DSP应用技术教程 部分习题答案DOCWord文件下载.docx

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3）按照DSP处理器的工作时钟和指令类型划分，可以将DSP处理器分为静态DSP处理器和一致性DSP处理器。

4）按照不同生产厂家的产品系列划分，可以将DSP处理器分为TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP21系列、AT&

T公司的DSP16/32系列，Motolora公司的MC5600/MC9600系列、NEC公司的PD77系列等。

11.什么是定点DSP和浮点DSP？

参见P81.2.3节。

第2章DSP系统设计概述

1．DSP与通用的CPU和微控制器（MCU）相比有什么特点？

DSP处理器与通用CPU和微控制器（MCU）相比，从系统管理的角度看，通用CPU具有强大的优势；

从系统简单、易于开发的角度看，MCU提供了相应用户电路，具有良好的实用性；

但如果需要实现复杂数学计算，或需要进行高速数字运算的数字信号处理系统（例如语音识别、图像实时处理和多媒体处理等），则需要使用DSP处理器来完成，这是由于DSP处理器在结构上采用了许多专门技术和措施，来提高数据运算处理速度，使其能实时快速地实现各种数字运算。

2．简述DSP系统的基本构成。

典型的DSP系统基本结构框图如图所示。

从结构框图可以看出，典型的DSP系统包括数字信号处理器DSP、存储器、A/D和D/A转换器、模拟控制和处理电路、各种控制口与通信口，同时还需要电源管理以及为并行处理或协处理提供的同步电路等。

3.如何着手DSP系统设计开发？

需要哪些准备工作？

参见P16-172.2.1节。

4.简述DSP系统的一般设计过程。

DSP系统的设计开发过程可以用下图所示的流程图来表示，该流程图将设计过程大致分为如下几个阶段：

1）定义系统性能指标

2）确定算法并进行算法模拟

3）选择DSP处理器

4）设计DSP应用系统（软硬件设计）

5）系统集成和测试

5.TI公司的DSP主要有哪几大类？

TI公司为各种应用开发提供了多种数字信号处理（DSP）平台，其中包括TMS320C2000系列、TMS320C5000系列、TMS320C6000系列、DaVinci数字媒体处理器和OMAP应用处理器。

6.简述TI公司2000,5000,6000系列DSP的特点及主要用途。

参见2.3.1节。

7.简述Davinci系列处理器和OMAP系列处理器的主要特点.

参见2.3.1节达芬奇系列和OMAP系列部分。

8.简述TMS320C54x系列处理器与TMS320C55x系列处理器在性能上的区别。

参见2.3.1节TMS320C54x和TMS320C55x两系列介绍部分。

9.在设计DSP系统时，如何选择DSP？

对不同的应用场合，DSP处理器的选取也是不一样的。

一般来说，选择DSP处理器时应考虑以下因素：

DSP处理器的运算速度、DSP处理器的运算精度、DSP处理器的硬件资源、DSP处理器的开发工具、DSP处理器的功耗、DSP处理器的价格及售后技术服务、DSP处理器的支持多处理器功能、DSP应用系统的运算量和其他因素。

13.一个DSP系统的采用频率是10HZ，采用的DSP指令周期是10ns。

如果某DSP算法是按样点处理的，问算法实时运行的条件是什么？

如果DSP算法是按帧处理的，且帧长是10ns,则在一帧时间内最多可运行多少个指令周期?

条件：

一个样点计算时间<

100ms,

一帧内最多可运行1个指令周期。

参见P30-31DSP应用系统的运算量。

第3章TMS320C54x的硬件结构

2.TMS320C54x的总线有哪些？

它们各自的作用和区别是什么？

TMS320C54x片内有8条16位主总线，即1条程序总线（PB）、3条数据总线（CB、DB和EB）和4条地址总线（PAB、CAB、DAB和EAB），这些总线形成了支持高速指令执行的硬件基础。

8条16位总线的功能如下。

1）1条程序总线（PB）：

程序总线（PB）传送由程序存储器取出的指令操作代码和立即操作数。

2）3条数据总线（CB、DB和EB）：

3条数据总线（CB、DB和EB）将内部各单元（如CPU，数据地址生成电路，程序地址生成电路，片内外围设备以及数据存储器）连接在一起。

其中，CB和DB用来传送从数据存储器读出的数据；

EB用来传送写入存储器的数据。

3）4条地址总线（PAB、CAB、DAB和EAB）：

4条地址总线（PAB、CAB、DAB和EAB）用于传送执行指令所需要的地址。

3.TMS320C54x的CPU包含哪些部分？

它们的功能是什么？

TMS320C54x的CPU基本组成如下：

运算部件：

1）40位算术逻辑单元（ALU）：

功能：

TMS320C54x使用40位算术逻辑单元（ALU）和两个40位累加器（ACCA和ACCB）来完成二进制补码的算术运算和逻辑运算，且大多数都是单周期指令。

2）2个40位累加器A和B：

用于存储ALU或乘法器/加法器单元输出的数据。

累加器也能输出数据到ALU或乘法器/加法器中。

3）40位桶形移位寄存器：

桶形移位器能把输入的数据进行0到31位的左移和0到16位的右移。

4）17×

17位乘法器和一个专用40位加法器：

C54xCPU有一个17×

17位的硬件乘法器，与40位的专用加法器相连，可以在单周期内完成一次乘法累加运算。

5）比较、选择和存储单元（CSSU）：

6）指数编码器：

指数编码器是用于支持单周期指令EXP的专用硬件。

功能支持指令EXP和NORM完成规格化定点数操作。

控制部件：

1）状态寄存器ST0：

ST0反映寻址要求和计算的中间运行状态

2）状态寄存器ST1：

ST1反映寻址要求，计算的初始状态设置，I/O及中断控制。

3）处理器模式状态寄存器PMST：

PMST主要设定并控制处理器的工作方式，反映处理器工作状态。

PMST中的数据决定了C54X芯片的存储器配置情况，PMST寄存器通过存储器寻址的寄存器指令装载。

4.TMS320C54x的CPU中累加器A和B的保护位AG和BG的作用是什么？

累加器A和B的保护位AG和BG作为计算时的高位余量位，用于防止在迭代运算（如自相关）中产生溢出，在进行有符号运算时为扩展符号位。

5.当标志位FRCT=1时，TMS320C54xCPU中的乘法器的乘积将作怎样的调整？

说出这些调整在小数运算中的实际意义是什么？

由于乘法器在进行两个16位二进制补码相乘时会产生两个符号位，为提高运算精度，在状态寄存器ST1中设置小数方式控制位FRCT。

当FRCT=1时，乘法器结果自动左移一位，消去多余的符号位，相应的定标值加1。

6.已知累加器A的值为FFFF815432h，暂存器T的值为0010h，执行指令EXPA和NORMA后，累加器A和暂存器T的值各为多少？

累积器A的值为FF81543200h，暂存器T的值为8h。

9.TMS320C54x的总存储空间为多少？

可分为哪几类？

它们的大小是多少？

TMS320C54x的总存储空间为192K字，分为3个可选择的存储空间：

64K字的程序存储空间、64K字的数据存储空间和64K字的I/O空间。

10．TMS320C54x片内随即存储器有哪几种？

片内与片外RAM的区别是什么？

参见P62-633.4节存储器部分。

11.简述三种存储器空间各自的作用是什么？

1）程序存储器空间用来存放要执行的指令和执行中所需的系数表。

2）数据存储器空间用来存放执行指令所要用的数据，包括需要处理的数据或数据处理的中间结果。

3）I/O存储器空间可与存储器映射外围设备相接口，也可以作为附加的数据存储空间使用。

12.I/O空间是在片内还是在片外？

访问I/O的实质是什么？

I/O空间是在片外，访问I/O是对I/O映射的外部器件进行访问，而不是访问存储器。

13.数据页0（0h~7Fh）能否被映射到程序存储空间？

不能

14.TMS320C54x存储空间的配置是受

、OVLY和DROM3个位控制的。

如果想使片上RAM同时映射到数据存储空间和程序存储空间，那么

、OVLY和DROM的值应该如何设置？

OVLY=1

17.TMS320C54x片内外设主要有哪些？

通用I/O端口、时钟发生器、软件可编程等待状态发生器、可编程块切换逻辑、定时器、主机接口、串行口、DMA控制器等。

19.时钟发生器由哪些部分组成？

他们是如何工作的？

参考P73-773.5.2节时钟发生器部分。

21.TMS320C54x复位的条件有哪些？

通常TMS320C54x有几种复位方式？

各是什么？

上电复位后，第一条程序指令所在的地址是多少？

TMS320C54x复位期间，处理器进行以下操作：

（1）处理器工作方式状态寄存器PMST中的中断向量指针IPTR被设置成1FFh。

（2）处理器工作方式状态寄存器PMST中

被设置成与引脚

状态相同的值。

（3）程序计数器PC设置成FF80h。

（4）扩展程序计数器XPC被清零（如果XPC可用）。

（5）不管

位的状态如何，将FF80h加到地址总线上。

（6）数据总线变为高阻状态。

（7）控制线处于无效状态。

（8）产生应答信号

。

（9）状态寄存器ST1中的中断方式位INTM置1，关闭所有可屏蔽中断。

（10）中断标志寄存器IFR被清零，以清除中断标志。

（11）单指令重复计数器（RC）被清除。

（12）产生同步复位信号

，用于初始化片内外设。

（13）状态寄存器ST0=1800h，即以下的状态位被设置成它们的初始值：

ARP=0，TC=1，C=1，OVA=0，OVB=0，DP=0。

（14）状态寄存器ST1=2900h，即以下的状态位被设置成它们的初始值：

BRAF=0，CPL=0，XF=1，HM=0，INTM=1，OVM=0，SXM=1，C16=0，FRCT=0，CMPT=0，ASM=0。

（15）处理器工作方式状态寄存器PMST以下的状态位被设置成它们的初始值：

OVLY=0，AVIS=0，DROM=0，CLKOFF=0。

需要注意的是，复位期间，其余的状态位和堆栈指针SP没有被初始化，需要使用用户程序对它们进行初始化。

如果

=0，那么处理器从片内ROM开始执行程序，否则，处理器从片外程序存储器开始执行程序。

TMS320C54x的复位有两种方式，分别为软件复位和硬件复位。

软件复位是通过执行指令实现处理器的复位；

硬件复位是通过硬件复位电路实现处理器的复位。

硬件复位电路包括上电复位、手动复位和自动复位。

上电复位后，第一条程序指令所在的地址是FF80h。

22.在闲置方式1（IDLE1）、闲置方式2（IDLE2）、闲置方式3（IDLE3）和保持方式这4种省电方式中，哪一种最省电？

哪几种能够被内部中断唤醒？

闲置方式3（IDLE3）最省电。

闲置方式1（IDLE1）能够被内部中断唤醒

23.TMS320C54x中断分为哪几类？

其中的可屏蔽中断在什么情况下可以被CPU响应？

TMS320C54x支持软件中断和硬件中断。

软件中断由程序指令产生（INTR或TRAP）。

硬件中断由设备的一个信号产生，硬件中断包含两种类型，分别为外部硬件中断和内部硬件中断。

外部硬件中断由外部中断接口的信号触发；

内部硬件中断由片内外设的信号触发。

硬件或软件中断发送了一个中断请求后，CPU必须要决定是否响应该中断。

软件中断和不可屏蔽中断立即被响应，而可屏蔽的硬件中断只有在满足以下3种条件时才能被响应：

（1）优先级最高。

当同时有多个硬件请求中断时，TMS320C54x根据优先级对其进行响应。

（2）状态寄存器ST1中的INTM位为0。

表示允许可屏蔽中断，可以用“RSBXINTM”指令来对INTM复位。

（3）中断屏蔽寄存器IMR中的相应位为1。

CPU响应中断时，让PC转到适当的地址取出中断向量，并发出中断向量信号

，清除响应的中断标志位。

24.若处理器工作方式状态寄存器PMST的值设为01A0h,而中断向量为INT3，那么中断响应时，中断向量地址为多少？

该题自己思考解答。

参考P923.7.4节。

重点是中断向量地址计算。

26.TMS320C54x的流水线操作分为几个阶段？

分别叙述流水线操作各阶段的功能？

流水线的6个操作阶段分别为预取指（P）、取指（F）、译码（D）、访问（A）、读数（R）和执行（X）。

每个流水线操作阶段各占用一个机器周期。

各操作阶段的功能如下：

（1）程序预取指（P）：

将下一条指令的地址，放在程序地址总线（PAB）上。

（2）程序取指（F）：

从程序总线（PB）上取指令字，并将该指令字放入指令寄存器（IR）中。

（3）译码（D）：

将指令寄存器（IR）中的内容译码，确定要访问存储器的类型以及数据地址产生单元（DAGEN）和CPU的控制时序。

（4）访问（A）：

数据地址产生单元（DAGEN）在数据地址总线（DAB）输出要读的操作数的地址。

如果还有第二个操作数，则在另一个数据地址总线CAB上输出相应的地址。

同时更新间接寻址模式下的辅助寄存器（ARx）和堆栈指针（SP）。

（5）读数（R）：

从数据总线DB和CB上读取操作数，完成操作数的读取。

同时，操作数的写入开始。

如果需要写数据，则写数据的地址放在数据写地址总线（EAB）上。

对存储器映射寄存器而言，数据是从存储器中读取，写数据时通过DB写入选择的存储器映射寄存器。

（6）执行（X）：

在这个阶段完成指令的执行，并将数据放在数据写总线（EB）上完成操作数的写入。

第4章TMS320C54x指令系统

1．TMS320C54x提供哪几种数据寻址方式？

各有什么特点？

应该应用在什么场合？

TMS320C54x提供了以下7种基本的数据寻址方式：

（1）立即数寻址：

指令中直接包含了所需要的操作数。

（2）绝对寻址：

指令中包含所要寻址的存储单元的地址。

（3）累加器寻址：

利用累加器的数值作为地址来读写程序存储器。

（4）直接寻址：

指令中包含数据存储器地址的低7位。

这7位作为偏移地址与数据页指针DP或堆栈指针SP相结合共同构成16位的数据存储器实际地址。

（5）间接寻址：

根据辅助寄存器的内容来寻找存储器映射寄存器地址，地址的低7位来自指令或某个辅助寄存器的低7位，高9位设置为0。

（6）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指针DP或堆栈指针SP的值。

（7）堆栈寻址方式：

地址来自堆栈指针SP，把数据压入和弹出系统堆栈。

2.绝对地址寻址有哪几种？

它们可以访问哪些地址空间？

有什么特点？

其中的长立即数寻址方式的指令能不能与循环指令RPT和RPTZ一起使用？

绝对寻址有以下四种类型：

1）数据存储器地址寻址：

数据存储器地址（dmad）寻址是用一个符号（符号地址）或一个表示16位地址的立即数来指明寻址的数据存储单元的16位绝对地址。

2）程序存储器地址寻址：

程序存储器地址（pmad）寻址是用一个符号（符号地址）或一个表示16位地址的立即数来指明寻址的程序空间的地址。

3）端口地址寻址：

端口地址（PA）寻址是用一个符号或一个数值来指明其外部I/O口地址。

4）长立即数*（lk）寻址：

长立即数*（lk）寻址是用一个符号或一个数值来指明寻址的数据存储空间的地址。

这种寻址方式可以用在所有支持单数据存储器（Smem）操作数的指令中。

使用长立即数寻址方式的指令不能与单循环指令RPT和RPTZ一起使用。

3.直接寻址方式有两种方式，它们是什么？

如何控制？

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地址单元？

直接寻址方式包括DP直接寻址和SP直接寻址两种方式。

当CPL=0时，寻址方式为以DP为基地址的直接寻址方式，简称DP直接寻址；

当CPL=1时，寻址方式为以堆栈指针SP为基地址的直接寻址方式，简称SP直接寻址。

当CPL=0时，DP＝2，dmad=25h，实际地址为0100h+25h=0125h。

当CPL=1时，SP＝2000h，dmad=25h，实际地址为2000h+25h=2025h。

4.当使用位倒序寻址时，应使用什么辅助寄存器？

试述地址以位倒叙方式产生的过程。

位倒序寻址是DSP的一种特殊处理方式，是专门为快速傅立叶变换FFT而设计的，这种寻址方式可以显著提高程序的执行速度和存储区的利用效率。

使用时，AR0存放的整数N为FFT点数的一半，另一个辅助寄存器ARx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，即进位是从左向右，而不是通常的从右向左。

5.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？

长度为R的缓冲器必须从N位地址的边界开始（即循环缓冲器基地址的N个最低有效位必须为0），N是满足2N>

R条件的最小整数。

长度R=32的循环缓冲器必须从地址XXXXXXXXXX0000002（N=6，26>

32，该地址的最低6位为0）开始，同时32必须存入BK。

6.若辅助寄存器AR0的值为0x0010h，AR3的值为0x0310h，循环缓冲起始地址为0300h，BK=31，请分别给出下列寻址方式修改后的辅助寄存器的值。

（1）*AR3+%

（2）*AR3+0%（3）*AR3-0%（4）*+AR3（-2）（5）*AR0（0100H）

寻址方式修改后的辅助寄存器的值

（1）AR3＝0X0311H（0X0300H<

0X0311H<

0X031FH）

（2）AR3＝0X0310H+0X0010H=0X0320H>

0X031FH则：

AR3＝0X0320H-1FH=0X0301H

（3）AR3=0X0310H-0X0010H=0X0300H

（4）AR3=0X0310-2=0X030EH

（5）AR0=0X0100H

7.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%。

所用4个辅助寄存器为AR2、AR3、AR4、AR5。

双数据存储器操作数间接寻址的特点是：

占用程序空间小，运行速度快，在一个机器周期内通过2个16位数据总线（C和D）读两个操作数。

8.堆栈寻址的作用是什么？

压栈和弹出堆栈操作是如何实现的？

当发生中断或子程序调用时，堆栈用来自动地保存程序计数器PC的值。

堆栈也可以用来保护现场或传送参数。

堆栈寻址，就是利用堆栈指针，按照先进后出的原则来寻址。

SP总是指向压入堆栈的最后一个数据。

堆栈寻址的作用是保护调用，中断现场信息，进行数据传输。

在执行压入堆栈操作时，SP先减1，然后将数据压入堆栈；

在执行弹出堆栈操作时，数据从堆栈中弹出后，SP再加1。

9，10，11，12，21，22题：

参考书中例题和PPT，自行思考解答。

第5章TMS320C54x的软件开发与设计

1．简述TMS320C54x应用软件开发过程。

TMS320C54XDSP软件开发的流程主要包括以下步骤：

（1）用C语言或汇编语言编写程序,后缀分别为.C或.asm,在asm文件中,除了DSP的指令外还有伪指令;

（2）用汇编器由asm文件生成obj文件,或者用C编译器把C文件翻译成asm文件，再生成obj文件；

（3）用链接器根据链接命令文件（cmd文件）将多个obj文件及库文件链接起来,并分配各程序段、数据段的地址，生成的out文件可供模拟/仿真；

（4）用模拟器/仿真器对out文件进行分析验证；

（5）用代码格式转换工具将out文件转化成可写入EPROM的数据文件。

2.简述汇编器、链接器的功能。

汇编器（Assembler）用于把汇编语言源文件翻译成机器语言目标文件，机器语言格式为公用目标格式（COFF）。

链接器（Linker）用于把多个目标文件组合成单个可执行目标模块。

它一边创建可执行模块，一边完成重定位以及决定外部参考。

链接器的输入是可重定位的目标文件和目标库文件。

3.简述COFF文件中段的结构。

参考P1835.5.1节COFF文件中的段。

4.链接器对段是如何处理的？

链接器是开发TMS320C54x器件必不可少的开发工具之一，它对段处理时有2个主要任务：

一个是将一个或多个COFF目标文件中的各种段作为链接器的输入段，经链接后在一个执行的COFF输出模块中建立各个输出段；

另一个是在程序装入时对其重新定位，为各个输出段选定存储器地址。

链接器通过链接命令文件来控制对段的处理，命令文件为ASCⅡ文件，可包含以下内容：

控制链接的输入文件名、指定目标文件、