DSP课后习题答案李建

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第一章:1、数字信号处理的实现方法一般有哪几种?(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(4)用通用的可编程DSP芯片实现,可用于复杂的数字信号处理算法(5)用专用的DSP芯片实现(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:各行业领域3、可编程dsp芯片有哪些特点?(1)采用哈佛结构:冯.诺依曼结构,哈佛结构,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?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。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)。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:运算速度,芯片价格,芯片运算精度,芯片的硬件资源,芯片的开发工具,芯片的功耗,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?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: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:123456789预取指取指译码寻址读数执行STLMA,AR0写AR1预取指取指译码寻址读数执行STM#10,AR1(1stWord)写AR2写AR2预取指取指译码寻址读数执行STM#10,AR1(2ndWord)预取指取指译码寻址读数执行LD*AR1,B读AR2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;5、TMS320C54x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式,以便于模块化的编程,使编程和管理变得更加方便。3、说明.text段、.data段和.bss段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