DSP课后习题答案

对数据和函数的存储类别可分为：自动的（auto）、静态的（static）、寄存器的（register）、外部的（extern）。

非线性运算的方法：级数展开法、查表法、混合法DSP实现的一般方法：（1）、在通用的计算机上用软件实现。

（2）、在通用的计算机系统上加上专用的加速处理机实现（3）、在通用的单片机上实现。

(4）、在通用的可编程DSP芯片实现(5）、在专用的DSP芯片实现、（2）简述DSP应用系统的典型构成和特点答：DSP系统的典型结构其工作过程①对输入信号进行带限滤波和抽样；②进行A/D变换，将信号变换成数字比特流；③根据系统要求，DSP芯片对输入信号按照特定算法进行处理；④D/A转换，将处理后的数字样值转换为模拟信号；⑤平滑滤波，得到连续的模拟信号波形特点：接口方便编程方便稳定性好精度高可重复性好集成方便（3）简述DSP应用系统的一般设计过程DSP系统的设计流程：1. 定义系统性能指标 2. 采用高级语言进行性能模拟3. 设计实时DSP应用系统4. 借助开发工具进行软硬件调试 5. 系统集成与独立系统运行设计流程图：TMS320系列DSP芯片的特点：1.采用哈佛结构实现内部总线；2.采用流水线操作实现指令操作；3.乘法采用专用的硬件乘法器实现；4.具有高效的DSP指令哈佛结构的特点：将程序和数据存储在不同的存储空间流水线的特点：采用流水线操作，处理器可以并行处理多条指令，提高CPU工作效率DSP芯片的运算速度指标：指令周期 MAC时间 FFT执行时间 MIPS：每秒执行百万条指令 MOPS：每秒执行百万条操作 MFLOPS：每秒执行百万条浮点操作 BOPS：每秒执行十亿次操作（8）设计DSP应用系统时，如何选择合适的DSP芯片答：DSP芯片的选择要根据实际系统的需要来选择DSP芯片，已达到系统最优化的设计。

所以一般选择DSP芯片要考虑以下因素：芯片运行速度、DSP芯片的价格、DSP芯片的硬件资源、DSP芯片的运算精度、DSP芯片的开发工具、DSP芯片的功耗等因素。

（9）TMS320VC5416-16工作在160MHz时的指令周期是多少ns？它的运算速度是多少MIPS？当工作在100MHZ时，其指令周期和运算速度是多少？解：指令周期T=1/160M=6.25ns; 运算速度：160MIPS当工作在100MHz时，指令周期：T=10ns; 运算速度：100MIPS（10）一个DSP系统的采样频率是10KHZ，采用的DSP芯片的指令周期是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芯片是按帧处理的，且帧长是10ms，则在一帧时间内最多可以运行多少个指令周期。

解：按样点处理：如果采样频率时10KHz，那么采样周期为100us,又因为指令周期为10ns(指令周期在大小上等于MAC)，所以在一次采样周期内，最多可以完成的MAC的个数是：100us/10ns=10000条指令，所以如果要实时运行，所运行的指令数不能超过10000个。

10ms/10ns=1000000个。

所以，一帧内可以运行10^6个指令周期。

第二章(1)DSP芯片的基本结构：CPU、总线、存储器以及集成外设与专用硬件电路等CPU主要包括：算数逻辑单元（ALU）、累加器（ACC）、乘累加单元（MAC）、移位寄存器和寻址单元。

存储器包括：ROM、Flash、单访问RAM（SARAM）、双访问RAM（DARAM）等（2）ALU与累加器的区别是什么？算术逻辑单元ALU可以实现加/减法运算、逻辑运算等大部分算术和逻辑功能，且许多运算可以在一个周期内完成，ALU的运算结果通常被送往累加器；累加器是DSP中的一个特殊的寄存器，用于存放ALU单元或者其他运算逻辑单元的运算结果，同时作为一些运算逻辑单元的输入，以提供一个中继的功能（3）什么是冯诺依曼结构和哈佛结构？二者有什么区别？答：冯·诺依曼结构：程序指令与数据共享同一存储空间，统一编址，依靠指令计数器提供的地址来区分是指令还是数据；采用同一条地址和数据总线进行访问。

哈佛结构：将程序和数据存储在不同的存储空间中，独立编址，独立访问；程序总线和数据总线分开，数据吞吐量提高了一倍（4）什么是流水线操作？简述其工作原理。

答：流水线的原理：将指令分成几个子操作，不同的子操作由不同的单元完成。

这样每一个时钟周期，每个单元都可以进入一条新指令。

因此在同一个时钟周期内，在不同的单元可以处理多条指令，相当于并行指令了多条指令。

（5）如何利用I/O口实现UART通信。

答：大多数DSP芯片中都设置了通用的I/O（GPIO）口。

GPIO与定时、中断和各种时序有机的结合，就可以模拟出绝大多数的串口通信方式。

（6）HPI口的特点答：接口所需硬件少；允许一个或两个选通信号，一个独立或复用的地址总线，一个独立或复用的数据总线接到MCU 上；主机和DSP可以独立的控制HPI；主机和DSP握手可以通过中断方式完成；主机可以通过HPI接口装载DSP应用程序，接受DSP运行结果或诊断DSP运行状态。

（9）TI公司的定点DSP芯片有哪些？各有什么特点。

答：TMS320C2000系列：主要用于工业控制领域MS320C5000系列：主要用于音频领域和低质量的视频领域TMS320C6000系列：主要用于高质量的视频领域第三章（1）已知一十六进制数3000H，若该数分别用Q0，Q5，Q15表示，计算该数的大小。

答：这道题是一道定点转浮点的题：3000H=（0011 0000 0000 0000）B用Q0表示为12288；用Q5表示为12288/(2^5)=384;用Q15表示12288/(2^15)=0.375（2）若某一变量用Q10表示，计算该数所能表示的数值范围和精度。

答：Q10的最大值：（（2^15）-1）*2^-Q=31.9990234Q10 的最小值：-2^15*2^-Q=32Q10的精度：2^-Q=1/1024（3）已知x=0.4567，试分别用Q15，Q14，Q5将该数转化为定点数（考虑舍入和不考虑舍入两种情况）答：这是一道浮点转定点的题：在不考虑舍入的情况下：用Q15表示：[0.4567*2^15]=14965用Q14表示：[0.4567*2^14]=7482;用Q5表示：[0.4567*2^5]=14考虑舍入情况下：用Q15表示：[（0.4567*2^15）+0.5]=14965; 用Q14表示：[(0.4567*2^14)+0.5]=7483; 用Q5表示：[(0.4567*2^5)+0.5]=15（4）函数f(x)=2(1+x^2),-1<x<1,为了保持最大精度，确定定点运算时自变量x和函数f(x)的Q值。

解：若-1<x<1，则f(x)的范围是（2,4）查表可以发现：x 的Q值是15，f(x)的Q值是13（5）两个数x,y分别用0.45和1.97，试采用16位定点法（保持最大精度），计算x,y之和及乘积，并比较定点和浮点的结果。

解：定点加法：首先进行浮点加法运算，大致确定x,y,z的范围：0.45+1.97=2.42确定精度：x的精度：15，y的精度：14；z的精度：13x的定点结果：14745 ；y 的定点结果：31457z=(x+y*2)/4=19414 z 的浮点表示：2.37定点乘法：首先进行浮点乘法：0.45*1.97=0.8865大致确定精度为，x:15;y:14;z:15x的定点结果：14745 ；y 的定点结果：31457Z=(x*y)*2(Qz-Qx-Qy)=28310化为浮点数：0.87第四章（1）DSP软件开发的工具有几类，各有什么作用？答：软件开发过程要使用代码生成工具，代码调试工具，代码优化工具，代码管理工具等代码生成工具：是指把高级语言，汇编语言，或二者的混合编码程序转化为DSP可执行的目标代码。

代码调试工具：是对DSP程序及系统进行调试使之能够达到设计功能的工具程序。

代码优化工具：代码优化器是对C语言进行优化使之能够达到一定运算量要求的程序。

代码管理工具：是对整个系统所涉及的文件进行管理，使之便于大规模的系统开发。

（2）从Sample.c源程序到最终的Sample.out，中间需要经过哪些步骤？答：C语言实现C编译器汇编编译器目标文件链接器可执行文件（3）CCS集成开发软件有哪些功能，与原先的DSP开发软件相比有哪些优势？具有编辑、编译、链接、软件仿真、硬件调试及实时跟踪等功能：优势；A.集成的代码生成工具使开发设计人员不必在DOS窗口输入大量的命令及参数； B.集成的调试工具使调试程序一目了然，大量的观察窗口使程序调试得心应手。

提供配置、构造、调试、跟踪和分析程序的工具。

A.加速和增强了实时、嵌入信号处理的开发过程；B.在基本代码产生工具的基础上增加了调试和实时分析的功能第五章（1）从C语言程序到汇编语言程序，C语言编译器完成的处理？C语言文件--- 语法分析器 ---- 优化器 ---- 代码生成器 ----- 汇编源文件（2）C语言程序代码优化有几种方法答：算法优化编译优化函数优化（3）利用C语言实现中断函数，有什么要求答：（1）对由SP指向的字，编译器可能正在使用，因此必须加以保护（2）中断的屏蔽和使能必须由程序员设置3）由于C语言编写中断时，需对所有寄存器进行保护4）中断程序没有参数传递（5）将一个程序与某个中断关联时，必须在相应的中断矢量处加跳转指令第六章（2）说明.text块 .data块和.bss块分别包含什么内容？答：.text块：通常包含可执行代码（代码块。

.data块：通常包含初始化变量（数据块）。

.bss块：通常为未初始化的变量的保留空间（保留块。

）（3）链接命令文件包括哪些内容？答：链接器提供两个命令完成上述功能：MEMORY和SECTIONS。

MEMORY命令定义目标系统的存储器，程序员可以定义每一块存储器，指定每一块的起始地址和长度。

SECTIONS告诉链接器如何组合输入块以及在存储器何处存放输出快。

若不用这两个命令，链接器会采用默认的分配算法。

若要使用这两个命令，一般需要链接命令文件，扩展名为.cmd。

因此程序员先根据系统要求编写一个链接命令文件，并把它添加到工程文件中。

第七章（1）汇编语言格式包含哪几部分？编写汇编语言需要注意哪些问题？答：汇编语言格式包括四部分：标号域，指令域，操作数域和注释域注意事项：（1）语句必须以标号，空格，星号或分号开始。

（2）标号为可选项，若要使用标号，则必须从第一列开始。

标号长度为32个字符，字母，数字和$（数字不打头）组成。

标号后必须跟冒号（：），但并不作为标号的一部分（3）每个域必须要有一个或多个空格分隔开。