数字滤波器设计及工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:宋寿鹏

出品人:

页数:216

译者:

出版时间:2009-6

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787811300628

丛书系列:

图书标签:

• 数字信号处理
• 滤波器设计
• 数字滤波器
• 工程应用
• MATLAB
• 信号处理
• 通信工程
• 控制工程
• 电路分析
• 算法实现

好的，以下是为您撰写的图书简介，内容聚焦于该书未涉及的主题，力求详尽且自然流畅： 《高级嵌入式系统架构与实时操作系统实战》 内容提要： 本书旨在全面深入地剖析现代嵌入式系统设计的核心复杂性，尤其聚焦于高性能、高可靠性系统的架构构建、资源管理以及实时任务调度策略。它并非一本关于信号处理或传统数字滤波器理论的教材，而是将笔触投向了构建复杂嵌入式设备大脑的基石——操作系统、硬件抽象层以及系统级性能调优。 第一部分：现代嵌入式系统架构的演进与选型 本部分首先回顾了嵌入式系统在过去十年间的飞速发展，从传统的资源受限微控制器转向多核、异构计算平台的转变。重点探讨了面向特定应用场景的架构选择逻辑。 1. 异构计算模型详解： 深入分析了CPU、GPU、FPGA以及专用DSP（如VLIW/SIMD架构）在嵌入式系统中的集成策略。阐述了如何利用ARM Cortex-A/R系列与Cortex-M系列组合，实现计算密集型任务的并行卸载。讨论了Cache一致性协议（如MESI）在多核环境下的影响及优化。 2. 硬件抽象层（HAL）与设备驱动模型： 详细介绍了构建健壮、可移植的HAL层的关键技术。涵盖了标准化的总线接口（如PCIe、MIPI、SPI的高级应用）以及内存映射I/O的底层交互机制。重点分析了现代Linux内核中设备树（Device Tree）的结构及其在驱动程序加载和参数配置中的核心作用。 3. 电源管理与能效优化： 探讨了在功耗预算严格的移动和物联网设备中，实现动态电压与频率调节（DVFS）的复杂性。内容包括基于系统负载预测的电源门控技术、深度睡眠模式的唤醒延迟分析，以及如何通过固件层级管理电源域，实现毫瓦级功耗控制。 第二部分：实时操作系统（RTOS）内核机制深度解析 本书花费大量篇幅深入探究了主流实时操作系统（如FreeRTOS、Zephyr、VxWorks的特定版本）的内部运作原理，强调其与通用操作系统（如Linux）在调度和中断处理上的根本区别。 1. 高级任务调度算法： 超越简单的优先级抢占，本书详细对比了固定优先级、轮转调度以及更复杂的混合调度器（如Linux CFS在实时扩展下的行为）。重点分析了截止时间触发（EDF）调度器的理论基础、实现障碍以及在资源竞争下的性能退化模型。 2. 中断与延迟分析： 实时系统的生命线在于低延迟。本章精确量化了中断服务例程（ISR）的执行时间、上下文切换的开销，以及中断延迟的系统性来源（如MMU/MPU的访问延迟、总线仲裁时间）。引入了“最坏情况执行时间”（WCET）分析方法论，用以评估关键任务的绝对时间保证。 3. 内存管理与碎片化控制： 在资源受限环境中，内存管理至关重要。详细探讨了静态内存池、内存保护单元（MPU）的使用，以及如何通过定制化的内存分配器（如slab分配器在嵌入式环境中的裁剪）来有效对抗内存碎片化，确保长期运行的系统稳定性。 第三部分：系统级可靠性、调试与验证 构建可靠的嵌入式系统需要超越代码层面的考量，涉及硬件看门狗、故障恢复机制以及高效的调试工具链。 1. 系统级故障诊断与容错： 探讨了在嵌入式设备上实现冗余和故障切换的策略。内容包括双核锁定步（Lock-step）的原理、软件看门狗（SWDG）的实现细节，以及如何设计状态机以安全地从系统崩溃中恢复，避免进入不可恢复的死锁状态。 2. 实时性能分析与追踪工具： 介绍了使用逻辑分析仪、示波器与软件追踪工具（如ETM/PTM追踪单元）相结合的方法，对系统级事件进行同步分析。重点讲解了如何使用宏指令（Trace Macros）和硬件断点，精确捕获导致抖动（Jitter）和延迟尖峰的根源代码段。 3. 安全启动链（Secure Boot）与固件更新机制： 鉴于物联网设备的普及，安全性已成为核心需求。本章详细阐述了从硬件信任根（RoT）开始，通过加密哈希验证引导加载程序（Bootloader），直至应用层代码的安全启动流程。同时，设计了安全、原子性的固件空中更新（OTA）机制，确保更新失败不会使设备变砖。 目标读者： 本书面向具备一定微控制器或嵌入式Linux基础的工程师、系统架构师以及从事实时控制、工业自动化、航空电子或高性能移动设备开发的专业人员。它要求读者熟悉C/C++编程，并对操作系统基本概念有初步了解，旨在帮助他们跨越从“能运行”到“稳定、高效、可预测”的鸿沟。 本书特色： 实践驱动： 所有理论均辅以大量来自实际工业项目的架构案例和代码片段。 深度聚焦： 避开了基础的编程语法和简单的外设驱动，直击系统级的性能瓶颈与架构决策的取舍。 跨学科整合： 强调操作系统、硬件架构与功耗管理的紧密耦合关系，提供系统级优化视角。

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这本《数字滤波器设计及工程应用》简直是数字信号处理领域的教科书级别作品，读完后感觉对滤波器的理解达到了一个新的高度。作者在讲解理论时，深入浅出，将那些抽象的数学公式和概念，通过大量贴近实际工程的案例进行了生动的阐释。特别值得称赞的是，书中对于IIR和FIR滤波器的设计方法，从经典的窗函数法到更现代的频率采样法，都有详尽的论述和对比分析。我尤其喜欢它在讲解过程中穿插的那些“陷阱”和“注意事项”，这些都是我在实际工作中踩过坑后才领悟到的宝贵经验，书里提前帮我排好了雷。比如，在讨论量化效应时，作者不仅分析了有限精度对滤波器性能的影响，还给出了具体的数值优化建议，这一点对于资源受限的嵌入式系统开发工程师来说，简直是雪中送炭。整本书的结构安排非常合理，从基础的采样定理讲起，逐步过渡到滤波器结构、设计实例，最后落脚到具体的硬件实现考量，逻辑链条清晰流畅，让人很容易跟上作者的思路，是一本非常值得反复研读的工具书。

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总的来说，这本书展现了一种极为严谨和全面的治学态度。它不仅仅是教你“如何设计一个低通滤波器”，更是让你理解“为什么这样设计是最优的，在什么条件下会失效”。在讨论非线性滤波和自适应滤波这些前沿内容时，作者的笔触依然保持了高度的专业性，同时又适度地引入了前瞻性的研究方向，让人在掌握当前主流技术的同时，也能对未来的发展趋势有所预见。书中的参考文献列表也相当详实，为希望进一步深造的读者指明了清晰的进阶路径。虽然内容密度较大，但排版清晰，图表制作精良，有效减轻了阅读负担。这是一本值得在案头常备的参考书，它提供的不仅仅是设计公式，更是一种系统性的、工程化的思维方式，对于任何想在数字信号处理领域深耕的人来说，都是一本不可或缺的宝藏。

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这本书最让我感到惊喜的一点，是它对数字滤波器在现代软硬件平台上的实现细节做了相当深入的探讨。我过去的设计大多停留在理论层面，但在实际部署到DSP芯片或FPGA时，常常会遇到时序、资源占用和流水线延迟等问题。这本书专门辟出章节讨论了如何进行滤波器结构的优化以适应硬件架构，例如直接型、级联型和并行型的选择对运算量和并行度的影响。书中还探讨了定点运算下的溢出处理和舍入策略，这些都是浮点仿真软件中很难体现出来的实际工程问题。这使得这本书的受众群体一下子从纯理论研究者扩展到了嵌入式系统工程师和FPGA设计人员。我甚至发现书中有一些关于并行滤波器结构实现高效卷积的技巧，这些内容即便在一些更专业的硬件加速书籍中也未曾见过如此细致的介绍，足见作者在理论与实践结合上的深厚功力。

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初次接触这本书时，我主要是被它封面上的“工程应用”几个字吸引的，因为市面上很多滤波器书籍要么过于偏重理论的数学推导，让人望而生畏，要么就是流于表面，讲的都是些皮毛。庆幸的是，这本著作完美地平衡了两者。它没有回避那些必要的数学基础，但更侧重于如何将这些理论知识转化为实际可运行的系统。书中对于滤波器在通信系统中的应用案例分析得尤为透彻，无论是降噪、信道均衡还是频谱整形，作者都提供了详实的步骤指导，甚至连代码实现的关键思路也点拨到了。我最近在做一个音频处理项目，正好需要设计一个高阶的带通滤波器，按照书中的步骤，我选择了最小化通带纹波的设计路径，结果出来的性能指标比我之前自己摸索出来的方案好了不止一个档次。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的编写风格，使得这本书的实用价值远超一般的教材，更像是一位资深工程师手把手的指导手册，让人感觉踏实可靠。

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老实说，我对这本《数字滤波器设计及工程应用》的感受是复杂的，因为它确实有些“厚重”。对于初学者来说，开篇的几个章节可能需要花费不少时间去消化，因为涉及大量的Z变换、脉冲响应和传递函数的概念，如果不具备一定的信号处理背景，可能会感到吃力。然而，一旦跨过了最初的门槛，你会发现这种“厚重”恰恰是其价值所在。它没有提供任何“速成秘籍”，而是脚踏实地地构建起一个完整的知识体系。我特别欣赏作者在介绍不同设计方法的章节中，对每种方法的优缺点和适用场景进行了细致的入职培训式的描述。比如，在有限脉冲响应滤波器设计中，对于过渡带宽度和阻带衰减之间的权衡关系，书中通过图示和公式给出了清晰的量化分析，这对于我们做系统规格定义时至关重要。这本书更像是一部需要沉下心来啃读的专业参考书，一旦读懂了，你就拥有了独立解决复杂滤波问题的底气。

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作者把MATLAB的代码都附上来了，操作性还比较强。关于简易工程滤波的章节也很实用。

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对于只设计滤波器的工程人员来说，足够了

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作者把MATLAB的代码都附上来了，操作性还比较强。关于简易工程滤波的章节也很实用。

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作者把MATLAB的代码都附上来了，操作性还比较强。关于简易工程滤波的章节也很实用。

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