DSP课后习题

习题一1.简述DSP芯片的主要特点DSP的主要特点有哈佛结构、多总线结构、指令系统的流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令、快速的指令周期、硬件配置强。2.请详细描述冯·诺依曼结构和哈佛结构，并比较它们的不同。冯·诺依曼结构结构的特点是数据和程序共用总线和存储空间，因此在某一时刻，只能读写程序或者只能读写数据。哈佛结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。3.简述DSP系统的设计过程确定DSP系统的性能指标、进行算法优化和模拟、选择DSP芯片和外围芯片、进行硬件电路设计、进行软件设计、进行软硬件综合调试。4.在进行DSP系统设计时，如何选择合适的DSP芯片？根据系统运算量的大小、对运算精度的要求、存储器的要求、系统成本限制以及体积等要求选择合适的DSP芯片。5.TI公司的DSP产品目前有哪三大主流系列？各自的应用领域是什么？TMS320C2000——主推TMS320C24x和TMS320C28x定点DSP，主要用于数字化控制领域；TMS320C5000——TMS320C54x和TMS320C55x16位定点DSP，主要用于通信、便携式应用领域；TMS320C6000——TMS320C62x和TMS320C64x32位定点DSP、TMS320C67x32/64位浮点DSP，主要用于超高速、大容量实时信号处理的场合，如音视频技术、通信基站。习题二1.请描述TMS320C54x的总线结构。TMS320C54xDSP采用先进的哈佛结构并具有八组总线，其独立的程序总线和数据总线允许同时读取指令和操作数，实现高度的并行操作。八组16位总线的功能如下：程序总线（PB）传送从程序存储器来的指令代码和立即数。三组数据总线（CB，DB，EB）连接各种元器件，CB和DB总线传送从数据存储器读出的操作数，EB总线传送写入到存储器中的数据。四组地址总线（PAB，CAB，DAB和EAB）传送执行指令所需要的地址。2.写出提取B=0365434321中的指数值的指令，执行后T中的值为多少？3.TMS320C54x芯片的CPU包括哪些部分？其功能是什么？CPU状态和控制寄存器：C54x有3个状态控制寄存器：状态寄存器0（ST0）、状态寄存器1（ST1）、处理器工作方式状态寄存器（PMST）。ST0和ST1中包含各种工作条件和工作方式状态；PMST中包含存储器的设置状态及其它控制信息。40位算术逻辑单元（ALU）：输出40位的数据送往累加器A或B，进行溢出处理、进位位和双十六位算术运算。两个40位累加器A和B：可以配制成乘法器/加法器或ALU目的寄存器。桶形移位寄存器：为输入的数据定标、对累加器的值进行算术或逻辑移位。乘法器/加法器单元：在一个流水线状态周期内完成一次乘法累加（MAC）运算。比较、选择和存储单元（CSSU）：专为Viterbi算法设计的进行加法/比较/选择运算的硬件单元。指数编码器：它可以在单个周期内执行EXP指令，求得累加器中数的指数值，并以2的补码形式存放到T寄存器中。4.TMS320C54x有几个状态和控制寄存器？它们的功能是什么？TMS320c54x有三个状态和控制寄存器，它们分别为：状态寄存器ST0、状态寄存器ST1和处理器方式状态寄存器PMST。ST0和ST1包括了各种工作条件和工作方式的状态，PMST包括了存储器配置状态和控制信息。5.TMS320c54x片内存储器一般包括哪些种类？如何配置TMS320c54x片内存储器。TMS320c54x片内存储器包括随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM），RAM又分为两种：双访问RAM（DARAM）和单访问RAM（SARAM）。片内存储器的配置：在器件复位时MP/MC引脚上的逻辑电平被采样并存储到寄存器PMST的MP/MC位。MP/MC位的状态可以确定片内ROM的使能与否。如果MP/MC=1，器件设置为微处理器工作模式，片内ROM在程序存储空间不被使能，则从外部程序存储器0FF80H起执行程序；如果MP/MC=0，器件设置为微计算机工作模式，片内ROM被映像到程序存储器空间，则从片内ROM的0FF80H起执行程序。在复位时，如果片内RAM（包括DARAM和SARAM）没有映像到程序存储器空间，用户可以通过对寄存器PMST的OVLY位的设置来配置它们。如果使OVLY=0，则片内RAM只映像在数据存储器空间；如果OVLY=1，则片内RAM同时映像在程序存储器空间和数据存储器空间。6.TMS320c54x片内外设主要有哪些？TMS320c54x片内外设主要有通用I/O引脚、定时器、时钟发生器、主机接口（HPI）、串行口、软件可编程等待状态发生器、可编程分区转换逻辑。7.当TMS320c54xCPU接收到可屏蔽的硬件中断时，满足哪些条件才能响应中断？优先级最高的中断、状态寄存器ST1中的INTM位是0，表示允许可屏蔽中断、中断屏蔽寄存器IMR中相应的位是1。8.TMS320c54x的中断向量表是如何重定位的？DSP复位时，中断向量表的起始地址固定为0FF80H，复位后，中断向量可重新被映像到程序存储器的任何一个128字页开始的地方。中断向量地址由PMST中的中断向量指针IPTR(9位)和中断向量号(0-31)左移两位后组成。习题三1.TMS320c54x提供哪几种数据寻址方式？试举例说明它们是如何寻址的？TMS320c54x提供以下7种基本数据寻址方式：立即数寻址：指令中有一个固定的立即数。如LD#3，ASM绝对地址寻址方式：指令中有一个固定的地址（16位）。如MVPDTABLE，*AR7累加器寻址：按累加器的内容作为地址去访问程序存储器中的一个单元。如READASmem或WRITASmem直接寻址：指令编码中含有的7位地址与DP或SP一起合成数据存储器中操作数的实际地址。如STLA，@x+128间接寻址：通过辅助寄存器寻址。出现*ARx+存储器映射寄存器寻址：修改存储器映射寄存器中的值，而不影响当前数据页面指针DP和当前堆栈指针SP的值。出现MMR堆栈寻址：把数据压入或弹出系统堆栈。PUSH、POP2.在循环寻址方式中，如何确定循环缓冲的起始地址？如循环缓冲大小为32，其起始地址必须从哪开始？大小为R的循环缓冲区必须从一个N位（N是满足2NR条件的最小整数）边界开始。如循环缓冲大小为32，则循环缓冲区必须从低6位为0的地址XXXXXXXXXX000000开始3.略4.请描述TMS320c54x的位倒序寻址方式。设FFT长度N=16。AR0应赋值为多少？若AR2中存放的数据存储器地址为FF00H，经过8次*AR2+0B寻址，访问的单元地址依次为多少？位倒序寻址方式中，AR0存放的整数N是FFT点数的一半。另一个辅助寄存器指向数据存放的单元。当使用位倒序寻址把AR0加到辅助寄存器中时，地址以位倒序的方式产生，即进位是从左到右，而不是从右到左。FFT长度为16时，AR0赋值为8，访问的单元地址依次为：*AR2+0B；AR2=FF08H（第1次后）*AR2+0B；AR2=FF04H（第2次后）*AR2+0B；AR2=FF0CH（第3次后）*AR2+0B；AR2=FF02H（第4次后）*AR2+0B；AR2=FF0AH（第5次后）*AR2+0B；AR2=FF06H（第6次后）*AR2+0B；AR2=FF0EH（第7次后）*AR2+0B；AR2=FF01H（第8次后）5.双数据存储器操作数间接寻址使用哪几种类型？所用辅助寄存器只能是哪几个？其特点是什么？双数据存储器操作数间接寻址类型为*ARx、*ARx-、*ARx+、*ARx+0%四种。所用的辅助寄存器只能是AR2、AR3、AR4、AR5，双操作数间接寻址特点是：占用程序空间小，运行速度快。6.直接寻址方式有哪两种？其实际地址如何生成？当SP=2000H，DP=2，偏移地址为25H时，分别寻址的是哪个存储空间的哪个单元？两种方式是数据页指针直接寻址、堆栈指针直接寻址。CPL=0，数据存储器地址的低7位与DP中的9位字段相连组成16位的数据存储器地址；CPL=1，数据存储器地址的低7位与SP的16位地址想家形成16位的数据存储器地址。当CPL=0时，寻址的是数据存储空间的0125h地址单元；当CPL=1时，寻址的是数据存储空间的2025h地址单元7.TMS320c54x指令系统包括哪几种基本类型的操作？TMS320c54x指令系统包括算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令以及加载和存储指令四种基本类型。习题四1.汇编器和链接器如何对段进行管理？汇编器对段的处理是通过段伪指令来区别各个段的，并将段名相同的语句汇编在一起。汇编器的5条伪指令可识别汇编语言程序的各个部分：.bss未初始化段，给未初始化变量保留空间.usect未初始化段，如定义一个缓冲区，在一个未初始化的段中保留空间.text已初始化段，即代码段，该段包含程序代码.data已初始化段，一般是指常数表，该段包含已初始化的数据.sect已初始化段，如定义一段完成某项功能的代码为一个段，可以命名。链接器对段的处理，有两个主要任务：（1）MEMORY命令用来定义目标系统的存储器配置图，包括对存储器各部分的命名，以及规定它们的起始地址和长度。（2）SECTION命令告诉链接器如何将输入段组合成输出段，以及将输出段放在存储器的什么位置。2.汇编程序中的伪指令有什么作用？其中段定义伪指令有哪些？初始化段和未初始化段有何区别？伪指令不生成最终代码（即不占据存储单元），但对汇编器、链接器有重要的指示作用。包括段定义、条件汇编、文件引用、宏定义等。段定义伪指令：.text——此段存放程序代码.data——此段存放初始化了的数据.bss——此段存入未初始化的变量.sect‘名称’——定义一个有名段，放初始化了的数据或程序代码区别：当汇编器遇到初始化段时将停止当前段的汇编，然后将紧接着的程序代码或数据汇编到指定的段中，直到再次遇到另一条这些指令为止，各个段中的数据都是连续安排到存储器中的。当汇编器遇到未初始化短时，并不结束当前段的汇编，只是暂时从当前段脱离出来，并开始对新的段进行汇编，两伪指令可以出现在一个已初始化段的任何位置上，而不会对它的内容产生影响。3.链接命令文件有什么作用？如何使用MEMORY命令和SECTIONS命令？链接命令文件内容和汇编程序中段定义伪指令有联系吗？链接命令文件（.cmd文件）通过段定位控制命令分配程序代码空间、数据代码空间、程序运行空间、堆栈空间。在链接命令文件中可以使用MEMORY和SECTIONS命令来定义目标系统的存储器配置图及段的映射。有联系。段伪指令SECTIONS负责告诉链接器将输入文件中用.text、.data、.bss、.sect等伪指令定义的段配置到MEMORY命令中。4.C语言程序设计时，C编译器会产生哪些段？初始化段：.text：段包括可执行代码、字符串和编译器产生的常数。.cinit：初始化变量和常数表。.const：字符串和以const关键字定义的常量。.switch：包含switch语句跳转表。未初始化段：.bss：为全局变量和静态变量保留空间，在程序启动后，C初始化引导程序将数据从.cinit段复制到.bss段。.stack：为C的系统堆栈分配存储空间，用于变量传递及分配局部变量。.sysmem：为动态分配存储器分配保留空间，为C语言函数malloc、calloc、realloc动态地分配存储器。若C程序中未用到这些函数，则C编译器不产生该段。5.为什么通常需要采用C语言和汇编语言的混合编程方法？C编译器虽然提高了软件的开发速度，方便软件的修改和移植，但无法实现在任何情况下都能够合理地利用DSP芯片的各种资源。此外，对DSP芯片的某些硬件控制，用C语言就不如用汇编程序方便，有些甚至无法用C语言实现。C和汇编语言混合编程开发能更好的达到设计要求，完成设计任务。6.用C语言和汇编语言混合编程时，在C程序中如何调用汇编子程序（函数）？如何进行变量的