1.数字信号处理算法一般的实现方法有哪些?(1)在通用的微机上用软件实现。
(2)利用特殊用途的DSP芯片来实现。
(3)利用专门用于信号处理的通用DSP芯片来实现。
(4)用FPGA/CPLD用户可编程器件来实现。
2.什么是可编程DSP芯片?它有什么特点?采用FPGA实现的DSP可以并行或顺序工作。
在并行工作方面,FPGA与ASIC 相当,优于DSP处理器。
而在顺序执行方面,FPGA 也优于DSP处理器,因为FPGA中可以使用各种状态机或使用嵌入式微处理器来完成,且每一顺序工作的时钟周期中都能同时并行完成许多执行。
就灵活性而言,FPGA的灵活性远胜于ASIC和DSP处理器。
3.冯·诺依曼结构和哈佛结构有什么不同?冯.诺依曼结构,其程序代码和数据共用一个公共存储空间,单一的地址总线和数据总线。
哈佛结构,将程序代码和数据的存储空间分开,各有自己独立的地址总线和数据总线。
显然,采用哈佛结构的好处是可以并行地进行指令和数据的处理,从而大大提高数字信号处理器的运算速度。
4.设计DSP应用系统时,如何选择合适的芯片?DSP芯片的选择应根据实际的应用系统需要而确定。
一般来说,选择DSP芯片时应考虑到如下诸多因素。
1.DSaP芯片的运算速度。
2.DSP芯片的价格。
3.DSP芯片的硬件资源。
4.DSP芯片的运算精度。
5.DSP芯片的开发工具。
6.DSP 芯片的功耗。
7.运算量大小8.其他。
除了上述因素外,选择DSP芯片还应考虑到封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等。
5.简述设计DSP应用系统的一般设计过程。
1.建立源程序:.c和.asm2.C编译器(C Compiler)3.汇编器(Assembler):生成.obj文件,其格式为COFF4.链接器(Linker):生成可执行模块.out5.调试工具(包括软件仿真器:将链接器输出的.out文件调入到一个PC机的软件模拟窗口下,对DSP代码进行软件模拟和调试;硬件在线仿真器;评估模块(既EVM板))6.十六进制转换公用程序(Hex Conversion Utility)6.开发DSP应用系统时,一般需要哪些硬、软件工具?软件仿真器(Simulator),硬件在线仿真器(XDS Emulator),集成开发环境Code Compser Studio(简称CCS),评估模块(EVM板)。
7.TI公司TMS320DSP芯片有哪三个主要系列?各系列的应用特点是什么?答:目前,TI公司在市场上主要有三大系列产品:TMS320C2000系列,TMS320C5000系列和TMS320C6000系列(1)TMS320C2000系列,最先进的控制功能的DSP,主要应用于数字控制、运动控制,特点:●超过400 MIPS 的DSP 控制器●软件兼容目前主导的控制DSP C24x TM(2)TMS320C5000系列,高速低功耗的DSP ,主要应用于低功耗、手持设备、无线终端应用,特点:●内核功耗0.05 mW/MIPS, 该功耗大概目前工业主导低功耗DSP产品的1/6●软件兼用最为流行的C54x™ DSP(3)TMS320C6000系列,最高性能的开发平台,主要应用于高性能、多功能、复杂应用领域,特点:●工作频率达到1.1GHz 成为工业应用最快的DSP●最高效编译器兼用C62x TM8.TMS320C54x DSP芯片的内部总线是如何组织的?答:TMS320C54x DSP采用先进的哈佛结构并具有八组总路线:程序总路线(PB),3组数据总路线(CB、DB和EB),4组地址总线(PAB、CAB、DAB、EAB)采用各自分开的数据总路线分别用于读数据和写数据,允许CPU在同一个机器周期内进行两次读操作数和一次写操作数。
独立的程序总路线和数据总路线允许CPU同时访问程序指令和数据。
因此,在单周期内允许CPU利用PAB/PB取指一次、利用DAB/DB 读取第一个操作数、利用CAB/CB读取第二个操作数并利用EAB/EB将操作数写入存储器。
9.TMS320C54x DSP芯片的存储器结构如何?TMS320C54x 存储器由3个独立的可选择空间组成:程序空间:程序存储器空间包括程序指令和程序中所需要的常数表格;数据空间:数据存储器空间用于存储需要程序处理的数据或程序处理后的结果;I/O空间:I/O空间用于与外部存储器映象的外设接口,也可以用于扩展外部数据存储空间。
10.DSP片内存储器和片外存储器有什么区别?为什么要尽量使用片内存储器?答:利用I/O存储器可以扩展外部存储器,使用片内存储器没有等待状态,可以使程序运行速度快,可以得到更高的性能,因此尽量采用内部RAM。
使用片外存储器的主要优点是可对更大的存储器空间寻址。
11.TMS320C54x DSP芯片的片上外设主要有哪些?答:通用I/O引脚XF,定时器,时钟发生器,复位电路,主机接口,软件可编程等待状态发生器,可编程分区开关,4种串行口12.TMS320C54x DSP提供的寻址方式与你熟悉的其它CPU提供的寻址方式有什么不同?答:C54x的7种基本寻址方式1)立即数寻址:指令中有一个固定的立即数2)绝对地址寻址:指令中有一个固定的16位地址;包括(1)数据存储器(dmad)寻址,(2)程序存储器(pmad)寻址,(3)端口地址(PA)寻址,(4)长立即数*(lk)寻址【注意,绝对寻址中采用长立即数*(lk)形式的指令不能与单循环指令(RPT和RPTZ)配合使用】3)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(有两条指令READA,WRITA)4)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的操作数的实际地址5)间接寻址(单操作数和双操作数):通过辅助寄存器寻址6)存储器映象寄存器寻址:修改存储器影射寄存器中的值,而不影响当前数据页面指针DP和当前堆栈指针SP的值。
7)堆栈寻址:把数据压入或弹出系统堆栈。
TMS320C54x DSP有一些特殊的间接寻址方式:循环寻址和位倒序寻址:循环寻址:在完成卷积、相关和FIR滤波等算法中,都要求在存储器中设置一个循环缓存区,循环寻址就是实现这个功能。
位倒序寻址:在FFT运算时其输出、输入列中必有一要混序,所谓混序就是位倒序。
C54x 提供的位倒序寻址就是实现这个功能。
双操作数寻址:占用程序空间小,运行速度快,在一个机器内通过两个16位数据总路线(C和D)读两个操作数。
13.TMS320C54x DSP汇编指令系统与你熟悉的其它CPU汇编指令系统有什么不同?C54x指令系统可分为几类?答:TMS320C54x DSP汇编指令系统有两种表示形式,一种是类似于高级语言的助记符形式,另一种是类似于高级语言的代数形式。
C54x指令特点:●可同时读入2或3个操作数;●支持双精度运算的32位长操作数指令;●可进行单条指令重复和块指令重复操作;●有块存储器传送指令和并行操作(如并行存储和加载、并行存储和加/减法、并行存储和乘法、并行加载和乘法)指令;●设有条件存储指令及延迟操作指令、有从中断快速返回指令;●为特殊用途设计的指令(如支持FIR滤波、最小均方算法LSM、多项式计算以及浮点运算);●有为省电安排的空转指令。
按功能可分为四类:算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、加载和存储指令14.什么叫流水线操作技术?答:流水线操作是C54xDSP不同于一般单片机的主要硬件工作机制,流水线操作技术使得DSP的指令可以并行执行,从而大大提高了DSP的运行速度。
流水线操作使指各指令以机器周期为单位,将每条指令的预取指、取指、译码、寻址、读操作数、执行等阶段,相差一个时间周期地重叠并行执行。
C54x的流水线操作一般有6级流水线深度组成。
15.汇编程序中的伪指令主要有什么作用?答:伪指令(Directives)不生成最终代码(即不占据存储单元),但对汇编器,链接器有重要的批示作用,包括段(Section)定义、条件汇编、文件引用、宏定义等。
16.汇编器和链接器的功能各是什么?它们产生的输出文件有什么相同点和不同点?答:汇编器:.根据汇编伪指令用适当的段将各部分程序代码和数据汇编在一起,构成机器语言的目标文件(. Obj文件)其格式为COEF (公用目标文件格式)。
链接器:根据链接命令或链接命令文件(.cmd文件),将一个或多个COFF目标文件链接起来,生成存储器映象文件(.map)和可执行的输出文件(.out)(COFF目标模块)。
相同点是两者建立的都是公共目标文件(COFF格式),汇编器建立的是相对地址的COFF文件即.obj文件,链接器建立的是绝对地址的COFF文件即.out文件17.什么是COFF格式?它有什么特点?答:COFF是公共目标文件格式,Common Object File Format.这是汇编器和链接器建立的目标文件的文件格式。
COFF中最重要的一个概念是段,一个段就是最终在存储器映象中占据连续空间的一个数据或代码块。
分段的优点:在目标文件中将程序、数据、变量的代码分开放置,便于在链接时作为一个单独的部分分配存储器。
由于大多数系统都有好几种形式的存储器,通过对各个段重新定位,可以使用权目标存储器得到更为有效的利用。
18.什么是程序的重定位?答:1.链接时重新定位汇编器将每个段的起始地址处理为0,而所有需要重新定位的符号(标号)在段内都是相对于0地址的.实际上,不可能所有的段都有从0地址开始,因此链接器通过以下的方法将段重新定位:➢将各个段定位到存储器空间中,每个段都从合适的地址开始.➢将符号值调整到相对于新的段地址的数值.➢调整对重新定位后符号的引用.2.运行时重新定位有时,希望将代码装入存储器的一个地方,而运行在另一个地方.19.说明.Text块、.data块、.bss块分别包含什么内容?答:.Text块(文本段):包含可执行代码.data块(数据段):包含已初始化的数据.bss块(保留空间段):为未初始化的数据保留存储空间。
结合所学专业举一个DSP应用实例,说明为什么要采用DSP技术?答:DSP功能强大,性价比高,所以采用DSP技术。
例如数字滤波、频谱分析等。
20.谈一谈你对DSP技术的认识及其DSP技术的发展。
答:(1)努力向系统级集成DSP迈进。
缩小DSP 芯片尺寸始终是DSP的技术发展方向。
(2)DSP的内核结构进一步改善。
DSP的结构主要是针对应用,并根据应用优化DSP设计以极大改进产品的性能。
(3)可编程DSP是主导产品。
可编程DSP给生产厂商提供了很大的灵活性,以满足不同用户的需求,易于升级的良好途径。
(4)追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸(5)定点DSP是主流。
虽然浮点DSP的运算精度更高,动态范围更大,但定点DSP器件的成本较低,对存储器的要求也较低,而且耗电较省。