DSP嵌入式实时系统权威指南[图书]
基本信息
- 原书名:DSP for Embedded and Real-Time Systems
- 作者: (美)罗伯特·奥沙纳(Robert Oshana)
- 译者: 王建群
- 丛书名: 电子与嵌入式系统设计译丛
- 出版社:机械工业出版社
- ISBN:9787111576419
- 上架时间:2017-10-11
- 出版日期:2017 年10月
- 开本:16开
- 版次:1-1
- 所属分类:计算机 > 计算机组织与体系结构 > DSP

内容简介
作译者
kiaa@alumni.rice.edu
Kia Amiri分别于2007年和2010年在得克萨斯州休斯敦市的莱斯大学获得电气和计算机工程硕士和博士学位,在此期间他也是大学多媒体通信中心实验室的成员。他的研究方向是无线通信的物理层设计和硬件架构。他是该领域7项专利的共同发明者。2007年的夏天和秋天,在加州圣何塞Xilinx公司先进系统技术组内,Kia曾经承担MIMO算法的设计与实现工作。
Arokiasamy I
arokia@freescale.com
Arokiasamy I目前担任Freescale LTE Layer-1的工程经理,他拥有超过25年的软件架构和开发经验,包括水力发电站工业自动化系统、实时操作系统、CodeWarrior工具的MIPS平台编译器后端、Freescale MSC8144平台的WiMAX PHY等。Arokiasamy I从印度班加罗尔的印度科学研究所获得了电子与通信工程学院工程学士学位。
Michael C. Brogioli
Michael C. Brogioli博士目前在美国得克萨斯州奥斯汀市担任计算机工程和软件顾问,同时也是莱斯大学的计算机工程兼职教授。此外,他还在奥斯汀和纽约地区一些刚起步的科技公司担任咨询工作。在此之前,他是一名资深的技术专家和编译器首席架构师,负责搭建技术解决方案组织的构建工具。在Freescale工作期间,他还曾与下一代DSP平台的硬件开发团队一起工作。在Freescale之前,Brogioli博士在得克萨斯州Stafford的TI先进体系架构和芯片技术组以及加州圣克拉拉英特尔微处理器研究实验室工作。在嵌入式计算和信号处理空间领域,他撰写了十几本书并参与撰写了三本书。他拥有美国得克萨斯州休斯顿莱斯大学计算机工程博士学位和硕士学位,以及美国纽约州特洛伊市伦斯勒理工学院电气工程学士学位。
Cristian Caciuloiu
Cristian Caaciuloiu是Freescale半导体公司罗马尼亚分公司的一名软件工程师。他于1999年获得罗马尼亚布加勒斯特POLITEHNICA大学计算机科学学士/硕士学位。2000年,Cristian加盟Freescale(当时是Motorala半导体产品部门),在几个DSP和PowerPC平台上进行各种嵌入式软件项目的工作。从2005年起,他担任高级技术领导和管理职位,最近在Freescale罗马尼亚分公司担任信号处理软件和系统团队VoIP媒体网关软件产品的软件架构师。
Joseph R. Cavallaro
cavallar@rice.edu
Joseph R. Cavallaro是得克萨斯州休斯敦莱斯大学电子与计算机工程系教授以及多媒体通信中心主任。他也是芬兰Oulu大学的无线通信中心的讲师。他1981年获得宾夕法尼亚大学学士学位,1982年获得普林斯顿大学硕士学位,1988年获得康奈尔大学博士学位,均为电气工程专业。自1981年,作为技术人员加入AT&T贝尔实验室后,他一直从事研究工作,他的研究方向包括无线通信系统中的VLSI信号处理应用程序。
Stephen Dew
stephendew@yahoo.com
Stephen Dew目前是Freescale半导体公司的编译器工程师。之前,他曾在Freescale和StarCore公司从事应用工程工作。2001年他获得了佐治亚理工学院电子与计算机工程理学硕士。
Chris Dick
chris.dick@xilinx.com
Chris Dick博士是Xilinx公司的DSP首席科学家,并担任Xilinx无线系统工程团队的工程经理。Chris从事信号处理技术工作逾二十年,工作领域跨越商业、军事和学术部门。在1997年加入Xilinx之前,他在澳大利亚墨尔本La Trobe大学担任了13年教授,管理一个名为信号处理解决方案的DSP顾问团队。Chris的工作和研究方向是信号处理、数字通信、MIMO、OFDM、软件定义的无线电、DSP的VLSI体系结构、适应信号处理、同步、实时信号处理硬件架构、自定义计算机中FPGA的应用,以及实时信号处理。他拥有计算机科学和电子工程领域学士学位和博士学位。
Melissa Duarte
目录
前言
作者简介
第1章 数字信号处理简介 1
1.1 何谓数字信号处理 1
1.2DSP的优势 2
1.3 DSP系统 2
1.3.1 模数转换 3
1.3.2奈奎斯特准则 4
1.3.3 数模转换 6
1.4 DSP的应用 6
1.5 低功耗DSP应用 8
1.6 总结 9
第2章 实时系统与嵌入式系统概述 11
2.1 实时系统 11
2.1.1 软实时和硬实时系统 11
2.1.2 实时系统和分时系统的区别 11
2.1.3 DSP系统是硬实时系统 12
2.1.4 实时事件特征 13
2.2 高效运行和运行环境 14
译者序
短短几年时间,Freescale 的多核DSP产品凭借其优异性能得到了通信设备厂商的认可,Freescale 多核DSP产品的身影不断地出现在他们的各类通信产品中。闲暇时和同事们聊起有关Starcore多核产品的成功市场推广,我们都有共同的感慨,那就是如果市面上能够有关于Starcore多核产品的入门级工具书,将对Freescale 多核DSP产品的普及大有益处。这既能让更多的高校学生有机会了解并接触它,也能为开发者提供参考。
作为Freescale 的应用工程师,我和同事们曾有过出版一本关于Starcore多核DSP应用开发书籍的想法,由于诸多原因,始终未能实现这个愿望。偶然机会,通过我们大学计划的同事马莉得到机械工业出版社编辑的邀请,翻译本书,让我得偿夙愿。原书作者Robert Oshana在嵌入式软件行业拥有超过30年的工作经验,他主要侧重于国防工业和半导体行业的嵌入式实时系统设计。他拥有电子工程学士学位、电子工程硕士学位、计算机科学硕士学位和MBA学位,同时他还是IEEE资深会员。阅读之后,我认为这是一本非常好的多核DSP开发的工具书。作者侧重于解决方案,它是你不可缺少的类似百科全书的参考书目,它可以帮助你解决嵌入式DSP系统应用开发过程中遇到的问题。于是我欣然接受了出版社的邀请,有幸成为翻译团队中的一员。
我们的翻译团队由王建群、李玲、刘元、黄晨曦、姚琪组成。其中王建群老师是难得一见的数字信号处理专家,而姚琪则是前BEEcube公司的核心研发工程师,软硬兼通,刘元、黄晨曦和我则浸淫DSP产品线多年,拥有非常丰富的多核DSP开发经验和现场技术支持经验,翻译团队可谓阵容强大。我坚信,在翻译团队成员的一致努力下,必然会为广大读者奉上一本内容实用、知识丰富的DSP工具书。
本书涵盖了嵌入式DSP系统开发所需的多方面内容,其中包括DSP系统设计,DSP软件架构设计,DSP系统开发中常用的实时操作系统,DSP软件开发调试工具、调试手段、DSP软件优化等诸多实用性强的内容,并附以工业应用实例。
本书包括17章及6个案例分析。第1章主要介绍数字信号处理;第2章介绍实时系统与嵌入式系统;第3章讲述嵌入式DSP系统的开发阶段;第4章讲述可编程DSP体系结构;第5章讲述FPGA在无线通信系统中的应用;第6章讲述DSP软硬件协同;第7章讨论DSP算法;第8章介绍DSP高级设计工具;第9章讲述DSP系统基准测试和性能分析;第10章讲述DSP软件中的高级语言和编程模型优化;第11章讲述DSP优化之代码优化;第12章讲述DSP优化之内存优化;第13章讨论如何从功耗角度出发对DSP进行优化;第14章介绍DSP操作系统;第15章讨论如何管理DSP软件开发流程;第16章讲述多核DSP软件开发;第17章介绍DSP应用程序的开发和调试手段;案例分析1介绍LTE 基带软件设计;案例分析2介绍医疗设备中的DSP应用;案例分析3介绍VoIP中的DSP软件系统;案例分析4介绍嵌入式DSP应用系统的软件性能;案例分析5介绍嵌入式系统的行为定义;案例分析6介绍软件无线电中DSP的应用。
在翻译任务的划分上,我们秉持取长补短的原则,翻译人员选择自己擅长的内容进行翻译,尽量做到翻译准确、翔实。其中王建群老师承担文前第1章、第5章、第6章、第7章、第8章的翻译;刘元承担第3章、第13章、案例分析1的翻译;姚琪承担了第2章、第11章、第14章的翻译并审校了全书;黄晨曦承担了第9章、第10章、第12章、案例分析2、案例分析3的翻译,李玲承担了第4章、第15章、第16章、第17章、案例分析4、案例分析5、案例分析6的翻译。
新书付梓之际,我心怀喜悦,太多的人需要感谢。感谢为本书贡献过力量和提供过帮助的人!尽管我和整个翻译团队对本书的翻译投入百倍的热情和认真,我们非常希望能够呈现给读者一本精致的技术专著,然而由于时间和精力所限,某些疏忽和错误在所难免。我代表整个翻译团队恳请广大读者和DSP开发领域的专家在阅读本书的过程中把书中的问题及时反馈给我们,并就书中内容与我们进行交流,具体可以发邮件至b19714@freescale.com。
李玲
前言
图1DSP软件开发遵循嵌入式软硬件协同设计模型
这个开发过程可分为6个阶段;
第1阶段:产品规格定义
第2阶段:算法建模
第3阶段:软硬件划分
第4阶段:迭代与选择
第5阶段:实时软件设计
第6阶段:软硬件集成
本书将涵盖以上每个DSP软件开发的重要阶段。
第1阶段:产品规格定义
第1阶段是嵌入式和实时系统的概述,向读者介绍这一类型软件开发的独特方面。
我们需要先理解几个关于嵌入式系统的挑战,才可以基于数字信号处理展开讨论。这些挑战涉及非常复杂的环境,以及系统之间的交互,嵌入式组件内比重渐增加的软件,软件代码复用及快速再造工程的需求,快速创新和不断变化的市场需求推动下的产品发布周期,众多实时的要求和需求管理的需要,及对于质量和过程成熟度日益的关注。
第1章和第2章会提供DSP以及嵌入式系统的概述,简要说明一般嵌入式系统和DSP的主要区别。
第2阶段:算法建模
第2阶段的重点在于对信号处理基本算法本质的理解。数字信号处理是使用数字或符号组成的序列来代表离散时间信号,并处理这些信号。DSP涉及音频和语音信号处理、声呐和雷达信号处理、统计信号处理、数字图像处理、通信、系统控制、生物医学信号处理等诸多领域。DSP算法用于处理这些数字信号。在信号处理中有一组基本算法,例如傅里叶变换、数字滤波器、卷积和相关性。第7章将会介绍和解释一些最重要和最基本的DSP算法,作为本书后面许多主题的基础。
第3阶段:软硬件划分
系统的硬件和软件组件划分在任何嵌入式开发项目中都是重要的一步。
大部分DSP是可编程的。数字信号处理的可编程架构有多种形式,每个都对成本、功耗、性能和灵活性有所权衡。在谱系的一端,数字信号处理系统设计人员通过使用专有的汇编语言可以实现应用的高效率和高性能。在谱系的另一端,系统开发人员可以使用普遍的ANSI C或C++或其他领域特定的语言,并在商用台式电脑上执行所实现的算法,实现数字信号处理软件栈。第4章详述在一连续体不同的点上实现的权衡:一端的最大数字信号处理性能以及另一端由软件实现的灵活性和便携性。每个解决方案的权衡都一步步详细描述,以带领数字信号处理系统开发者找到满足他们特定用例需求的解决方案为目标。
DSP可采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现。作为一个例子,第5章讨论关于空间复用和不同增益架构上的挑战,并介绍FPGA的一些架构,报告使用FPGA实现这些系统的实验结果。第5章将介绍一个灵活的架构和空间复用MIMO检测器的实现、Flex-sphere及其FPGA实现。我们还介绍WiMAX系统中的波束形成硬件架构,作为给下一代无线系统增加多样性和提高性能的方法。