DSP原理及应用-(修订版)邹彦--课后习题答案

第一章：1、数字信号处理的实现方法一般有哪几种？答：数字信号处理的实现是用硬件软件或软硬结合的方法来实现各种算法。

(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，如数字控制；(4)用通用的可编程 DSP 芯片实现。

与单片机相比，DSP 芯片具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法；(5) 用专用的 DSP 芯片实现。

在一些特殊的场合，要求的信号处理速度极高，用通用 DSP 芯片很难实现（ 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：各个行业领域。

3、可编程 dsp 芯片有哪些特点？答： 1、采用哈佛结构（ 1）冯。

诺依曼结构，（ 2）哈佛结构（ 3）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？答：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。

（图）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)。

（图）抗混叠滤波器 AD转换器- 数字信号处理器DA转换器低通滤波器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。

（图）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：1、 dsp 的运算速度 2、 dsp 芯片价格 3、 dsp 芯片运算精度 4、 dsp 芯片的硬件资源 5、dsp 芯片的开发工具 6、 dsp 芯片的功耗 7、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？六个操作阶段:①预取指 P;将 PC 中的内容加载 PAB ②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？四种串行口：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：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。

① LD @GAIN, TSTM #input,AR1MPY *AR1+,A 解：本段程序不需要插入 NOP 指令② STLM 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；3. 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。