DSP應用技術教程部分習題答案(DOC)

1、TMS320C54x DSP應用技術教程部分習題答案注意：未提供的參考答案習題 （因考試為開卷形式， 部分在課堂講過， 部分需要自行思考歸納總結(jié)或編程） ，請參考PPT和書上示例， 自行解答。第 1 章 緒論1.簡述 Digital Signal Processing 和 Digital Signal Processoi 之間的區(qū)別與聯(lián)系。答：前者指數(shù)字信號處理的理論和方法，后者則指用于數(shù)字信號處理的可編程微處理器， 簡稱數(shù)字信號處理器。數(shù)字信號處理器不僅具有可編程性，而且其數(shù)字運算的速度遠遠超 過通用微處理器，是一種適合于數(shù)字信號處理的高性能微處理器。數(shù)字信號處理器已成為 數(shù)字信號處理技術和

2、實際應用之間的橋梁，并進一步促進了數(shù)字信號處理技術的發(fā)展，也 極大地拓展了數(shù)字信號處理技術的應用領域。2.什么是 DSP 技術？答：DSP 技術是指使用通用 DSP 處理器或基于 DSP 核的專用器件，來實現(xiàn)數(shù)字信號處理的方 法和技術，完成有關的任務。5.數(shù)字信號處理的實現(xiàn)方法有哪些？答：參見 P3-4 1.1.3 節(jié)。6.DSP 的結(jié)構(gòu)特點有哪些？答：哈佛結(jié)構(gòu)和改進的哈佛結(jié)構(gòu)、多總線結(jié)構(gòu)、流水線技術、多處理單元、特殊的 DSP 指令、指令周期短、運算精度高、硬件配置強。7.什么是哈佛結(jié)構(gòu)和馮洛伊曼結(jié)構(gòu)？它們有什么區(qū)別？答：參見 P5-6 1.2.2 節(jié)。8.什么是哈佛結(jié)構(gòu)和馮 .諾依曼結(jié)構(gòu)？

3、它們有什么區(qū)別？答：DSP 處理器將程序代碼和數(shù)據(jù)的存儲空間分開，各空間有自己獨立的地址總線和數(shù)據(jù)總線，可獨立編址和獨立訪問，可對程序和數(shù)據(jù)進行獨立傳輸，這就是哈佛結(jié)構(gòu)。以奔騰為 代表的通用微處理器，其程序代碼和數(shù)據(jù)共用一個公共的存儲空間和單一的地址和數(shù)據(jù)總 線，取指令和取操作數(shù)都是通過一條總線分時進行的，這樣的結(jié)構(gòu)稱為馮諾伊曼結(jié)構(gòu)。采用哈佛結(jié)構(gòu)，可同時取指令和取操作數(shù)，并行地進行指令和數(shù)據(jù)的處理，從而可以 大大地提高運算的速度，非常適合于實時的數(shù)字信號處理。而馮諾伊曼結(jié)構(gòu)當進行高速運算時，取指令和取操作數(shù)是分時操作的，這樣很容易造成數(shù)據(jù)傳輸通道的瓶頸現(xiàn)象，其工 作速度較慢。9.什么是流水線操

4、作？在 DSP 中為什么要采用流水線技術？答：參見 P6-7 流水線技術部分。10. DSP 可以按幾種方式進行分類？答：1）按照 DSP 處理器工作時的數(shù)據(jù)格式劃分，可以將 DSP 處理器分為定點 DSP 和浮點DSP。2） 按照 DSP 處理器的用途劃分，可以將 DSP 處理器分為通用型 DSP 和專用型 DSP。3） 按照 DSP 處理器的工作時鐘和指令類型劃分，可以將DSP 處理器分為靜態(tài) DSP 處 理器和一致性 DSP 處理器。4） 按照不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品系列劃分，可以將DSP 處理器分為 TI 公司的 TMS320 系 列、AD公司的 ADSP21 系列、AT&T 公司的

5、 DSP16/32 系列，Motolora 公司的 MC5600/MC9600 系列、NEC公司的PD77 系列等。11.什么是定點 DSP 和浮點 DSP？ 答：參見 P8 1.2.3 節(jié)。第 2 章 DSP 系統(tǒng)設計概述1.DSP 與通用的 CPU 和微控制器（MCU ）相比有什么特點？答：DSP 處理器與通用 CPU 和微控制器（MCU ）相比，從系統(tǒng)管理的角度看，通用CPU具有強大的優(yōu)勢；從系統(tǒng)簡單、易于開發(fā)的角度看，MCU 提供了相應用戶電路，具有良好的實用性；但如果需要實現(xiàn)復雜數(shù)學計算，或需要進行高速數(shù)字運算的數(shù)字信號處理系統(tǒng)（例如語音識別、圖像實時處理和多媒體處理等），則需要使用

6、 DSP 處理器來完成，這是由 于 DSP處理器在結(jié)構(gòu)上采用了許多專門技術和措施，來提高數(shù)據(jù)運算處理速度，使其能實 時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字運算。2.簡述 DSP 系統(tǒng)的基本構(gòu)成。答：典型的 DSP 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。從結(jié)構(gòu)框圖可以看出，典型的 DSP 系統(tǒng)包括 數(shù)字信號處理器 DSP、存儲器、A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器、模擬控制和處理電路、各種控制口與 通信口，同時還需要電源管理以及為并行處理或協(xié)處理提供的同步電路等。3. 如何著手 DSP 系統(tǒng)設計開發(fā)？需要哪些準備工作？答：參見 P16-172.2.1 節(jié)。4. 簡述 DSP 系統(tǒng)的一般設計過程。答：DSP 系統(tǒng)的設計開發(fā)過程可以用下

7、圖所示的流程圖來表示，該流程圖將設計過程大致 分為如下幾個階段：1） 定義系統(tǒng)性能指標2） 確定算法并進行算法模擬3） 選擇 DSP 處理器4） 設計 DSP 應用系統(tǒng)（軟硬件設計）5）系統(tǒng)集成和測試5. TI 公司的 DSP 主要有哪幾大類？答：TI 公司為各種應用開發(fā)提供了多種數(shù)字信號處理（DSP）平臺，其中包括 TMS320C2000系列、TMS320C5000 系列、TMS320C6000 系列、DaVinci 數(shù)字媒體處理器和 OMAP 應用 處理器。6. 簡述 TI 公司 2000,5000,6000 系列 DSP 的特點及主要用途。答：參見 2.3.1 節(jié)。7.簡述 Davinc

8、i 系列處理器和 OMAP 系列處理器的主要特點.答：參見 2.3.1 節(jié)達芬奇系列和 OMAP 系列部分。8. 簡述 TMS320C54X 系列處理器與 TMS320C55x 系列處理器在性能上的區(qū)別。答：參見 2.3.1 節(jié) TMS320C54X 和 TMS320C55x 兩系列介紹部分。9.在設計 DSP 系統(tǒng)時，如何選擇 DSP？答：對不同的應用場合，DSP 處理器的選取也是不一樣的。一般來說，選擇DSP 處理器時應考慮以下因素：DSP 處理器的運算速度、DSP 處理器的運算精度、DSP 處理器的硬件資 源、DSP 處理器的開發(fā)工具、DSP 處理器的功耗、DSP 處理器的價格及售后技術

9、服務、DSP處理器的支持多處理器功能、DSP 應用系統(tǒng)的運算量和其他因素。13. 一個 DSP 系統(tǒng)的采用頻率是 10HZ，采用的 DSP 指令周期是 10ns。如果某 DSP 算法是按樣 點處理的，問算法實時運行的條件是什么？如果DSP 算法是按幀處理的，且?guī)L是10ns，則在一幀時間內(nèi)最多可運行多少個指令周期？答：條件：一個樣點計算時間R 條件的最小整數(shù)。 長度 R=32 的循環(huán)緩沖器必須從地址 XXXX6XXXX XX00 00002 ( N=6, 26 7 832,該地址的最低 6 位為 0)開始,同時 32 必須存入 BK。來保護現(xiàn)場或傳送參數(shù)。堆棧尋址，就是利用堆棧指針，按照先進后

10、出的原則來尋址。 總是指向壓入堆棧的最后一個數(shù)據(jù)。堆棧尋址的作用是保護調(diào)用，中斷現(xiàn)場信息，進行數(shù) 據(jù)傳輸。在執(zhí)行壓入堆棧操作時， SP 先減 1，然后將數(shù)據(jù)壓入堆棧；在執(zhí)行彈出堆棧操作 時，數(shù)據(jù)從堆棧中彈出后， SP 再加 1。9,10, 11, 12, 21, 22 題：參考書中例題和 PPT，自行思考解答。6若輔助寄存器 AR0 的值為 OxOOlOh, AR3 的值為 0 x0310h,循環(huán)緩沖起始地址為 0300h ,BK=31，請分別給出下列尋址方式修改后的輔助寄存器的值。(1) *AR3+% (2) *AR3+0% (3) *AR3-0%(4) *+AR3(-2)(5) *AR0(

11、0100H)答：尋址方式修改后的輔助寄存器的值AR3 = 0X0311H(0X0300HV0X0311HV0X031FH)(2) AR3 = 0X0310H+0X0010H=0X0320H0X031FH 貝 U: AR3 = 0X0320H-1FH=0X0301H(3) AR3=0X0310H-0X0010H=0X0300H(4) AR3=0X0310-2= 0X030EH(5) AR0=0X0100H7雙數(shù)據(jù)存儲器操作數(shù)間接尋址使用哪幾種類型？所用輔助寄存器只能是哪幾個？其特點是什么 ?答:雙數(shù)據(jù)存儲器操作數(shù)間接尋址類型為*ARx 、*ARx- 、*ARx+ 、*ARx+0% 。所用 4 個

12、輔助寄存器為 AR2、AR3、AR4、AR5。雙數(shù)據(jù)存儲器操作數(shù)間接尋址的特點是：占用程序 空間小，運行速度快，在一個機器周期內(nèi)通過 2 個 16 位數(shù)據(jù)總線(C 和 D)讀兩個操作數(shù)。8堆棧尋址的作用是什么？壓棧和彈出堆棧操作是如何實現(xiàn)的？ 答：當發(fā)生中斷或子程序調(diào)用時, 堆棧用來自動地保存程序計數(shù)器 PC 的值。 堆棧也可以用SP第 5 章 TMS320C54x 的軟件開發(fā)與設計1 簡述 TMS320C54x 應用軟件開發(fā)過程。答：TMS320C54X DSP 軟件開發(fā)的流程主要包括以下步驟：(1) 用 C 語言或匯編語言編寫程序 ,后綴分別為 .C 或 .asm, 在 asm 文件中 ,

13、除了 DSP 的 指令外還有偽指令 ;(2) 用匯編器由 asm 文件生成 obj 文件，或者用 C 編譯器把 C 文件翻譯成 asm 文件， 再 生成 obj文件；(3) 用鏈接器根據(jù)鏈接命令文件 (cmd 文件)將多個 obj 文件及庫文件鏈接起來，并分配各 程序段、數(shù)據(jù)段的地址,生成的 out 文件可供模擬 /仿真；(4) 用模擬器 /仿真器對 out 文件進行分析驗證；(5) 用代碼格式轉(zhuǎn)換工具將 out 文件轉(zhuǎn)化成可寫入 EPROM 的數(shù)據(jù)文件。2.簡述匯編器、鏈接器的功能。答：匯編器(Assembler)用于把匯編語言源文件翻譯成機器語言目標文件，機器語言格式 為公用目標格式(CO

14、FF )。鏈接器(Linker )用于把多個目標文件組合成單個可執(zhí)行 目標模塊。它一邊創(chuàng)建可執(zhí)行模塊,一邊完成重定位以及決定外部參考。 鏈接器的輸 入是可重定位的目標文件和目標庫文件。3. 簡述 COFF 文件中段的結(jié)構(gòu)。答：參考 P183 5.5.1 節(jié) COFF 文件中的段。4. 鏈接器對段是如何處理的？答：鏈接器是開發(fā) TMS320C54x 器件必不可少的開發(fā)工具之一,它對段處理時有 2 個主要 任務：一個是將一個或多個 COFF 目標文件中的各種段作為鏈接器的輸入段,經(jīng)鏈接后在 一個執(zhí)行的 COFF 輸出模塊中建立各個輸出段；另一個是在程序裝入時對其重新定位,為 各個輸出段選定存儲器地

15、址。鏈接器通過鏈接命令文件來控制對段的處理，命令文件為ASCn文件，可包含以下內(nèi)容：控制鏈接的輸入文件名、指定目標文件、存檔庫或其他命令。 鏈接器選項,它們在命令文件中的使用方法與在命令行中相同。MEMORY 和 SECTIONS 鏈接偽指令,用來指定目標存儲器結(jié)構(gòu)和地址分配。5.鏈接命令文件有什么作用？在產(chǎn)生 DSP 代碼過程中何時發(fā)揮作用？答：鏈接命令文件 (?cmd 文件)指定存儲器的結(jié)構(gòu)和段的定位,有 MEMORY 和 SECTIONS兩條指令。MEMORY 偽指令用來定義目標系統(tǒng)的存儲器配置空間,包括對存儲器各部分命名, 以及規(guī)定它們的起始地址和長度。SECTIONS 偽指令用來指定

16、鏈接器將輸入段組合成輸出段方式,以及輸出段在存儲器中的位置，也可用于指定子段。鏈接命令文件將多個目標文件(.obj)中的各個部分組合，將其配置到指定存儲器中，形成 可執(zhí)行的目標模塊(.out)，還可以產(chǎn)生映射文件(.map)。6,7,8,9 題： 自行思考編程實現(xiàn)。10.請解釋鏈接命令 “ lnk500 filel.obj file2.obj -o link.out -m Im.map ” 完成的功能。答：該命令是將兩個目標文件 file1.obj 和 file2.obj 進行鏈接，生成一個可執(zhí)行的輸出文件 link.out 和一個映射文件 lm.map。11， 12 題(重點)：參考書中類似

17、例題。 自行思考編程實現(xiàn)。第 6 章 CCS 集成開發(fā)環(huán)境及其使用1. CCS 集成開發(fā)環(huán)境由哪幾部分構(gòu)成？它都有哪些功能？與原先的DSP 開發(fā)軟件相比有哪些優(yōu)勢？答：CCS 由以下 5 部分組件構(gòu)成：(1) 代碼生成工具。它是 CCS 所提供的開發(fā)環(huán)境的基礎，用來對 C 語言、匯編語言或 混合語言編程的 DSP 源程序進行編譯匯編，并鏈接成為可執(zhí)行的 DSP 程序。主要包括匯編 器、鏈接器、C/C+編譯器和建庫工具等。(2) CCS 集成開發(fā)環(huán)境。 CCS 集成開發(fā)環(huán)境集編輯、編譯、鏈接、軟件模擬、硬件在 線仿真調(diào)試和實時跟蹤等功能于一體，包括編輯工具、工程管理工具和調(diào)試工具等。(3) DS

18、P/BIOS 實時內(nèi)核插件及其應用程序接口 API 。它們主要為實時信號處理應用而 設計，包括 DSP/BIOS 的配置工具、實時分析工具等。(4)實時數(shù)據(jù)交換的 RTDX 插件和相應的程序接口API。它們可對目標系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)視，實現(xiàn) DSP 與其他應用程序的數(shù)據(jù)交換。(5)由 TI 公司以外的第三方提供的應用模塊插件。早期的 DSP 開發(fā)工具沒有集成化，需要在 DOS 環(huán)境下鍵入比較復雜的命令，使用起 來不方便，調(diào)試、開發(fā)的效率也不高。Code Composer Studio (簡稱 CCS )是 TI 公司推出的用于開發(fā) DSP 的集成開發(fā)環(huán)境，它采用 Windows 風格界面，集編輯、編譯、鏈接、軟 件模擬、硬件仿真調(diào)試以