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DSP原理及应用期中复习 答案

来源:用户分享 时间:2025/7/23 15:23:46 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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1. DSP芯片的结构特点有哪些,如何分类

特点:1、改进型的哈佛结构 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 分类:1、按基础特性分类2、按用途分类3、按数据格式分类

2. 简述TI公司C2000/C5000/C6000系列DSP的特点及主要用途。

答:C2000:控制器系列,有一个 DSP核,有大量的外设资源,如A/D、定时器、各种串口(同步或异步)、WATCHDOG、CAN总线、PWM发生器、数字IO脚等等。主要用于工业控制领域。

5000和6000:视频图像处理。C5000主要分C54xx和C55xx。两系列在执行代码级是兼容的,但汇编指令系统却不同。适用于手持通讯产品,如手机、PDA、GPS等。

C6000:基于超长指令字(VLIW)结构通用DSP系列。包括定点C62x、浮点C67x和新C64x。性能更高、速度更快。适合于影像/视频、通信和宽带基础设施、工业、医疗、测试和测量、高端计算和高性能音频等应用。

3. 设计DSP应用系统时,选择DSP芯片的依据是什么?它的运算指标主要有哪些?

依据:DSP的1、运算速度 2、价格 3、算精度 4、硬件资源 5、开发工具 6、功耗 7、其他因素,封装形式、质量标准、供货情况、生命周期等 运算指标:指令周期 MAC时间 FFT 执行时间 MIPS MOPS MFLOPS BOPS

4. 试述TSM320C54X芯片在提高芯片运算速度方面采用了哪些措施? 1、采用了单个指令周期实现乘加运算的处理技术 2、单周期实现多个运算单元并行处理

3、数据搬运工作由DMA处理,无需CPU干涉

4、提供针对高级数学运算(指数、开方、FFT等)的库函数

5. TSM320C54X芯片的总线有哪些?它们各自的作用和区别是什么?

答:C54XDSP片内有8条16位总线,即4条程序/数据总线和4条地址总线。 程序总线(PB):传送取自程序存储器的指令代码和立即操作数。

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、芯片外围电路及数据存储器)连接在一起。其中,CB和DB传送读自数据存储器的操作数,EB传送写到存储器的数据。

地址总线共有四组,分别为PAB、CAB和EAB,主要用来提供执行指令所需的地址。

6. DSP采用多处理单元结构有何好处? 可完成巨大运算量的多处理器系统,即将算法划分给多个处理器,借助高速通信接口来实现计算任务并行处理的多处理器阵列

7. TSM320C54X芯片的CPU主要包括哪些部分?它们的功能是什么?

答:

1)算术逻辑单元(ALU):40位的算术逻辑单元(ALU)和两个40位的累加器ACCA和ACCB用来二进制补码算术运算和布尔运算,可完成宽范围的算术逻辑运算。

2)累加器(ACCA和ACCB):可用于存放从ALU或乘/加单元输出的数据,也能输出数据到ALU或乘/加单元。

3)桶形移位寄存器:一个40位输入与累加器或数据总CB、DB相连,一个

40位输出与ALU或数据总线EB相加。作用:对输入数据进行0到31位的左移和0到16位的右移。 4)乘/加单元:一个17×17位硬件乘法器,它与一个40位专用加法器相连。

作用:可在一个指令周期里完成17×17位的进制补码乘法运算,也可在一个流水线状态周期内完成一个乘法累加(MAC)运算。

5)比较、选择和存储单元(CSSU):专门用于快速执行Viterbi算法的特殊硬件。

6)指数编码器(EXP encoder):用于支持单周期指令EXP的专用硬件。它可以求出累加器中的指数值,并以2的补码形式存放到T寄存器中。

8. 累加器A和B的作用是什么?它们有何区别?

作用:可以作为ALU或MAC的目标寄存器,存放运算结果,也可以作为ALU或MAC的一个输入。

执行并行指令(LD||MAC)和一些特殊指令(MIN和MAX)时,两个累加中的一个用于装载数据,而另一个用于完成运算。

区别:累加器A的31~16位(即高阶位AH)能被用作乘法-累加单元中的乘法器输入,而累加器B则不能。

9. ST0、ST1、PMST的作用是什么?它们是如何影响DSP工作过程的? ST0:反映处理器的寻址要求和计算的中间运行状态

ST1:反映处理器的寻址要求、设置计算的初始状态、I/O及中断控制 PMST:设置和控制处理器的工作方式,反映处理器的工作状态。

10. 试述三种存储器空间的各自作用及配置情况是什么? 答:

1、程序存储空间:存放要执行的指令和指令执行中所用的系数表。CPU自动通过总线P以及外部总线访问程序空间。

MP/MC控制位用来决定程序存储空间是否使用内部ROM。 当MP/MC=0,4000H~EFFFH程序空间定义为外部存储器,而FF00H~FFFFH程序空间定义内部ROM。其工作方式为微型计算机。当MP/MC=1,4000H~FFFFH程序存储空间定义为外部存储器,不能使用片内ROM。其工作方式为处理器模型。

OVLY控制位用来决定程序存储空间是否使用内部RAM。

当OVLY=0,0000H~3FFFH定义为外部程序存储空间,程序存储空间不使用内部RAM,此时内部RAM只作为数据存储器使用。当OVLY=1,0000H~007FH保留,程序无法占用。0080H~3FFFH定义为内部DARAM,即内部RAM同时被映射

到程序存储空间和数据存储空间。 2、数据存储空间存放执行指令所要用的数据。CPU根据指令通过总线CB、DB、EB以及外部总线访问数据空间。

DROM控制位用来决定数据存储空间是否使用内部ROM。当ROM=0时,F000H~FEFFH定义为外部ROM,FF00~FFFFH为外部数据存储空间,此时数据存储空间不使用内部ROM;当ROM=1时,F000~FEFFH定义内部ROM,FF00~FFFFH保留。

3、I/O空间与存储器映像外围设备相接口,也可以作为附加的数据存储空间使用。CPU根据I/O读写指令通过总线C/D/E以及外部总线访问I/O空间。

11. 定时器由哪些寄存器组成,他们是如何工作的?

答:C54x DSP定时器由定时计数寄存器(TIM)、定时周期寄存器(PRD)和定时控制寄存器(TCR)组成。

定时器由主定时器模块和预定标模块组成。预定标模块中的预定标计数器(PSC)和定时器分频系统(TDDR)都是定时器控制寄存器(TCR)的位。当PSC减计数到0时,TDDR的内容加载到PSC中。当系统复位或者定时器单独复位时,TDDR的内容重新加载到PSC。PSC由CPU提供时钟,每个CPU时钟信号将使PSC减1。主定时器模块由PRD和TIM组成。当TIM减计数到0后,PRD中的内容自动加载到TIM。当系统复位或者定时器单独复位时,PRD中

定时器结构框图的内容重新加载到TIM。TIM由预定标器PSC提供时钟,每个来自预定标块15-129-6543-0的输出时钟使TIM减1。主计数器块为定时器中断(TINT)信号,该信号被ReservedTDDRSoftfreePSCTRBTSSTCR:送到CPU和定时器输出TOUT引脚。如下图所示。 预分频计数域预分频比率域ororPRDTIMBorrowTDDRPSCBorrow&TSS 定时器启动位TRB 定时器复位位CPU Clock 从图可以看出,通过TSS位的控制可以关闭定时器的时钟输入,停止定时器Cycle TINT= Cyclecpu* (TDDR+ 1) * (PRD + 1)的运行。

12. RS为低电平至少多少个CLKOUT周期才能保证DSP复位? 2个CLKOUT周期的低电平。

13. C54x有哪几种串行口?标准同步串行口由哪些部分组成,它们是如何工作的?

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。

标准同步串行口:

TOUT pinTINT1、 数据接收寄存器(DRR):16位存储器映像数据接收寄存器,用来保存来

自RSR寄存器并写到数据总线的输入数据。复位时,DRR被清除。 2、 数据发送寄存器(DXR):16存储器映像数据发送寄存器,用来保存来自

数据总线并将要加载到XSR的外部串行数据。复位时,DXR被清除。 3、 串行接口控制寄存器(SPC):16位存储映像串行接口控制寄存器,用来

保存串行接口的模式控制和状态位。

4、 数据接收移位寄存器(RSR):16位数据接收移位寄存器,用来保存来自

串行数据接收(DR)引脚的输入数据,并控制数据到DRR的传输。 5、 数据发送移位寄存器(XSR):16位数据发送移位寄存器,用来控制来自

DXR的外部数据的传输,并保存将要发送到串行数据发送引脚的数据。

14. C54x有哪些寻址方式,它们是如何寻址的(提示可从寻址存储器、地址形式、应用场合等方面)?

答:C54x有7种数据寻址方式:

1)立即寻址 (Immediate Addressing):指令中本身就包含一个立即操作数,并在操作数前加“#”来表示,没有寻址过程; 2)绝对寻址 (Absolute Addressing):利用16位绝对地址访问存储单元,指令中包含一个确定的16位地址(可以是程序中的地址标号或符号常数)。 3)累加器寻址 (Accumulator Addressing):把累加器A的数作为地址去访问(扩展)程序存储空间中的数据内容。

4)直接寻址 (Direct Addressing) :利用数据指针DP和堆栈指针SP寻址,数据存储器的实际地址由基地址(DP或SP指向的地址) 和地址偏移量(要寻址的数据存储器地址(dmad)的低7位) 共同构成。 5)间接寻址 (Indirect Addressing) :将辅助寄存器作为地址指针访问存储器。

6)存储器映射寄存器寻址 (MMR Addressing) :存储器映像寄存器寻址是用来修改存储器映像寄存器的,但不影响当前数据页指针DP或堆栈指针SP的值。

7)堆栈寻址 (Stack Addressing) :利用堆栈指针来寻址。用于堆栈寻址有4条指令,即为PSHD、PSHM、POPD和POPM。

15. 带延迟的分支转移与不带延迟的分支转移指令有何差异? 延迟分支转移指令允许其后面的2个单周期指令执行完毕,因此采用延迟分支转移可以节省2个机器周期。

16. 可重复操作指令的特点是什么?其最多重复次数是多少 可以使紧随其后的一条指令或程序块重复执行,分为单指令重复和程序块重复,重复指令第一次重复之后,那些多周期指令就会有效地成为单周期指令。最大重复次数为65536

17. 用双操作数指令编程有何特点?用何种寻址方式获得操作数,且只用哪些辅助寄存器?

双操作数据寻址用于完成2次读操作或者1次并行存储操作(用||表示)。这些指令代码都是1个字长,在并行存储指令中(ST||LD),源操作数和目

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