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第1章 绪论1

1.1 数字信号处理技术概述1

1.2 FPGA技术2

1.2.1 按颗粒度分类3

1.2.2 按技术分类6

1.2.3 FPL的基准7

1.3 DSP的技术要求10

1.4 设计实现12

1.4.1 FPGA的结构16

1.4.2 Altera EP2C35F672C620

1.4.3 案例研究：频率合成器25

1.4.4 用知识产权内核进行设计31

1.5 练习36

第2章 计算机算法49

2.1 计算机算法概述49

2.2 数字表示法49

2.2.1 定点数50

2.2.2 非传统定点数53

2.2.3 浮点数64

2.3 二进制加法器67

2.3.1 流水线加法器69

2.3.2 模加法器73

2.4 二进制乘法器74

2.5 二进制除法器82

2.5.1 线性收敛的除法算法83

2.5.2 快速除法器的设计87

2.5.3 阵列除法器92

2.6 浮点算法的实现93

2.6.1 定点数到浮点数的格式转换93

2.6.2 浮点数到定点数的格式转换94

2.6.3 浮点数乘法95

2.6.4 浮点数加法96

2.6.5 浮点数除法98

2.6.6 浮点数倒数99

2.6.7 浮点数合成结果101

2.7 MAC与SOP101

2.7.1 分布式算法基础102

2.7.2 有符号的DA系统104

2.7.3 改进的DA解决方案105

2.8 利用CORDIC计算特殊函数107

2.9 用MAC调用计算特殊函数115

2.9.1 切比雪夫逼近115

2.9.2 三角函数的逼近117

2.9.3 指数函数和对数函数的逼近124

2.9.4 平方根函数的逼近130

2.10 练习135

第3章 FIR数字滤波器147

3.1 数字滤波器概述147

3.2 FIR理论147

3.2.1 具有转置结构的FIR滤波器148

3.2.2 FIR滤波器的对称性151

3.2.3 线性相位FIR滤波器152

3.3 设计FIR滤波器153

3.3.1 直接窗函数设计方法154

3.3.2 等波纹设计方法156

3.4 常系数FIR设计158

3.4.1 直接FIR设计158

3.4.2 具有转置结构的FIR滤波器161

3.4.3 采用分布式算法的FIR滤波器167

3.4.4 IP内核FIR滤波器设计183

3.4.5 基于DA和基于RAG的FIR滤波器的比较185

3.5 练习187

第4章 IIR数字滤波器193

4.1 IIR数字滤波器概述193

4.2 IIR理论196

4.3 IIR系数的计算198

4.4 IIR滤波器的实现201

4.4.1 有限字长效应204

4.4.2 滤波器增益系数的优化205

4.5 快速IIR滤波器206

4.5.1 时域交叉206

4.5.2 群集和分散预见的流水线技术208

4.5.3 IIR抽取器设计210

4.5.4 并行处理211

4.5.5 采用RNS的IIR设计214

4.6 练习214

第5章 多级信号处理221

5.1 抽取和插值221

5.1.1 Noble恒等式223

5.1.2 用有理数因子进行采样速率转换224

5.2 多相分解224

5.2.1 递归IIR抽取器228

5.2.2 快速FIR滤波器229

5.3 Hogenauer CIC滤波器231

5.3.1 单级CIC案例研究232

5.3.2 多级CIC滤波器理论234

5.3.3 幅值与混叠畸变239

5.3.4 Hogenaur“剪除”理论241

5.3.5 CIC RNS设计245

5.4 多级抽取器247

5.5 作为通频带抽取器的频率采样滤波器250

5.6 任意采样速率转换器的设计252

5.6.1 分数延迟速率变换255

5.6.2 多项式分数延迟设计261

5.6.3 基于B样条的分数速率变换器266

5.6.4 MOMS分数速率变换器270

5.7 滤波器组277

5.7.1 均匀DFT滤波器组278

5.7.2 双通道滤波器组281

5.7.3 实现双通道滤波器组286

5.8 小波294

5.9 练习300

第6章 傅立叶变换307

6.1 傅立叶变换概述307

6.2 离散傅立叶变换算法308

6.2.1 用DFT近似傅立叶变换308

6.2.2 DFT的性质310

6.2.3 Goertzel算法312

6.2.4 Bluestein Chirp-z变换313

6.2.5 Rader算法316

6.2.6 Winograd DFT算法321

6.3 快速傅立叶变换算法323

6.3.1 Cooley-Tukey FFT算法324

6.3.2 Good-Thomas FFT算法334

6.3.3 Winograd FFT算法336

6.3.4 DFT和FFT算法的比较340

6.3.5 IP内核FFT设计342

6.4 与傅立叶相关的变换345

6.4.1 利用DFT计算DCT346

6.4.2 快速直接DCT实现347

6.5 练习349

第7章 前沿课题359

7.1 算法应用概述359

7.2 矩形变换和数论变换359

7.2.1 算术模2b±1361

7.2.2 采用NTT的高效卷积363

7.2.3 采用NTT的快速卷积363

7.2.4 NTT的多维索引映射和Agarwal-Burrus NTT366

7.2.5 用NTT计算DFT矩阵369

7.2.6 NTT的索引映射370

7.2.7 用矩形变换计算DFT372

7.3 差错控制和加密技术373

7.3.1 编码理论的基本概念374

7.3.2 分组码379

7.3.3 卷积码382

7.3.4 FPGA的加密算法389

7.4 调制和解调403

7.4.1 基本调制概念403

7.4.2 非相干解调408

7.4.3 相干解调413

7.5 练习420

第8章 自适应滤波器425

8.1 滤波器应用概述425

8.2 自适应滤波器的应用425

8.2.1 干扰的消除426

8.2.2 预测426

8.2.3 反演模拟427

8.2.4 辨识427

8.3 最优估计技术428

8.4 Widrow-Hoff最小二乘法算法433

8.4.1 学习曲线438

8.4.2 标准化LMS441

8.5 变换域LMS算法442

8.5.1 快速卷积技术442

8.5.2 应用正交变换444

8.6 LMS算法的实现446

8.6.1 量化效应446

8.6.2 LMS算法的FPGA设计447

8.6.3 流水线LMS滤波器450

8.6.4 转置形式的LMS滤波器452

8.6.5 DLMS算法的设计453

8.6.6 应用SIGNUM函数的LMS设计456

8.7 递归最小二乘法算法459

8.7.1 有限记忆的RLS算法462

8.7.2 快速RLS算法的卡尔曼实现464

8.7.3 快速后验卡尔曼RLS算法468

8.8 LMS与RLS参数的比较468

8.9 练习469

第9章 微处理器设计475

9.1 微处理器设计概述475

9.2 微处理器发展史476

9.2.1 多功能微处理器简史476

9.2.2 RISC微处理器简史478

9.2.3 PDSP简史478

9.3 指令集设计480

9.3.1 寻址模式481

9.3.2 数据流：零、单、二和三地址设计487

9.3.3 寄存器文件和存储器体系结构491

9.3.4 操作支持495

9.3.5 下一次操作的定位497

9.4 软件工具497

9.4.1 词法分析499

9.4.2 分析程序的开发509

9.5 FPGA微处理器内核518

9.5.1 硬内核微处理器519

9.5.2 软内核微处理器524

9.6 案例研究534

9.6.1 T-RISC栈处理器534

9.6.2 LISA小波处理器的设计540

9.6.3 Nios FFT设计553

9.7 练习560

参考文献573