
Intel FPGA数字信号处理系统设计权威指南(基础篇)
从HDL、Simulink到HLS的实现
作品简介
本书从硬件描述语言、Simulink环境下的模型构建和Intel FPGA高级综合工具下的C/C++程序设计三个不同的角度,对采用Intel FPGA平台构建数字信号处理系统的方法进行详细的介绍和说明。
全书共13章,主要内容涵盖了数字信号处理的基本理论知识,以及在Intel FPGA上的建模和实现方法。内容包括信号处理理论基础、数字信号处理实现方法、数值的表示和运算、Intel FPGA数字信号处理工具、CORDIC算法原理及实现、离散傅里叶变换原理及实现、快速傅里叶变换原理及实现、离散余弦变换原理及实现、FIR和IIR滤波器原理及实现、重定时信号流图原理及实现、多速率信号处理原理及实现、多通道FIR滤波器原理及实现,以及其他类型数字滤波器原理及实现等内容。
本书的设计环境使用了Intel公司的Quartus Prime Pro 19.4集成开发环境和Mathworks的MATLAB R2019a集成开发环境。本书内容新颖,理论和应用并重,充分反映了Intel FPGA实现数字信号处理的最新方法和技术。
本书可作为相关专业开设高性能数字信号处理课程的本科和研究生教学参考书,也可作为从事FPGA数字信号处理相关教师、研究生和科技人员的自学参考书,还可作为Intel公司大学计划教师和学生培训用书。
何宾,知名的嵌入式和EDA技术专家,长期从事电子设计自动化方面的教学和科研工作,与全球多家知名的半导体厂商和EDA工具厂商密切合作。已经出版电子信息方面的著作共40余部,内容涵盖电路仿真、电路设计、FPGA、数字信号处理、单片机、嵌入式系统等。典型的代表作有《模拟电子系统设计指南(基础篇):从半导体、分立元件到TI集成电路的分析与实现》、《模拟电子系统设计指南(实践篇):从半导体、分立元件到TI集成电路的分析与实现》、《Xilinx Zynq-7000嵌入式系统设计与实现-基于ARM Cortex-A9双核处理器和Vivado的设计方法》、《Altium Designer17一体化设计标准教程-从仿真原理和PCB设计到单片机系统》、《STC8系列单片机开发指南:面向处理器、程序设计和操作系统的分析与应用》等。
作品目录
内容简介
英特尔 FPGA中国创新中心系列丛书组委会
推荐序(一)
推荐序(二)
前言
学习说明
第1章 信号处理理论基础
1.1 信号定义
1.2 信号增益与衰减
1.3 信号失真及其测量
1.4 噪声及其处理方法
1.5 模拟信号及其处理方法
1.6 数字信号处理的关键问题
1.7 通信信号软件处理方法
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
2.2 基于DSPs的数字信号处理实现原理
2.3 基于FPGA的数字信号处理实现原理
2.4 FPGA执行数字信号处理的一些关键问题
2.5 高性能信号处理的难点和技巧
第3章 数值的表示和运算
3.1 整数的表示方法
3.2 整数加法运算的HDL描述
3.3 整数减法运算的HDL描述
3.4 整数乘法运算的HDL描述
3.5 整数除法运算的HDL描述
3.6 定点数的表示方法
3.7 定点数加法运算的HDL描述
3.8 定点数减法运算的HDL描述
3.9 定点数乘法运算的HDL描述
3.10 定点数除法运算的HDL描述
3.11 浮点数的表示方法
3.12 浮点数运算的HDL描述
3.13 浮点数运算IP核的应用
第4章 Intel FPGA数字信号处理工具
4.1 Intel FPGA模型设计基础
4.2 信号处理模型的构建和仿真
4.3 信号处理模型的硬件验证
4.4 包含处理器总线接口的模型设计
4.5 DSP Builder HDL导入设计
4.6 基于HLS构建和验证算法模型
第5章 CORDIC算法原理及实现
5.1 CORDIC算法原理
5.2 CORDIC循环和非循环结构硬件实现原理
5.3 向量幅度的计算
5.4 CORDIC算法的模型实现
5.5 CORDIC子系统的模型实现
5.6 圆坐标系算术功能的模型实现
5.7 流水线技术的CORDIC模型实现
5.8 向量幅度精度的研究
5.9 调用CORDIC块的模型实现
5.10 CORDIC算法的HLS实现
第6章 离散傅里叶变换原理及实现
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
6.4 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
第7章 快速傅里叶变换原理及实现
7.1 快速傅里叶变换的发展
7.2 Danielson-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
7.5 Cooley-Tuckey算法
7.6 基-4和基-8的FFT算法
7.7 FFT计算中的字长
7.8 基于MATLAB的FFT的分析
7.9 基于模型的FFT设计与实现
7.10 基于IP核的FFT实现
7.11 基于C和HLS的FFT建模与实现
第8章 离散余弦变换原理及实现
8.1 切比雪夫多项式
8.2 DCT的起源和发展
8.3 DCT和DFT的关系
8.4 二维DCT变换原理
8.5 二维DCT变换的HLS实现
第9章 FIR和IIR滤波器原理及实现
9.1 模拟到数字滤波器的转换
9.2 数字滤波器的分类和应用
9.3 FIR数字滤波器的原理和结构
9.4 IIR数字滤波器的原理和结构
9.5 DA FIR数字滤波器的设计
9.6 串行MAC FIR数字滤波器的设计
9.7 基于FIR IP核的滤波器设计
9.8 FIR数字滤波器的C++描述和HLS实现
9.9 基于模型的IIR滤波器设计
第10章 重定时信号流图原理及实现
10.1 信号流图基本概念
10.2 割集重定时及规则
10.3 不同形式的FIR滤波器
10.4 FIR滤波器构建块
10.5 标准形式和脉动形式FIR滤波器的实现
第11章 多速率信号处理原理及实现
11.1 多速率信号处理的一些需求
11.2 多速率操作
11.3 多速率信号处理的典型应用
11.4 多相FIR滤波器的原理和实现
11.5 直接和多相插值器的设计
11.6 直接和多相抽取器的设计
11.7 抽取和插值IP核原理和系统设计
第12章 多通道FIR滤波器原理及实现
12.1 割集重定时规则2
12.2 割集重定时规则2的应用
12.3 多通道并行滤波器的实现
12.4 多通道串行滤波器的实现
第13章 其他类型数字滤波器原理及实现
13.1 滑动平均滤波器原理及结构
13.2 微分器和积分器原理及特性
13.3 积分梳状滤波器原理及特性
13.4 中频调制信号产生和解调
13.5 CIC滤波器实现方法
13.6 CIC滤波器位宽确定
13.7 CIC滤波器的锐化
13.8 CIC滤波器的递归和非递归结构
13.9 基于模型的CIC滤波器实现
13.10 DecimatingCIC和InterpolatingCIC IP核原理及应用
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