DSP原理及应用-(修订版)邹彦--课后习题答案

第一章：1、数字信号处理的实现方法一般有哪几种？答：数字信号处理的实现是用硬件软件或软硬结合的方法来实现各种算法。(1)在通用的计算机上用软件实现；(2)在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现；(3)用通用的单片机实现，这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理，如数字控制；(4)用通用的可编程DSP芯片实现。与单片机相比，DSP芯片具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法；(5)用专用的DSP芯片实现。在一些特殊的场合，要求的信号处理速度极高，用通用DSP芯片很难实现（6）用基于通用dsp核的asic芯片实现。2、简单的叙述一下dsp芯片的发展概况？答：第一阶段，DSP的雏形阶段（1980年前后）。代表产品：S2811。主要用途：军事或航空航天部门。第二阶段，DSP的成熟阶段（1990年前后）。代表产品：TI公司的TMS320C20主要用途：通信、计算机领域。第三阶段，DSP的完善阶段（2000年以后）。代表产品：TI公司的TMS320C54主要用途：各个行业领域。3、可编程dsp芯片有哪些特点？答：1、采用哈佛结构（1）冯。诺依曼结构，（2）哈佛结构（3）改进型哈佛结构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4、什么是哈佛结构和冯。诺依曼结构？它们有什么区别？答：哈佛结构：该结构采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。冯。诺依曼结构：该结构采用单存储空间，即程序指令和数据共用一个存储空间，使用单一的地址和数据总线，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行。当进行高速运算时，不但不能同时进行取指令和取操作数，而且还会造成数据传输通道的瓶颈现象，其工作速度较慢。区别：哈佛：该结构采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。冯：当进行高速运算时，不但不能同时进行取指令和取操作数，而且还会造成数据传输通道的瓶颈现象，其工作速度较慢。5、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。（图）6、什么是定点dsp芯片和浮点dsp芯片？它们各有什么优缺点？答：若数据以定点格式工作的称为定点DSP芯片。若数据以浮点格式工作的称为浮点DSP芯片。定点dsp芯片优缺点：大多数定点dsp芯片称为定点dsp芯片，浮点dsp芯片优缺点：不同的浮点DSP芯片所采用的浮点格式有所不同，有的DSP芯片采用自定义的浮点格式，有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式。7、dsp技术的发展趋势主要体现在什么方面？答：（1）DSP的内核结构将进一步改善（2）DSP和微处理器的融合（3）DSP和高档CPU的融合（4）DSP和SOC的融合（5）DSP和FPGA的融合（6）实时操作系统RTOS与DSP的结合（7）DSP的并行处理结构（8）功耗越来越低8、简述dsp系统的构成和工作过程？答：DSP系统的构成：一个典型的DSP系统应包括抗混叠滤波器、数据采集A/D转换器、数字信号处理器DSP、D/A转换器和低通滤波器等。DSP系统的工作过程：①将输入信号x(t)经过抗混叠滤波，滤掉高于折叠频率的分量，以防止信号频谱的混叠。②经过采样和A/D转换器，将滤波后的信号转换为数字信号x(n)。③数字信号处理器对x(n)进行处理，得数字信号y(n)。④经D/A转换器，将y(n)转换成模拟信号；⑤经低通滤波器，滤除高频分量，得到平滑的模拟信号y(t)。（图）抗混叠滤波器AD转换器-数字信号处理器DA转换器低通滤波器9、简述dsp系统的设计步骤？答：：①明确设计任务，确定设计目标②算法模拟，确定性能指令③选择DSP芯片和外围芯片④设计实时的DSP芯片系统⑤硬件和软件调试⑥系统集成和测试。（图）10、dsp系统有哪些特点？答：（1）接口方便（2）编程方便（3）具有高速性（4）稳定性好（5）精度高（6）可重复性好（7）集成方便11、在进行dsp系统设计时，应如何选择合理的dsp芯片？答：1、dsp的运算速度2、dsp芯片价格3、dsp芯片运算精度4、dsp芯片的硬件资源5、dsp芯片的开发工具6、dsp芯片的功耗7、其他因素。第二章1、TMS320C54x芯片的基本结构都包括哪些部分？答：①中央处理器②内部总线结构③特殊功能寄存器④数据存储器RAM⑤程序存储器ROM⑥I/O口⑦串行口⑧主机接口HPI⑨定时器⑩中断系统2、TMS320C54x芯片的CPU主要由哪几部分组成？答：①40位的算术运算逻辑单元（ALU）。②2个40位的累加器（ACCA、ACCB）。③1个运行-16至31位的桶形移位寄存器。④17×17位的乘法器和40位加法器构成的乘法器-加法器单元（MAC）。⑤比较、选择、存储单元（CSSU）。⑥指令编码器。⑦CPU状态和控制寄存器。3、处理器工作方式状态寄存器PMST中的MP/MC、OVLY和DROM三个状态位对C54x的存储空间结构各有何影响？当OVLY=0时，程序存储空间不使用内部RAM。当OVLY=1时，程序存储空间使用内部RAM。内部RAM同时被映射到程序存储空间和数据存储空间。当MP/MC=0时，4000H~EFFFH程序存储空间定义为外部存储器；F000H~FEFFH程序存储空间定义为内部ROM；当MP/MC=1时，4000H~FFFFH程序存储空间定义为外部存储。DROM=0：0000H~3FFFH——内部RAM；4000H~FFFFH——外部存储器；DROM=1：0000H~3FFFH——内部RAM；4000H~EFFFH——外部存储器；F000H~FEFFH——片内ROM；FF00H~FFFFH——保留。4、TMS320C54x芯片的片内外设主要包括哪些电路？①通用I/O引脚②定时器③时钟发生器④主机接口HPI⑤串行通信接口⑥软件可编程等待状态发生器⑦可编程分区转换逻辑5、TMS320C54x芯片的流水线操作共有多少个操作阶段？每个阶段执行什么任务？完成一条指令都需要哪些操作周期？六个操作阶段:①预取指P;将PC中的内容加载PAB②取指F;将读取到的指令字加载PB③译码D;若需要，数据1读地址加载DAB；若需要，数据2读地址加载CAB；修正辅助寄存器和堆栈指针④寻址A;数据1加载DB；数据2加载CB；若需要，数据3写地址加载EAB⑤读数R;数据1加载DB；数据2加载CB；若需要，数据3写地址加载EAB；⑥执行X。执行指令，写数据加载EB。6、TMS320C54x芯片的流水线冲突是怎样产生的？有哪些方法可以避免流水线冲突？答：’C54x的流水线结构，允许多条指令同时利用CPU的内部资源。由于CPU的资源有限，当多于一个流水线上的指令同时访问同一资源时，可能产生时序冲突。解决办法①由CPU通过延时自动解决；②通过程序解决，如重新安排指令或插入空操作指令。为了避免流水冲突，可以根据等待周期表来选择插入的NOP指令的数量。7、TMS320C54x芯片的串行口有哪几种类型？四种串行口：标准同步串行口SP，缓冲同步串行口BSP，时分多路串行口TDM，多路缓冲串行口McBSP。8、TMS320VC5402共有多少可屏蔽中断？它们分别是什么？NMI和RS属于哪一类中断源？答：TMS320VC5402有13个可屏蔽中断，RS和NMI属于外部硬件中断。9、试分析下列程序的流水线冲突，画出流水线操作图。如何解决流水冲突？STLMA，AR0STM#10，AR1LD*AR1，B解：流水线图如下图：解决流水线冲突：最后一条指令（LD*AR1，B）将会产生流水线冲突，在它前面加入一条NOP指令可以解决流水线冲突。10、试根据等待周期表，确定下列程序段需要插入几个NOP指令。①LD@GAIN,TSTM#input,AR1MPY*AR1+,A解：本段程序不需要插入NOP指令②STLMB,AR2STM#input,AR3MPY*AR2+,*AR3+,A解：本段程序需要在MPY*AR2+,*AR3+,A语句前插入1条NOP指令③MAC@x,BSTLMB,ST0ADD@table,A,B解：本段程序需要在ADD@table,A,B语句前插入2条NOP指令第三章1、已知(80H)=50H,AR2=84H,AR3=86H,AR4=88H。MVKD80H，*AR2MVDD*AR2，*AR3MVDM86H,AR4运行以上程序后，(80H)、（84H）、*AR3和AR4的值分别等于多少？解：(80H)=50H，(84H)=50H，*AR3=50H，AR4=50H2、已知，(80H)=20H、（81H）=30H。LD#0，DPLD80H，16，BADD81H，B运行以上程序，B等于多少？答：（B）=0000000000H3、阅读以下程序，分别写出运行结果。.bssx,4.datatable:.word4,8,16,32……STM#x,AR1RPT#2MVPDtable,*AR1+解：数据表table中的常量4传送到以变量x的地址为地址的存储单元中；数据表table中的常量8传送到以变量x+1的地址为地址的存储单元中；数据表table中的常量16传送到以变量x+2的地址为地址的存储单元中；.bssx,4.datatable:.word4,8,16,32……STM#x,AR1RPT#2MVPDtable,*+AR2解：数据表table中的常量4传送到以变量x+1的地址为地址的存储单元中；数据表table中的常量8传送到以变量x+2的地址为地址的存储单元中；数据表table中的常量16传送到以变量x+3的地址为地址的存储单元中；3.5TMS320C54x的数据寻址方式各有什么特点？应该应用在什么场合？答：TMS320C54x有7种基本的数据寻址方式：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。1，立即寻址：其特点是指令中包含有一个固定的立即数，操作数在指令中，因而运行较慢，需要较多的存储空间。它用于对寄存器初始化。2，绝对寻址：可以寻址任一数据存储器中操作数，运行较慢，需要较多的存储空间。它用于对寻址速度要求不高的场合。3，累加器寻址：把累加器内容作为地址指向程序存储器单元。它用于在程序存储器和数据存储器之间传送数据。4，直接寻址：指令中包含数据存储器的低7位和DP或SP结合形成16位数据存储器地址，它寻址速度快，用于对寻址速度要求高的场合。5，间接寻址：利用辅助寄存器内容作为地址指针访问存储器，可寻址64千字X16为字数据存储空间中任何一个单元。它用于按固定步长寻址的场合。6，堆栈寻址：用于中断或子程序调用时，将数据保存或从堆栈中弹出。7，存储器映像寄存器（MMR）寻址，是基地址为零的直接寻址，寻址速度快，它用于直接用MMR名快速访问数据存储器的0页。第四章1、软件开发的环境有哪几种？在非集成开发环境中，软件开发常采用哪些部分？答：可以在两种开发环境中进行C54X的开发：非集成的开发环境和集成的开发环境。在非集成开发环境中，软件开发常采用：编辑、汇编、链接、调试等部分。2、什么是COFF格式？它有什么特点？答：汇编器和链路器生成的目标文件，是一个可以由'C54x器件执行的文件。这些目标文件的格式称为公共目标文件格式，即COFF。特点：在编写汇编语言程序时，COFF采用代码段和数据段的形