前言

从20世纪80年代第一片FPGA产生到目前为止，FPGA已经有了长足的发展，已成为数字系统中非常重要的元器件之一。相比于传统的专用数字信号处理器，不论是在资源上还是在速度上FPGA都更具优势。21世纪伊始，数字信号处理系统对采样频率、数据吞吐率有了更高的需求，传统的专用数字信号处理器在某些场合已无法胜任。主流的数字信号处理系统已形成了FPGA+DSP的架构，以FPGA作为协处理器或预处理器，这已成为业界普遍认可的处理方式。Xilinx公司的FPGA以其独立的乘加器结构在这一领域占据了很大的优势。早在Virtex-4产品中就嵌入了功能强大的硬线乘加器DSP48，之后在Virtex-5中嵌入了DSP48的增强版DSP48E，在Virtex-6中又推出了带有预加器的DSP48E1。2010年，Xilinx发布了其7系列FPGA，采用了堆叠硅片架构，内部逻辑单元最多可达200万个，乘加单元DSP48E1最多可达5280个，进一步彰显了其在数字信号处理领域的巨大优势。此外，Xilinx还发布了其嵌入ARM核的第一代EPP产品Zynq，从而进一步提高了FPGA对复杂算法的处理能力，也使得完全采用FPGA实现数字信号处理系统成为可能。

本书以数字信号处理理论为基础，结合Xilinx的Virtex高端FPGA（Virtex-4、Virtex-5和Virtex-6）的架构，深入探讨了基于FPGA实现各种数字信号处理算法的工程方法，所涉及的算法涵盖了从基本算法到较为复杂的FFT算法，从单速率系统到多速率系统，同时将FPGA设计思想有机地贯穿其中。全书共有8章内容。其中，第1章介绍了FPGA技术现状，分析了Xilinx的Virtex-6产品架构；第2章介绍了数字信号处理与FPGA的密切关系；第3章介绍了数字信号处理中的基本算法及其在FPGA上的实现方法，从简单的加法运算到较为复杂的CORDIC算法都涵盖其中；第4章至第7章结合大量实例重点介绍了数字信号处理的经典算法在FPGA上的实现方法，包括FIR滤波器、直接数字频率合成器、多相滤波器、CIC滤波器和FFT算法；第8章讲述了采用Xilinx FPGA进行数字信号处理的一些细节问题，使读者能够深入理解FPGA的底层架构，灵活运用FPGA各种内部资源，使算法结构可以很好地映射到FP-GA底层架构中。

本书由高亚军编著，参加本书编写的还有刘昆、高亚波、赵慧娜、刘利波、佟晓莉、郭鹏程、田凯、张艳艳、李善清、高军波、韩瑞平、张海强、薛安翔、徐飞等。

本书在写作和出版过程中有幸得到了美国Xilinx公司和科通数字技术（香港）有限公司的大力支持和帮助。在此，编著者非常感谢美国Xilinx公司亚太区市场传播经理张俊伟女士、科通数字技术（香港）有限公司高级总监谢章立先生。特别感谢美国Xilinx公司分销总监林世兆先生在百忙之中亲自为本书撰序。此外，编著者还要感谢关心和支持本书的同事、朋友和家人。

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