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DSP课后习题答案--李建

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RAM ⑤程序存储器ROM ⑥I/O 口⑦串行口⑧主机接口HPI ⑨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?STLM A,AR0STM #10,AR1LD *AR1,B解:流水线图如下图:1 2 3 4 5 6 7 8 9预取取指译码寻址读数执行指STLM A,AR0取指译码寻址读数执行预取指STM #10,AR1(1st Word)预取取指译码寻址读数执行指STM #10,AR1(2nd Word)预取取指译码寻址读数执行指LD *AR1,B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②STLM B,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, BSTLM B,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。

MVKD 80H,*AR2MVDD *AR2,*AR3MVDM 86H, 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,DPLD 80H,16,BADD 81H,B运行以上程序, B 等于多少?答:(B)=00 0000 0000H3、阅读以下程序,分别写出运行结果。

.bss x,4.datatable:.word 4,8,16,32……STM #x,AR1RPT #2MVPD table,*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;.bss x,4.datatable: .word 4,8,16,32……STM #x,AR1RPT #2MVPD table,*+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。

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