DSP习题答案

·336·习题答案第1章1．简述典型实时数字信号处理系统组成部分。答：包括：抗混叠滤波器（Anti-aliasingfilter）、模数转换器ADC（Analog-to-DigitalConverter）、数字信号处理、数模转换器DAC（Digital-to-AnalogConverter）和抗镜像滤波器（Anti-imagefilter）。2．简述X86处理器完成实时数字信号处理的优缺点。答：利用X86处理器完成实时数字信号处理。特点是处理器选择范围宽，主板及外设资源丰富，有多种操作系统可供选择，开发、调试较为方便；缺点是数字信号处理能力不强，硬件组成较为复杂，系统体积、重量较大，功耗较高，抗环境影响能力较弱。3．简述数字信号处理器的主要特点。答：（1）存储器采用哈佛或者改进的哈佛结构；（2）内部采用了多级流水；（3）具有硬件乘法累加单元；（4）可以实现零开销循环；（5）采用了特殊的寻址方式；（6）高效的特殊指令；（7）具有丰富的片内外设。4．给出存储器的两种主要结构，并分析其区别。答：存储器结构分为两大类：冯·诺依曼结构和哈佛结构。冯·诺依曼结构的特点是只有一个存储器空间、一套地址总线和一套数据总线；指令、数据都存放在这个存储器空间中，统一分配地址，所以处理器必须分时访问程序和数据空间。哈佛结构程序存储器空间和数据存储器空间分开，具有多套地址、数据总线，哈佛结构是并行体系结构，程序和数据存于不同的存储器空间，每个存储器空间独立编址、独立访问。5．简述选择数字信号处理器所需要考虑的因素。答：应考虑运算速度、算法格式和数据宽度、存储器类型、功耗和开发工具。6．给出数字信号处理器的运算速度指标，并给出其具体含义。答：常见的运算速度指标有如下几种：（1）指令周期：执行一条指令所需的最短时间，数值等于主频的倒数；指令周期通常以ns（纳秒）为单位。例如，运行在200MHz的TMS320VC5510的指令周期为5ns。（2）MIPS：每秒百万条指令数。（3）MOPS：每秒百万次操作数。（4）MFLOPS：每秒百万次浮点操作数。（5）BOPS：每秒十亿次操作数。（6）MAC时间：一次乘法累加操作花费的时间。大部分DSP芯片可在一个指令周期内完成MAC操作；（7）FFT执行时间：完成N点FFT所需的时间。FFT运算是数字信号处理中的典型算法而且应用很广，因此该指标常用于衡量DSP芯片的运算能力。第2章1．TMS320C55xDSP有哪些特征和优点？答：（参见表2-2）。一个32位×16位指令缓冲队列：缓冲变长指令并完成有效的块重复操作；·337·两个17位×17位的乘法累加器：在一个单周期执行双乘法累加操作；一个40位算术逻辑单元（ALU）：实现高精度算术和逻辑操作；一个40位桶形移位寄存器：能够将一个40位的计算结果最高向左移31位或向右移32位；一个16位算术逻辑单元（ALU）：对主ALU并行完成简单的算术操作；4个40位的累加器：保留计算结果，减少对存储单元的访问；12条独立总线，其中包括3条读数据总线、2条写数据总线、5条数据地址总线、1条读程序总线、1条程序地址总线：为各种计算单元并行地提供将要处理的指令和操作数——利用C55x的并行机制的优点；用户可配置IDLE域：改进了低功耗电源管理的灵活性。2．TMS320C55xDSP的内部结构由哪几部分组成？答：（参见图2-1）C55x有一条32位的程序数据总线（PB），5条16位数据总线（BB、CB、DB、EB、FB）和1条24位的程序地址总线，以及5条23位的数据地址总线，这些总线分别与CPU相连。总线通过存储器接口单元（M）与外部程序总线和数据总线相连，实现CPU对外部存储器的访问；指令缓冲单元（I）、程序流程单元（P）、地址流程单元（A）和数据计算单元（D）；以及存储器接口单元（M）。3．简述指令缓冲单元（I）、程序流程单元（P）、地址流程单元（A）和数据计算单元（D）的组成和功能？答：C55x的指令缓冲单元由指令缓冲队列IBQ（InstructionBufferQueue）和指令译码器组成。在每个CPU周期内，I单元将从读程序数据总线接收的4B程序代码放入指令缓冲队列，指令译码器从队列中取6B程序代码，根据指令的长度可对8位、16位、24位、32位和48位的变长指令进行译码，然后把译码数据送入P单元、A单元和D单元去执行。程序流程单元由程序地址产生电路和寄存器组构成。程序流程单元产生所有程序空间的地址，并控制指令的读取顺序。地址流程单元包括数据地址产生电路、算术逻辑电路和寄存器组构成。数据地址产生电路（DAGEN）能够接收来自I单元的立即数和来自A单元的寄存器产生读取数据空间的地址。对于使用间接寻址模式的指令，由P单元向DAGEN说明采用的寻址模式。数据计算单元由移位器、算术逻辑电路、乘法累加器和寄存器组构成。D单元包含了CPU的主要运算部件。D单元移位器能够接收来自I单元的立即数，能够与存储器、I/O空间、A单元寄存器、D单元寄存器和P单元寄存器进行双向通信，此外，还可以向D单元的ALU和A单元的ALU提供移位后的数据。4．TMS320C55xDSP的流水线操作包括多少个阶段？每一阶段完成什么操作？答：两个。第一阶段是取流水线，即从内存中取出32位的指令包，放入指令缓冲队（IBQ）中，然后为流水线的第二阶段提供48位的指令包。第二阶段是指执行流水线，这部分的功能是对指令进行解码，完成数据的存取和计算。5．TMS320C55xDSP有哪些片上外设？答：两个20位的定时器。一个看门狗定时器。6通道直接存储器存取控制器（DMA）。外部存储器接口（EMIF）。三个串口支持最多三个多通道缓冲串口（McBSP）或最多两个多媒体/安全数字卡接口。增强型主机接口（EHPI）是一个16位的并行接口。可编程锁相环（DPLL）时钟发生器。USB全速（12Mbps）从端口。I2C主从接口。一个实时时钟。·338·6．TMS320C55x的寻址空间是多少？当CPU访问程序空间和数据空间时，使用的地址是多少位的？答：C55x的寻址空间为16MB，当CPU从程序空间读取程序代码时，使用24位地址，当访问数据空间时，使用23位的地址。但是在访问数据空间时，将23位地址左移一位，并将地址总线上的最低有效位（LSB）置0，使得在对数据空间或程序空间寻址时，地址总线都传送24位地址。7．符合IEEE1149.1标准的测试/仿真接口的引脚有哪几个？答：TCK引脚、TDI引脚、TDI引脚、TMS、TRST、EMU0、EMU1/OFF第3章1．C55xDSP支持哪三种寻址模式？答：C55xDSP支持三种寻址模式，绝对寻址模式；直接寻址模式；间接寻址模式。2．简述K16绝对寻址和K23绝对寻址不同点和相同点。答：不同点：K16绝对寻址的指令其操作数为*abs16（#k16），其中K16是一个16位的无符号常数。寻址方法是将7位的寄存器DPH（扩展数据页指针XDP的高位部分）和K16级联形成一个23位的地址，用于对数据空间的访问。该模式可以访问一个存储单元和一个存储映射寄存器。和K23绝对寻址的指令其操作数为*（#k23），其中K23是一个23位的无符号常数。使用这种寻址方法的指令将常数编码为3字节（去掉最高位）。相同点：K16绝对寻址和K23绝对寻址的指令不能与其他指令并行执行。3．简述C55xDSP并行指令遵守的规则。答：在并行指令中，必须遵守三条基本规则：①两条指令的总长度不能超过6个字节。②在指令的执行过程中不存在操作器、地址产生单元、总线等资源冲突。③其中一条指令必须有并行使能位或两条指令符合软-双并行条件。4．已知AC1=0200FC00H，AR3=0200H，（200）=3400H。MOV*AR3+#16,AC1执行上面指令后，AC1和AR3的值分别是多少？答：BeforeAfterAC1000200FC00AC10034000000AR30200AR30201200340020034005．已知AC0=EC000000H，AC1=00000000H，AR1=0200H，（200）=3300H，TC2=1。ADDSUBCCAR1,AC0,TC2,AC1执行上面指令后，AC1、AR1和AC0的值分别是多少？答：BeforeAfterAC000EC000000AC000EC000000AC10000000000AC1011F000000AR10200AR10200·339·20033002003300TC21TC21SXMD0SXMD0M400M400ACOV10ACOV11CARRY0CARRY16．已知AC0=69000000H，AC1=00230000H，AR1=EF00H，AR2=0201H，CDP=A067H。执行下面指令后，AMAR*AR2+::MACuns（*AR1）,uns（*CDP）,AC0#16AC0、AR1、AR2和AC1的值分别是多少？答：BeforeAfterAC00069000000AC00095C09200AC10000230000AC10000230000*AR1EF00*AR1EF00AR20201AR20202*CDPA067*CDPA067ACOV00ACOV01ACOV10ACOV10CARRY0CARRY0M400M400FRCT0FRCT0SATD0SATD07．已知PC=004042H，AC0=0000000001H，根据下表的情况Bbranch执行上面指令后，PC和AC0分别是多少？答：BeforeAfterPC004042PC006047AC00000000001AC00000000000第4章1．根据任务调度的方式不同，C55x处理器程序可以分为哪两类？并简述其优缺点。答：一类是由程序自己完成任务调度，另一类是由嵌入式操作系统完成任务调度。由程序自身完成任务调度程序运行效率高，对硬件中断响应快，程序运行稳定，适合于任务较为·340·单一、实时性较强的应用；嵌入式操作系统完成任务调度，可以将应用分解为多个任务，简化了应用系统软件设计，更为重要的是良好的多任务设计有助于提高系统的稳定性和可靠性。2．请利用指针将I/O空间中地址从0x100到0x107中的值放置到数据空间*ptr指针当中。答：ioportint*a;Int*ptrvoidfoo（void）{i=0x100;a=&i;for（intj=0;j=7;j++）ptr[j]=a[j];}3．在o3级优化情况下，利用中断读取0x100000地址，并将值存放到变量in_flag中。答：变量in_flag定义volatileunsignedintin_flag;中断服务程序interruptvoidint_handler（）{In_flag=（unsignedint*）0x100000;}4．在C语言编写的程序中，分别给出利用C语言和嵌套汇编语言打开全局中断的程序代码。答：C语言打开全局中断IRQ_globalEnable（）;嵌套汇编语言打开全局中断asm（“BCLRST1_INTM”）；5．给出函数intfn（longl1,longl2,longl3,int*p4,int*p5,int*p6,int*p7,int*p8,inti9,inti10）中传送参数所使用的寄存器。答：输入参数通过AC0、AC1、AC2、AR0、AR1、AR2、AR3、AR4、T0、T1传递，输出参数通过T0传送参数。6．在.sine数据段中定义一个16点的正弦表，其数值采用Q15方式存放。（Q15即小数点在第15位）答：.sina.word0,12539,23170,30273.word32767,30273,23170,12539.word0,-12539,-23170,-30273.word-32767,-30273,-23170,-125397．在.mydata段中为a,b,c分别预留10、20、5个字的空间。·341·答：.def_a.def_b.def_c.sectmydata_a:.spa