微机接口技术

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出版者:高等教育出版社
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出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1900-01-01
价格:18.0
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isbn号码:9787040099447
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具体描述

本书是教育部高职高专规划教材,是

《数字信号处理与应用》简介 探索信息世界的基石:从理论到实践的深度跨越 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富于实践性的数字信号处理(DSP)知识体系。我们聚焦于如何将连续世界的模拟信号转化为离散化的数字信息,并对其进行高效、准确的处理、分析与重构。本书的编写立足于DSP的核心理论,同时紧密结合当前工业界和科研领域的前沿应用,力求帮助读者构建扎实的理论基础,并迅速掌握实际工程中的设计与实现能力。 一、 绪论:数字时代的信号本质 在现代电子系统和信息技术中,数字信号已取代传统模拟信号成为信息载体的绝对主流。本章首先界定了数字信号处理的范畴、历史演进及其不可替代的地位。我们将详细阐述从连续时间信号到离散时间信号的转换过程,重点剖析采样定理(Nyquist-Shannon Sampling Theorem)的理论精髓及其在实际应用中的关键考量,如抗混叠滤波器的设计原则。同时,我们也会引入量化的概念及其对信号精度的影响,为后续的算法分析打下坚实的数学基础。 二、 离散时间信号与系统分析 本部分是理解DSP的理论核心。我们将系统地介绍离散时间信号(DTS)的表示方法和基本运算,特别是卷积的概念——这是理解线性时不变(LTI)系统的关键。 Z变换: Z变换被视为傅里叶变换在离散系统中的延伸和泛化。本书将详细推导Z变换的定义、收敛域(ROC)的确定方法,以及常用序列的Z变换对。我们将重点分析利用Z变换求解线性常系数差分方程(LCCDE)的方法,并深入探讨系统的因果性、稳定性和可实现性与ROC之间的关系。 离散傅里叶变换(DFT): DFT是连接时域和频域的桥梁。本章不仅给出DFT的数学定义,更会深入讲解其在计算效率上的瓶颈,从而自然引出下一章节快速傅里叶变换(FFT)的必要性。我们还会讨论DFT在周期延拓和频谱泄露等实际问题上的处理方法。 三、 快速傅里叶变换(FFT)及其高效实现 FFT算法是现代DSP得以广泛应用的核心驱动力。本章将聚焦于最常用的基2-FFT算法,包括蝶形运算单元的结构、数据流图的设计以及对计算复杂度的严格分析。我们不仅提供算法的原理讲解,还会结合编程实例展示如何高效地实现FFT,并探讨对输入数据进行“位反转”重排的必要性与方法。同时,也将简要介绍其他非基2的FFT算法在特定场景下的应用优势。 四、 数字滤波器设计:时域与频域的艺术 滤波器设计是DSP应用中最常见也最关键的任务之一。本章将分为两大部分,分别讲解无限冲激响应(IIR)滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器的设计原理与方法。 FIR 滤波器设计: 重点讨论窗函数法(包括矩形窗、汉宁窗、海明窗等)的原理、对过渡带宽度和旁瓣衰减的影响。此外,还将详细介绍频率采样法和Parks-McClellan算法(最小均方误差法),以实现最优的滤波器性能。 IIR 滤波器设计: 采用模拟滤波器原型法(如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器)作为基础,详细推导从s域到z域的双线性变换法。本章将特别强调双线性变换引入的频率压缩现象及其校正方法,确保频率响应的准确性。 五、 有限精度效应与DSP硬件实现基础 数字信号处理的实现必然涉及有限位宽的量化和截断,这会引入误差。本章将深入分析量化噪声的统计特性,探讨字长对系统性能(如滤波器噪声和非线性失真)的影响,并给出提高精度(如采用浮点运算或增加字长)的工程权衡。 此外,本章会触及DSP的底层实现,介绍定点运算的实现技巧、溢出处理机制,以及如何在硬件层面优化算法的并行性,为读者理解后续的DSP芯片架构打下基础。 六、 现代信号处理进阶:自适应滤波与谱分析 本部分将带领读者进入更高级的信号处理领域。 自适应滤波: 深入探讨最小均方误差(LMS)算法及其变种(如NLMS)。我们将通过实例(如回声消除、噪声抑制)解释自适应滤波器如何根据输入信号的统计特性自动调整滤波器的系数,实现系统的最佳匹配。 高级谱分析: 除了传统的基于DFT的周期图法,本书还将介绍参数化谱估计方法,如自回归(AR)模型、滑动平均(MA)模型以及AR-MA模型(ARMA),这些方法在处理短数据序列和提高频率分辨率方面具有显著优势。 七、 经典应用实例解析 为了将理论与实践紧密结合,本书的最后一部分精选了几个重要的应用案例进行深入剖析: 1. 语音处理基础: 探讨声学信号的采样特性、预加重、预加重(Pre-emphasis)以及短时傅里叶变换(STFT)在语音分析中的作用。 2. 图像处理的信号处理视角: 将二维信号处理的概念引入图像去噪(如二维高斯平滑滤波器)和边缘检测(如Sobel算子在频域的解释)。 3. 通信系统中的均衡器设计: 阐述如何利用自适应滤波器对信道引起的码间串扰(ISI)进行补偿和恢复。 本书特色: 理论深度与工程实用性并重: 既有严格的数学推导,又不乏清晰的工程实现指南。 丰富的图示和案例: 大量使用系统框图、Z平面图和频谱图,辅助读者理解抽象概念。 强调设计权衡: 在滤波器、量化等环节,明确指出不同设计选择对性能、复杂度和资源消耗的影响。 本书适用于高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学等专业的本科高年级学生和研究生,也是从事数字系统开发、仪器仪表设计和信号处理算法研究的工程师的理想参考资料。通过学习本书,读者将能够独立地分析、设计和实现高性能的数字信号处理系统。

作者简介

目录信息

第1章 概述论
1.1 808
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书,老实说,刚拿到手的时候,我对它并没有抱太大期望。封面设计略显陈旧,内页的排版也像是多年前的老式教材,让人不禁怀疑内容是不是也跟不上时代了。然而,当我真正沉下心来阅读之后,才发现这本书的价值远超出了它的外表。它不像市面上那些充斥着晦涩难懂的理论和生硬代码的著作,作者似乎有一种魔力,能把那些原本枯燥的底层逻辑讲得生动有趣。特别是关于数据传输协议的那几章,用了很多形象的比喻来解释复杂的握手和确认过程,让我这个对硬件一直有些“恐惧”的初学者,竟然能够轻松地跟上思路,甚至开始对那些复杂的时序图产生一种莫名的亲切感。我记得有一次为了理解某个中断处理的流程,我翻阅了多本资料都不得要领,最后在这本书里,作者通过一个“工厂流水线”的比喻,瞬间打通了我的任督二脉。它不仅仅是知识的堆砌,更像是一位经验丰富的老工程师,坐在你身边,耐心而又不失幽默地为你拆解每一个技术难题。这种润物细无声的教学方式,极大地激发了我深入研究下去的兴趣。

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坦白说,这本书的阅读体验并非一帆风顺,它对读者的基础知识是有一定要求的。如果你是完全没有接触过任何数字电路或汇编语言概念的纯小白,可能会在初期的几个章节感到吃力。那些关于电平转换、阻抗匹配的讨论,如果你脑子里没有一个基本的信号完整性的概念,读起来会像在听天书。但这恰恰是这本书的“门槛”所在,也是它保持其专业深度的原因。它没有为了取悦初学者而刻意简化,而是忠实地反映了这门学科的复杂性。我用了比预期多一倍的时间来啃下前三分之一的内容,但正是这段“痛苦”的积累,使得后续理解那些复杂的并行和串行通信协议时,那种豁然开朗的感觉异常强烈。这本书就像一个健身教练,一开始让你做高强度训练,虽然累,但打下的底子是极其扎实的,对后续的精进大有裨益。

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这本书最大的亮点,或许在于它不仅仅停留在“是什么”和“怎么做”,更深入探讨了“为什么会这样设计”。在关于错误检测和纠正机制的章节中,作者花费了大量篇幅,从信息论的角度阐述了CRC校验码的强大之处,以及在噪声环境下,为什么某些编码方式比其他方式更具鲁棒性。这种将底层数学原理和上层工程实现紧密结合的叙事方式,极大地提升了内容的深度和可信度。我读完后,再去翻看一些设备的数据手册时,那种原本模糊不清的寄存器设置和状态标志,突然变得清晰可辨,因为我知道了这些位定义背后的物理意义和逻辑考量。这本书成功地将冰冷的技术细节,注入了人文的思考和严密的逻辑链条,让人在学习技术的同时,也在进行一场思维的训练。它不是一本速查手册,而是一部需要细细品味的“技术沉思录”。

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这本书的侧重点,给我的感觉是那种老派的、务实的工程学精神的体现。它没有过多纠缠于最新的、尚未成熟的技术概念,而是将大量的篇幅集中在了那些经过时间检验、在实际工业控制和嵌入式系统中占据核心地位的经典接口标准和设计哲学上。我特别欣赏作者在描述硬件抽象层(HAL)设计时的那种严谨态度。他不仅仅是罗列了API函数,而是深入剖析了为何要设计成这种结构,不同操作系统对这些接口的不同实现方式之间的权衡利弊,以及在资源受限环境下如何进行优化。这种“知其所以然”的深度探讨,对于想成为真正能独立解决问题的工程师来说,是无价之宝。读完后,我感觉自己看待一个简单的I/O操作时,视角都变得更宏观了,不再满足于仅仅能调用库函数,而是能追溯到寄存器级别的交互,理解背后的硬件约束和软件设计意图。这本书像是给我提供了一套“内功心法”,而不是几招“花拳绣腿”。

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这本书的结构安排,体现了一种高度的逻辑性和递进性,简直就像一首精心编排的交响乐。它没有采用那种常见的、按接口类型(如串口、并口、USB等)简单罗列的结构,而是从最基础的电气特性和信号完整性讲起,然后过渡到数据流的组织方式(如中断、DMA),最后才引申到具体的协议栈实现。这种自底向上、层层递进的组织方式,极大地帮助读者建立起一个完整的知识体系框架。每一次学习一个新的接口,都不是孤立的知识点,而是建立在前面对基础原理理解之上的应用。我尤其赞赏作者在对比不同接口技术优劣势时的客观态度,他不会盲目推崇某种新技术,而是会从实时性、带宽、功耗和系统复杂度等多个维度进行细致的对比分析,这使得读者能够根据实际需求,做出最合理的接口选型决策,而非人云亦云。

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