电子系统EDA新技术丛书XILINX FPGA数字信号处理系统设计指南:从HDL.SIMULINK到HLS的实现

**篇数字信号处理系统的组成和实现方法

第1章信号处理理论基础

11信号定义和分类

12信号增益与衰减

13信号失真与测量

131放大器失真

132信号谐波失真

133谐波失真测量

14噪声及其处理方法

141噪声的定义和表示

142固有噪声电平

143噪声/失真链

144信噪比定义和表示

145信号的提取方法

15模拟信号及其处理方法

151模拟I/O信号的处理

152模拟通信信号的处理

16数字信号处理的关键问题

161数字信号处理系统结构

162信号调理的方法

163模数转换器ADC及量化效应

164数模转换器(DAC)及信号重建

165SFDR的定义和测量

17通信信号软件处理方法

171软件无线电的定义

172中频软件无线电实现

173信道化处理

174基站软件无线电接收机

175SR采样技术

176直接数字下变频

177带通采样失败的解决

第2章数字信号处理实现方法

21数字信号处理技术概念

211数字信号处理技术的发展

212数字信号处理算法的分类

213数字信号处理实现方法

22基于DSP的数字信号处理实现方法

221DSP的结构和流水线

222DSP的运行代码和性能

23基于FPGA的数字信号处理实现方法

231FPGA原理

232FPGA的逻辑资源

233FPGA实现数字信号处理的优势

234FPGA的*新发展

24FPGA执行数字信号处理的一些关键问题

241关键路径

242流水线

243延迟

244加法器

245乘法器

246并行/串行

247溢出的处理

25高性能信号处理的难点和技巧

251设计目标

252实现成本

253设计优化

第3章数值的表示和运算

31整数的表示方法

311二进制原码格式

312二进制反码格式

313二进制补码格式

32整数加法运算的HDL描述

321无符号整数加法运算的HDL描述

322有符号整数加法运算的HDL描述

33整数减法运算的HDL描述

331无符号整数减法运算的HDL描述

332有符号整数减法运算的HDL描述

34整数乘法运算的HDL描述

341无符号整数乘法运算的HDL描述

342有符号整数乘法运算的HDL描述

35整数除法运算的HDL描述

351无符号整数除法运算的HDL描述

352有符号整数除法运算的HDL描述

36定点数的表示方法

361定点数的格式

362定点量化

363归一化处理

364小数部分截断

365一种不同的表示方法——Trounding

366定点数运算的HDL描述库

37定点数加法运算的HDL描述

371无符号定点数加法运算的HDL描述

372有符号定点数加法运算的HDL描述

38定点数减法运算的HDL描述

381无符号定点数减法运算的HDL描述

382有符号定点数减法运算的HDL描述

39定点数乘法运算的HDL描述

391无符号定点数乘法运算的HDL描述

392有符号定点数乘法运算的HDL描述

310定点数除法运算的HDL描述

3101无符号定点数除法运算的HDL描述

3102有符号定点数除法运算的HDL描述

311浮点数的表示方法

3111浮点数的格式

3112浮点数的短指数表示

312浮点数运算的HDL描述

3121单精度浮点数加法运算的HDL描述

3122单精度浮点数减法运算的HDL描述

3123单精度浮点数乘法运算的HDL描述

3124单精度浮点数除法运算的HDL描述

第4章基于FPGA的数字信号处理的基本流程

41FPGA模型的设计模块

411Xilinx Blockset

412Xilinx Reference Blockset

42配置System Generator环境

43信号处理模型的构建与实现

431信号模型的构建

432模型参数的设置

433信号处理模型的仿真

434生成模型子系统

435模型HDL代码的生成

436打开生成设计文件并仿真

437协同仿真的配置与实现

438生成IP核

44编译MATLAB到FPGA

441模型的设计原理

442系统模型的建立

443系统模型的仿真

45高级综合工具HLS概述

451HLS的特性

452调度和绑定

453提取控制逻辑和I/O端口

46使用HLS实现两个矩阵相乘运算

461设计矩阵相乘模型

462添加C测试文件

463运行和调试C工程

464设计综合

465查看生成的数据处理图

466对设计执行RTL级仿真

467设计优化

468对优化后的设计执行RTL级仿真

47基于Model Composer的DSP模型构建

471Model Composer工具概述

472打开Model Composer工具

473创建一个矩阵运算实现模型

474修改设计中模块的参数

475执行仿真并分析结果

476产生输出

48在Model Composer导入C/C++代码作为定制模块

481建立C/C++代码

482将代码导入Model Composer

483将定制库添加到库浏览器中

第二篇数字信号处理的基本理论和FPGA实现方法

第5章CORDIC算法的原理与实现

51CORDIC算法原理

511圆坐标系旋转

512线性坐标系旋转

513双曲线坐标系旋转

514CORDIC算法通用表达式

52CORDIC循环和非循环结构硬件实现原理

521CORDIC循环结构的原理和实现方法

522CORDIC非循环结构的实现原理

523实现CORDIC非循环的流水线结构

53向量幅度的计算

54CORDIC算法的性能分析

541迭代次数对精度的影响

542总量化误差的确定

543近似误差的分析

544舍入误差的分析

545有效位deff的估算

546预测与仿真

55CORDIC算法的原理和实现方法

551CORDIC算法的收敛性

552CORDIC象限映射的实现

553向量模式下CORDIC迭代的实现

554旋转模式下CORDIC迭代的实现

56CORDIC子系统的设计

561CORDIC单元的设计

562参数化CORDIC单元

563旋转后标定的实现

564旋转后的象限解映射

57圆坐标系算术功能的设计

571反正切的实现

572正弦和余弦的实现

573向量幅度的计算

58流水线技术的CORDIC实现

581带有流水线并行阵列的实现

582串行结构的实现

583比较并行和串行的实现

59向量幅值精度的研究

591CORDIC向量幅度：设计任务

592验证计算精度

第6章离散傅里叶变换的原理与实现

61模拟周期信号的分析——傅里叶级数

62模拟非周期信号的分析——傅里叶变换

63离散序列的分析——离散傅里叶变换

631离散傅里叶变换推导

632频率离散化推导

633DFT的窗效应

64短时傅里叶变换

65离散傅里叶变换的运算量

66离散傅里叶算法的模型实现

661分析复数乘法的实现方法

662分析复数加法的实现方法

663运行设计

第7章快速傅里叶变换的原理与实现

71快速傅里叶变换的发展

72Danielson-Lanczos引理

73按时间抽取的基2 FFT算法

74按频率抽取的基2 FFT算法

75Cooley-Tuckey算法

76基4和基8的FFT算法

77FFT计算中的字长

78基于MATLAB的FFT分析

79基于模型的FFT设计与实现

710基于IP核的FFT实现

7101构建频谱分析模型

7102配置模型参数

7103设置仿真参数

7104运行和分析仿真结果

711基于C和HLS的FFT建模与实现

7111创建新的设计工程

7112创建源文件

7113设计综合

7114创建仿真测试文件

7115运行协同仿真

7116添加PIPELINE命令

7117添加ARRAY_PARTITION命令

第8章离散余弦变换的原理与实现

81DCT的定义

82DCT-2和DFT的关系

83DCT的应用

84二维DCT

841二维DCT原理

842二维DCT算法描述

85二维DCT的实现

851创建新的设计工程

852创建源文件

853设计综合

854创建仿真测试文件

855运行协同仿真

856添加PIPELINE命令

857修改PIPELINE命令

858添加PARTITION命令

859添加DATAFLOW命令

8510添加INLINE命令

8511添加RESHAPE命令

8512修改RESHAPE命令

第9章FIR滤波器和IIR滤波器的原理与实现

91模拟滤波器到数字滤波器的转换

911微分方程近似

912双线性交换

92数字滤波器的分类和应用

93FIR滤波器的原理和结构

931FIR滤波器的特性

932FIR滤波器的设计规则

94IIR滤波器的原理和结构

941IIR滤波器的原理

942IIR滤波器的模型

943IIR滤波器的Z域分析

944IIR滤波器的性能和稳定性

95DA FIR滤波器的设计

951DA FIR滤波器的设计原理

952移位寄存器模块设计

953查找