DSP习题答案

DSP作业题解第一章1.什么是改进的哈佛结构答：改进型的哈佛结构是采用双存储空间和数条总线，即一条程序总线和多条数据总线。其特点如下：1.允许在程序空间和数据空间之间相互传送数据，使这些数据可以由算术运算指令直接调用，增强了芯片的灵活性；2.提供了存储指令的高速缓冲器（Catche）和相应的指令，当重复执行这些指令时，只需读入一次就可连续使用，不需要再次从程序存储器中读出，从而减少了指令执行所需要的时间。2.什么是流水线技术？答：每条指令可通过片内多功能单元完成取指、译码、取操作数和执行等多个步骤，实现多条指令的并行执行，从而在不提高系统时钟频率的条件下减少每条指令的执行时间。利用这种流水线结构，加上执行重复操作，就能保证在单指令周期内完成数字信号处理中用得最多的乘法——累加运算。3.为什么DSP称作数字信号处理器？答：DSP可以代表数字信号处理（DigitalSignalProcessing），也可以代表数字信号处理器（DigitalSignalProcessor），其实两者是不可分割的。前者是理论和计算方法上的技术，后者是指实现这些技术的通用或专用可编程微处理器芯片。随着DSP芯片的快速发展，应用越来越广泛，DSP这一英文缩写已被大家公认为是数字信号处理器的代名词。4.DSP芯片有哪些特点？（或为什么DSP芯片处理速度快？）答：1.采用哈佛结构2.采用多总线结构3.采用流水线技术4.配有专用的硬件乘法——累加器5.具有特殊的DSP指令6.快速的指令周期7.硬件配置强8.支持多处理器结构9.省电管理和低功耗5.衡量DSP的性能指标有哪些？答：运算速度：指令周期、MAC时间、FFT执行时间、MIPS、MOPS、MFLOPS、BOPS。运算精度，硬件资源、功耗。6.TI的TMS320系列DSP器件的主流产品有哪些？它们各自适合于哪些应用场合？答：C2x、C4x称为C2000系列，主要用于数字控制系统；C54x、C55x称为C5000系列，主要用于功耗低、便于携带的通信终端；C62x、C64x和C67x称为C6000系列，主要用于高性能复杂的通信系统，如移动通信基站。第二章7.TMS320C54x系列芯片的基本结构包括哪些部分？答：主要由中央处理器CPU、内部总线控制、特殊功能寄存器、数据存储器RAM、程序存储器ROM、I/O接口扩展功能、串行口、主机通信接口HPI、定时器、中断系统等10个部分组成。8.‘C54x系列芯片的CPU主要由哪几部分组成？答：40位算术逻辑运算单元（ALU）；2个40位累加器（ACCA、ACCB）；1个支持16~31位移位的桶形移位寄存器；乘法器-加法器单元（MAC）；比较、选择和存储单元（CSSU）；指数编码器；CPU状态和控制寄存器。9.‘C54x的总线结构有什么特点？具体包括哪些总线？答：C54x有8组16位总线：1组程序总线、3组数据总线和4组地址总线，可在一个指令周期内产生两个数据存储地址，实现流水线并行数据处理。10.‘C54x存储空间是怎样划分的？（三个空间、存储器映射）答：共有192千字的可寻址存储空间。这192千字的存储空间分成3个独立的可选择空间，分别为：64千字的程序存储控件；64千字的数据存储空间；64千字的I/O空间。通常，DARAM和SARAM被映射到数据存储空间用来存储数据，也可以映射到程序空间用来存储程序代码。所有内部和外部程序存储器及内部和外部数据存储器分别统一编址。内部RAM总是映射到数据存储空间。根据用户的设置，ROM可以灵活地映射到程序存储空间，同时也可以部分地映射到数据存储空间。11.如何访问片内/片外物理存储器（ROM/RAM)?答：程序存储空间可通过PMST寄存器的MP/!MC和OVLY控制位来设置内部存储器的映射地址。MP/!MC控制位用来决定程序存储空间是否使用内部存储器。当MP/!MC=0时，4000H~EFFFH程序存储空间定义为外部存储器，而FF00H~FEFFH程序存储空间定义内部ROM。FF00H~FFFFH程序存储空间定义为内部存储器。其工作方式为微型计算机模式。当MP/!MC=1时，40000H~FFFFH程序存储空间全部定义为外部存储器。其工作方式为微处理器模式OVLY控制位用来决定程序存储空间是否使用内部RAM。当OVLY=0时，0000H~3FFFH全部定义为外部程序存储空间，程序存储空间不使用内部RAM，此时内部RAM只作为数据存储器使用；当OVLY=1时，0000H~007FH保留，程序无法占用。0080H~3FFFH定义为内部DARAM，即内部RAM同时被映射到程序存储空间和数据存储空间。用户可以通过设置PMST中的DROM位，将部分内部ROM映射到数据存储空间。若DROM=0，内部ROM不映射到数据空间；若DROM=1，部分内部ROM映射到数据存储空间，并且当MP/!MC=0时，内部ROM同时映射到数据空间和程序控件。每次复位时，处理器将对DROM位清零。12.TMS320C54x如何实现对片外设备的访问？答：’C54x除了程序和数据存储空间外，还提供了一个具有64K字的I/O空间，主要用于对片外设备的访问。可以使用输入指令PORTR和输出指令PORTW对I/O空间寻址。在对I/O空间访问时，除了使用数据总线和地址总线外，还要用到！IOTRB、!IS和R/!W控制线。其中！IOTRB和！IS用于选通I/O空间，R/!W用于控制访问方向。13.工作方式状态寄存器中能影响存储空间映射结构的位有哪些？具体说明其的作用。答：MP/!MC：微处理器/微型计算机工作方式位。用来确定是否允许使用片内程序存储器ROM。MP/!MC=0.芯片工作在微计算机方式，允许使能并寻址片内ROM。MP/!MC=1，芯片工作在微处理器方式，不能使用片内ROMOVLY：RAM重复占位标志。OVLY可以允许片内双寻址数据RAM块映射到程序空间。OVLY=0，片内双寻址数据RAM只能在数据空间寻址，而不能在程序空间寻址。OVLY=1，片内双寻址数据RAM可以映射到程序空间和数据空间，但数据页0（00h~7Fh）不能映射到程序空间。DROM：数据ROM位。DROM用来控制片内ROM是否可以映射到数据空间。DROM=0，片内ROM不能映射到数据空间。DROM=1，片内ROM的一部分可以映射到数据空间。14.TMS320C54x的流水线操作具体分成哪几个阶段？答：预取指P、取指F、译码D、寻址A、读数R、执行X。15.TMS320C54x的片内外设主要包括哪些功能模块？答：通用I/O引脚、定时器、时钟发生器、主机接口HPI、串行通信接口、软件可编程等待状态发生器、可编程分区转换逻辑。16.说明TMS320C5402的中断分类。答：可屏蔽中断：可用软件设置来屏蔽或开放的中断。’C54x最多可以支持16个用户可屏蔽中断（SINT15~SINT0）。但有的处理器只用了其中的一部分。有些中断有两个名称，因为这些中断可以通过软件或硬件进行初始化。非屏蔽中断：这些中断都是不能屏蔽的中断。’C54x对这一类中断总是响应的，并从主程序转移到中断服务程序。’C54x的非屏蔽中断包括所有的软件中断，以及两个外部硬件中断RS（复位）和NMI（也可以用软件进行RS和NMI中断）。17.说明TMS320C5402的中断响应、执行过程。答：中断响应：对于软件中断和非屏蔽中断，CPU将立即响应，进入相应的中断服务程序。对于硬件可屏蔽中断，只要满足以下三个条件后CPU才能响应中断：当前中断优先级最高、INTN位清零、UMR屏蔽位为1。执行过程：1保护现场，将程序计数器PC值（返回地址）保存到数据存储器的堆栈顶部。2将中断向量的地址加载到PC。3获取位于向量地址的指令（分支转移被延时，并且用户也存储了一个2字指令或1字指令，则CPU也会获取这两个字）。4执行分支转移，转到中断服务程序（ISR）地址（如果分支转移被延时，则在分支转移之前会执行额外的指令）。5执行ISR知道一个返回指令终止ISR。6从堆栈中弹出返回地址到PC中。7继续执行主程序。18.TMS320C54x的中断矢量区(中断向量区)是怎样设置的？答：中断向量可以映射到程序存储器的任何128字页面的起始位置，除保留区域外。TMS320C54x中，中断向量地址是由PMST寄存器中的IPTR（9位中断向量指针）和左移2位后的中断向量序号（中断向量序号为0~31，左移2位后变成7位）所组成。加载除1FFH之外的值到IPTR后，中断向量可以映射到其他地址。19.TMS320C54x在低功耗方面采用了有哪些技术？答：’C54x有多种省电工作方式，可以使CPU暂时处于休眠状态。此时，CPU进入暂停工作状态，功耗减小，但保持CPU中的内容。当省电方式结束后，CPU可以继续正常工作。闲置方式1：CPU除了时钟之外所有的工作都停止。闲置方式2：使片内外设和CPU停止工作，使系统功耗明显减少。闲置方式3：完全关闭模式，在2基础上还可以终止锁相环PLL的工作，大幅降低系统功耗。保持方式：CPU的地址总线、数据总线和控制总线处于高阻状态。其他：外部总线关断和CLKOUT关断。20.TMS320C54x的等待状态寄存器有什么作用？答：控制软件可编程等待状态发生器，用以控制CPU等待状态来间接控制外部总线工作。21.TMS320C54x的复位，处理器具体要实现哪些操作？答：1将工作方式寄存器PMST中的中断向量指针IPTE置成1FFH，MP/!MC位置成与MP/!MC引脚相同的状态；2状态寄存器ST0=1800H；3将状态寄存器ST1中的中断方式位INTM置一，关闭所有可屏蔽中断；4使程序计数器PC=FF80H；5使扩展程序计数器XPC=0000H；6使中断标志寄存器IFR=0000H；7使数据总线处于高阻状态；8控制线均处于无效状态；9将地址总线置为FF80H；10使IACK引脚产生中断响应信号；11产生同步复位信号，对外围电路初始化；12将下列状态位置为初始值：ARP=0ASM=0AVIS=0BRAF=0C=1C16=0CLKOFF=0CMPT=0CPL=0DP=0DROM=0FRCT=0HM=0INTM=1OVA=0OVB=0OVLY=0OVM=OSXM=1TC=1XF=1第三章22.TMS320C54x有哪些操作数寻址方式？答：立即寻址、绝对寻址、累加器寻址、直接寻址、间接寻址、存储器映像寄存器寻址和堆栈寻址。23.直接寻址有什么特点？答：数据存储器地址由基地址（数据页指针DP或堆栈指针SP）和偏移地址共同构成，共16位。24.试说明TMS320C54x的间接寻址方式。答：间接寻址是利用辅助寄存器内容作为地址指针访问存储器。TMS320C54x有8个16位辅助寄存器（AR0-AR7）。每一个寄存器都可以用来寻址64千字数据存储空间中任何一个单元。两个辅助寄存器算术单元（ARAU0和ARAU1）可以根据辅助寄存器的内容进行操作，完成16位无符号数算术运算。间接寻址的灵活性体现在：不仅能从存储器中读或写一个单16位的数据操作数，而且能在一条指令中访问两个数据存储单元（即从两个独立的存储器单元读数据，或读一个存储器单元的同时写另一个存储器单元，或读写两个连续的存储器单元）。25.位反转寻址属于哪种寻址方式？举例说明其寻址过程。为什么设置这种寻址方式？答：属于间接寻址方式。如果按照位倒序的方式寻址，就可以将乱序的结果整序。为简化起见，假设辅助寄存器都是8位字长，AR1中存放数据存储器的基地址（01100000）指向X（0）的存储单元，设定AR0中的值为00001000（是FFT长度的一半）。再利用以下两条指令，可以将整序后的FFT变换结果从外设端口PA输出RPT#5PORTW*AR1+0B，PA位倒序寻址可以提高FFT等算法的效率。26.循环寻址属于哪种寻址方式？这种寻址方式适合哪些算法？举例说明其寻址过程。答：属于间接寻址方式。适合信号处理常用的卷积、相关、FIR滤波算法。长度为R的循环缓冲区必须从N位地址的边界开始，其中N是满足2^NR的最小整数