2信號調理方法
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
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數字信號處理實現方法
2．2基于DSP的數字信號處理實現方法
2．2．1DSP的結構特點
2．2．2DSP的運行代碼及性能
2．3基于FPGA的數字信號處理實現方法
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章數字的表示和運算的實現
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整數值運算的HDL描述
3．2．1整數加法的HDL描述
3．2．2整數減法的HDL描述
3．2．3整數乘法的HDL描述
3．2．4整數除法的HDL描述
3．3定點數的表示方法
3．3．1定點二進制數格式
3．3．2定點量化
3．3．3歸一化處理
3．3．4小數部分截斷
3．3．5一種不同的方法Trounding
3．4定點數運算的HDL描述
3．4．1定點數加法的HDL描述
3．4．2定點數減法的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浮點數的表示方法
3．5．1浮點數的格式
3．5．2浮點數的短指數表示
3．6浮點運算的HDL描述
3．6．1單精度浮點數加法的HDL描述
3．6．2單精度浮點數減法的HDL描述
3．6．3單精度浮點數乘法的HDL描述
3．6．4單精度浮點數除法的HDL描述
第二篇數字信號處理基本理論和FPGA實現方法
第4章CORDIC算法原理及實現
4．1CORDIC算法原理
4．1．1圓坐標系旋轉
4．1．2線性坐標系旋轉
4．1．3雙曲線坐標系旋轉
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硬件實現原理
4．3．1CORDIC循環(huán)結構的實現原理
4．3．2CORDIC非循環(huán)結構的實現原理
4．3．3實現CORDIC的非循環(huán)的流水線結構
4．3．43種實現方式的性能比較
4．4CORDIC算法收斂性及實現
4．4．1CORDIC算法收斂性原理
4．4．2CORDIC象限映射實現
4．4．3向量模式的CORDIC迭代實現
4．4．4旋轉模式的CORDIC迭代實現
4．5CORDIC子系統(tǒng)的設計
4．5．1CORDIC單元的設計
4．5．2參數化CORDIC單元
4．5．3旋轉后標定的實現
4．5．4旋轉后的象限解映射
4．6圓形坐標系算術功能的設計
4．6．1反正切的實現
4．6．2正弦和余弦的實現
4．6．3向量幅度的計算
4．7流水線技術的CORDIC實現
4．7．1帶有流水線并行陣列的實現
4．7．2串行結構實現
4．7．3比較并行和串行實現
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
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
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
5.3離散傅里葉變換
5.4離散傅里葉級數與離散傅里葉變換的關系
5.5離散傅里葉變換和z變換的關系
5.6離散傅里葉變換的性質
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
5.10.1構建頻譜分析模型
5.10.2配置模型參數
5.10.3設置仿真參數
5.10.4運行和分析仿真結果
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
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
7.1DCT的定義
7.2DCT-2和DFT的關系
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
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
8.1模擬到數字濾波器的轉換
8.1.1微分方程近似
8.1.2雙線性交換
8.2數字濾波器的分類和應用
8.3FIR數字濾波器的原理和結構
8.3.1FIR數字濾波器的特性
8.3.2FIR濾波器的設計規(guī)則
8.3.3FIR濾波器的轉置結構
8.4IIR數字濾波器的原理和結構
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數據控制邏輯模塊設計
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
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章其他類型數字濾波器原理及實現
9.1滑動平均濾波器原理及結構
9.1.1滑動平均一般原理
9.1.28權值滑動平均結構及特性
9.1.39權重滑動平均結構及特性
9.1.4滑動平均濾波器的轉置結構
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中頻調制信號產生和解調
9.4.1中頻調制信號的產生
9.4.2中頻調制信號的解調
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構
9.9CIC濾波器的實現
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
10.1信號流圖基本概念
10.1.1信號流圖關鍵路徑
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實現方法
第11章通信信號處理原理及實現
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
11.2二進制基帶數據傳輸
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信號調制技術
11.3.1信道與帶寬
11.3.2信號調制技術
11.3.3數字信號的傳輸
11.4脈沖整形濾波器原理及實現
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
11.4.3多相內插脈沖整形濾波器的實現
11.4.4量化和頻譜屏蔽的實現
11.5發(fā)射機原理及實現
11.5.1發(fā)射機原理
11.5.2發(fā)射機實現
11.6脈沖生成和匹配濾波器的實現
11.6.1脈沖生成原理和實現
11.6.2匹配濾波器原理和實現
11.7接收機原理及實現
11.7.1接收機原理
11.7.2理想信道接收機實現
11.7.3非理想信道接收機實現
第12章數控振蕩器原理及實現
12.1數控振蕩器的原理
12.2查找表數控振蕩器原理及實現
12.2.1查找表數控振蕩器原理
12.2.2使用累加器生成一個斜坡函數
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調諧抖動個數
12.2.12創(chuàng)建一個抖動信號
12.3IIR濾波器數控振蕩器原理及實現
12.3.1IIR濾波器數控振蕩器原理
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數控振蕩器實現
12.4.1象限修正正弦/余弦 CORDIC振蕩器
12.4.2鋸齒波驅動正弦/余弦CORDIC振蕩器
第13章信號同步原理實現
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數字下變頻原理
13.2.6BPSK接收信號的同步原理
13.3數字變頻器原理及實現
13.3.1數字上變頻原理及實現
13.3.2數字下變頻原理及實現
13.4鎖相環(huán)原理及實現
13.4.1鎖相環(huán)原理
13.4.2相位檢測器的實現
13.4.3環(huán)路濾波器的實現
13.4.4相位檢測器和環(huán)路濾波器的實現
13.4.52型PLL的實現
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
13.5.1科斯塔斯環(huán)的實現
13.5.2平方環(huán)的實現
13.6定時同步的實現
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
第四篇數字圖像處理理論和FPGA實現方法
第14章數字圖像處理原理及實現
14.1數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數字圖像處理實現
14.2.1打開圖像濾波器設計
14.2.2分析數字圖像濾波器
14.2.3分析輸入和輸出緩存模塊
14.2.4準備硬件協同仿真
14.2.5運行硬件協同仿真
14.3HLS圖像邊緣檢測實現
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
15.1視頻拼接技術發(fā)展
15.2圖像拼接理論及關鍵方法
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
15.3.1基于MATLAB的圖像配準系統(tǒng)
15.3.2關鍵點配準法
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
15.4.1視頻拼接技術
15.4.2視頻拼接方法
15.4.3視頻拼接系統(tǒng)的實現
15.5FPGA視頻拼接系統(tǒng)硬件實現
15.5.1系統(tǒng)結構
15.5.2系統(tǒng)硬件平臺總體設計
15.5.3視頻數據采集模塊
15.5.4視頻數據存儲模塊
15.5.5視頻數據顯示模塊
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
15．7．1OpenCV和HLS視頻庫
15．7．2AXI4流和視頻接口
15．7．3OpenCV到RTL代碼轉換的流程
15．7．4Vivado HLS實現OpenCV的方法
15．7．5Vivado HLS實現圖像拼接
第五篇自適應信號處理理論和FPGA實現方法
第16章自適應信號處理原理及實現
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)結構
16.2.2FIR濾波器性能參數
16.2.3自適應濾波器結構
16.2.4通用自適應數字信號處理結構
16.2.5自適應信號處理系統(tǒng)模擬接口
16.2.6典型自適應數字信號處理結構
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自適應濾波器結構
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算法的硬件實現結構
16.5.1基本LMS結構
16.5.2串行LMS結構
16.5.3重定時SLMS結構
16.5.4非規(guī)范的LMS(NCLMS)結構
16.5.5流水線LMS結構
16.5.6超前技術
16.5.7PIPLMS結構
16.5.8復數LMS結構
16.5.9RLS和LMS技術的比較
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LMS音頻
16.7自適應信號算法硬件實現方法
16.7.1最小二乘解的計算
16.7.2指數RLS算法實現
16.7.3QR-RLS算法原理及實現
16.8QR-RLS自適應濾波算法的實現
16.8.1QR算法的硬件結構
16.8.2QR-RLS的三數組方法
16.8.3QR邊界單元的實現
16.8.4QR內部單元的實現
16.8.5QR數組的實現
參考文獻