《DSP原理及应用(修订版)》邹彦主编课后答案(个人终极修订版)

('第一章1、数字信号处理实现方法一般有几种？答：课本P2（2.数字信号处理实现）2、简要地叙述DSP芯片的发展概况。答：课本P2（1.2.1DSP芯片的发展概况）3、可编程DSP芯片有哪些特点？答：课本P3（1.2.2DSP芯片的特点）4、什么是哈佛结构和冯诺依曼结构？他们有什么区别？答：课本P3-P4(1.采用哈佛结构）5、什么是流水线技术？答：课本P5（3.采用流水线技术）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：定点DSP芯片按照定点的数据格式进行工作，其数据长度通常为16位、24位、32位。定点DSP的特点：体积小、成本低、功耗小、对存储器的要求不高；但数值表示范围较窄，必须使用定点定标的方法，并要防止结果的溢出。浮点DSP芯片按照浮点的数据格式进行工作，其数据长度通常为32位、40位。由于浮点数的数据表示动态范围宽，运算中不必顾及小数点的位置，因此开发较容易。但它的硬件结构相对复杂、功耗较大，且比定点DSP芯片的价格高。通常，浮点DSP芯片使用在对数据动态范围和精度要求较高的系统中。7、DSP技术发展趋势主要体现在哪些方面？答：课本P9（3.DSP发展技术趋势）8、简述DSP系统的构成和工作过程。答：课本P10（1.3.1DSP系统的构成）9、简述DSP系统的设计步骤。答：课本P12（1.3.3DSP系统的设计过程）10、DSP系统有哪些特点？答：课本P11（1.3.2DSP系统的特点）11、在进行DSP系统设计时，应如何选择合理的DSP芯片？答：课本P13（1.3.4DSP芯片的选择）12、TMS320VC5416-160的指令周期是多少毫秒？它的运算速度是多少MIPS？解：f=160MHz，所以T=1/160M=6.25ns=0.00000625ms；运算速度=160MIPS第二章1、TMS320C54x芯片的基本结构都包括哪些部分？答：课本P17（各个部分功能如下）2、TMS320C54x芯片的CPU主要由几部分组成？答：课本P18（1.CPU)3、处理器工作方式状态寄存器PMST中的MP/MC、OVLY和DROM3个状态位对’C54x的存储空间结构有何影响？答：课本P34（PMST寄存器各状态位的功能表）4、TMS320C54x芯片的内外设主要包括哪些电路？答：课本P40（’C54x的片内外设电路）5、TMS320C54x芯片的流水线操作共有多少个操作阶段？每个操作阶段执行什么任务？完成一条指令都需要哪些操作周期？答：课本P45（1.流水线操作的概念）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：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。解决的办法：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。7、TMS320C54x芯片的串行口有哪几种类型？答：课本P42（TMS320C54x芯片的串行口）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：课本P56（对VC5402来说，这13个中断的硬件名称为......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。如何解决流水线冲突？（解题时参考课本P52【例2.7.2】）声明：1、本人知识能力有限，只能按自己认识来判断答案的正误来编写本资料；2、本资料为《DSP原理及应用（修订版）》邹彦主编的课后答案，仅作参考作用，不一定代表考试方向。3、请尊重劳动成果，祝大家考试顺利！STLMA，AR0STM#10，AR1LDAR1，B解：流水线图如下图：123456789预取指取指译码寻址读数执行STLMA,AR0写AR1预取指取指译码寻址读数执行STM#10,AR1(1stWord)写AR2写AR2预取指取指译码寻址读数执行STM#10,AR1(2ndWord)预取指取指译码寻址读数执行LDAR1,B读AR2解决流水线冲突：最后一条指令（LDAR1，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。(流水线等待周期表P53)LD@GAIN,T①STM#input,AR1MPYAR1+,A解：本段程序不需要插入NOP指令（查等待周期表，对于T字段，后面的存储指令需要加入一个等待周期，由于STM是一条双字指令，隐含1个等待周期，所以不用再插入等待周期）STLMB,AR2②STM#input,AR3MPYAR2+,AR3+,A解：本段程序需要在MPYAR2+,AR3+,A语句前插入1条NOP指令（在等待周期表，AR2后面的STM指令不用插入等待，但注2表面在后面的STM指令之前，不能有在执行阶段对，ARx的写操作，而前面的STLM指令正是执行阶段写AR2，所以应插入1个等待周期。）MAC@x,B③STLMB,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（1030H）=0050H，AR2=1040H，AR3=1060H，AR4=1080H。MVKD1030H，AR2（将地址单元1030H中的数据复制到AR2寄存器所指向的数据存储单元中去，因为（1030H）=0050H，AR2=1040H，执行结果（1040H）=0050H，AR2=0050H）MVDDAR2，AR3（在AR2和AR3数据存储器内部传送数据，即AR2指向的存储单元数据=AR3指向的存储单元数据，即：AR2=1040H，AR3=1060H，所以执行结果（1040H）=（1060H）=0050H，AR3=0050H）MVDM1060H，AR4（地址1060H数据向AR4寄存器传送数据。执行结果：（1060H）=AR4=0050H；）运行以上程序后，（1030H）、（1040H)、AR3和AR4的值分别等于多少？解：运行的结果：(1030H)=0050H,(1040H)=0050H,AR3=0050H,AR4=0050H2、已知（1080H）=0020H，（1081H）=0030H。STM#1080H，AR0（AR0=#1080H）STM#1081H，AR1（AR1=#1081H）LDAR0,16，B（把寄存器AR0指向的地址单元中数据左移16位装入累加器B，这时（B）=2000H）ADDAR1，B（把寄存器AR1指向地址单元的数据与累加器B中数据相加传送给B，这时（B）=200030H解：运行以上程序后，（B）=200030H3、阅读以下程序，分别写出运行结果。.bssx,4.datatable:.word4,8,16,32……STM#x,AR1RPT#2MVPDtable,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；.bssx,4.datatable:.word4,8,16,32……STM#x,AR1RPT#2MVPDtable,+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；4、NOP指令不执行任何操作，它起什么作用？答：延时作用，在指令中加入NOP指令可以避免流水线冲突。延时几个周期，避免流水线冲突；需要精确延时程序时，也会用到NOP指令。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：课本P89（本章小结）第四章1、软件开发环境有哪几种?在非集成开发环境中,软件开发常采用哪些部分?答：可以在两种开发环境中进行C54X的开发：非集成的开发环境和集成的开发环境。在非集成开发环境中，软件开发常采用：编辑、汇编、链接、调试等部分。2、什么是COFF格式？它有什么特点？答：课本P94（4.3COFF的一般概念）3、试说明.text段、.data段和.bbs段分别包含什么内容？答：课本P94（4.3.1COFF的一般概念）4、程序员如何定义自己的程序段？5、链接器对段是如何处理的？答：课本P98(4.3.3链接器对段的处理）6、什么是程序的重新定位？答：课本P99（4.3.4链接器对程序的重新定位）7、宏定义、宏调用和宏展开分别指的是什么？答：课本P112（4.4.4宏定义和宏调用）8、链接器能完成什么工作?链接器命令文件中,MEMORY命令和SECTIONS命令的任务是什么？答：课本P114（4.5链接器的使用，4.5.4MOMERY命令，4.5.5SECTIONS命令）第五章1、能用伪指令（如data）或运算符（如ADD）作为标号吗？为什么？（参考课本P126标号区的格式要求）2、标号和注释有什么差别？它们在程序运行中作用一样吗？答（参考课本P1291.标号；注释是程序的人选项。注释可以由ASCII码和空格组成。注释在汇编源清单中显示，但不影响汇编。注释在程序中的作用是说明语句的含义，以便对软件进行维护。）3、两个数相乘，如果结果溢出，DSP系统会报警吗？答：不会。当发生溢出时，自动将结果设置为最大或最小值。4、伪指令起什么作用？它占用存储空间吗？答：伪指令给程序提供数据和控制汇编过程。答：它多用于代码编译的，硬件并不认识汇编语言，它们只认机器语言，程序的运行涉及由高级语言汇编成汇编语言，再由汇编语言编译成机器语言，最后由硬件执行机器语言。编译过程中，伪指令起作用，但是伪指令不产生目标代码，仅仅是帮助编译器准确的把其他指令编译出来。因此，伪指令在代码编译过程中所起的功能，在程序运行时伪指令已经不存在了，因为代码是编译好后才执行的。伪指令不占用存储空间。5、在堆栈操作中，PC当前地址为4020H，SP当前地址为0013H，运行PSHMAR7后，PC和SP的值分别是多少？（PSHMAR7是压栈操作（完成后PC指针+1，堆栈指针SP-1）答：PC=4021H，SP=0012H6、试编写0.25×(-0.1)的程序代码。参考程序如下：.title"FracAmp.asm".mmregs.global_c_int00.bssx,1.bssy,1.bssz,1.dataAmpCoef:.word2532768/100.word-132768/10.text_c_int00:ssbxFRCTstm#x,ar1rpt#0x1mvpd#AmpCoef,ar1+stm#x,ar2stm#y,ar3mpyar2,ar3,AsthA,ar1Wait:bWait.end7、将定点数0.00125用浮点数表示。解：A=28H；T=19H8、试写出以下两条指令的运行结果：EXPA①A=FFFD876624T=0000则以上指令执行后，A、T的值各是多少？解:A=0xFFFD876624；T=5NORMB②B=420D0D0D0D,T=FFF9则以上指令执行后，B、T的值各是多少？解:B=0x841A1A1A,T=FFF99、阅读以下程序，写出运行结果。.bssy,5table.word1,2,3,4,5STM#y,AR2RPT#5MVPDtable,AR2+LD#0,BLD#81h,AR5（有误，应改为STM#81H，AR5）STM#0,ASTM#4,BRCSTM#y,AR5RPTBsub-1ADDARM5,B,ASTLA,AR5+sub:LD#0,B运行以上程序后，（81H），（82H），（83H），（84H）和（85H）的值分别是多少？答：（81H）=0001H，（82H）=0002H，（83H）=0003H，（84H）=0004H，（85H）=0005H。10、CALL指令调用子程序与循环语句有什么不同？答：CALL指令调用子程序：课本P135（子程序调用指令表）；循环语句：课本P137（5.3.2循环操作程序）11、多次循环嵌套时，能够从最内一层循环直接跳到最外一层循环吗？若能，则采用什么方式呢？12、在不含循环的程序中，RPTZ#3语句和其前一句、后一句以及后第二句各运行多少次？答：RPTZ#3语句和其前一句运行1次，后一句运行3次，后第二句运行1次。第六章1、FIR和IIR数字滤波器都有哪些设计方法？每种设计方法的步骤是什么？（参考课本P179~P181）2、与FIR滤波器比较，IIR滤波器有哪些优缺点？（参考课本P1676.2IIR滤波器的DSP实现）3、二阶IIR滤波器，又称为二阶基本节，其结构图可以分为几种类型？各有什么特点？（参考课本P1681.二阶IIR滤波器）4、略5、FIR滤波器的算法为y(n)=a0x(n)+a1x(n-1)+a2x(n-2)+a3x(n-3)+a4x(n-4)，试用线性缓冲区和直接寻址的方法实现。（参考课本P161~P162，只是对课本一些参数稍作修改便是答案）解：.title“FIR1.ASM”.mmregs.defstartx.usect“x”，5PA0.set0PA1.set1.dataCOEF：.word132768/10；定义a4=0.1.word-332768/10；定义a3=-0.3.word532768/10；定义a2=-0.5.word-332768/10；定义a1=-0.3.word132768/10；定义a0=-0.1.textstart:SSBXFRCTSTM#x+5,AR2STM#4,AR0LD#x+1,DPPORTRPA1,@x+1FIR1:RPTZA,#4MACDAR2-,COEF,ASTHA,AR2PORTWAR2+,PA0BDFIR1PORTRPA1,AR2+0.end6、试用线性缓冲区和间接寻址方法实现题6.5算法的FIR滤波器。（参考课本P162~P163，只是对课本一些参数稍作修改便是答案）解：.title“FIR2.ASM”.mmregs.defstart.bssy,1xn.usect“xn”,5b0.usect“a0”,5PA0.set0PA1.set1.datatable:.word132768/10；定义a4=0.1.word-332768/10；定义a3=-0.3.word532768/10；定义a2=0.5.word-332768/10；定义a1=-0.3.word132768/10；定义a0=0.1.textstart:SSBXFRCTSTM#b0,AR1RPT#4MVPDtable,AR1+STM#xn+4,AR2STM#b0+4,AR3STM#5,BKSTM#-1,AR0LD#xn,DPPORTRPA1,@xnFIR2:RPTZA,#4MACAR2+0%,AR3+0%,ASTHA,@yPORTW@y,PA0BDFIR2PORTRPA1,AR2+0%.end7、~12、略第七章1、试列举主机与PHI通信的连接单元？并分别说明它们的功能。（参考课本P2007.1’C54x的主机接口）2、已知TMS320C54X的CLKOUT频率为4MHz。①在SAM工作方式下，主机的时钟频率是多少？解：在SAM工作方式下，主机频率可达3.2MHz或2.4MHz。②在HOM工作方式下，主机的时钟频率与TMS320C54X的时钟频率有关吗？答：在HOM工作方式下，主机的时钟频率与TMS320C54X的时钟频率无关。3、试分别说明下列有关定时器初始化和开放定时中断语句的功能。STM#0040H①，IFR（课本有误，此处应为STM#0080H，IFR）解：清除外部中断2标志位。STM#0080H②，IMR解：允许定时器T1或DMAC1中断（使用哪一种中断由DMA通道优先级和使能控制寄存器DMPREC控制。在复位以后，中断被配置为定时器T1中断）。RSBXINTM③解：使能所有可屏蔽中断。STM#0279H④，TCR解：设置定标计数器的值PSC为9；定时器分频系数为9；以PRD中的值加载TIM，以TDDR中的值加载PSC；定时器停止工作。4、假设时钟频率是40Mhz，试编写在XF端输出一个周期为2ms的方波程序段。（参考课本P207程序，只要将课本程序中STM#1599，TIM0和STM#1599，PRD0改为STM#3999，TIM0和STM#3999，PRD0即可。注意计算到的Tt=1ms（高电平和低电平各1ms，故周期为2ms）。定时器基本计算公式在课本P206）解：（定时半周期=CLKOUT(TDDR+1)(PRD+1)；1/2T=（1/40M）（9+1）（3999+1）=1ms）；abc1.asm；定时器0寄存器地址TIM0．set0024HPRD0．set0025HTCR0．set0026H；K_TCR0：设置定时器控制寄存器的内容K_TCR0_SOFT.set0b；Soft=0K_TCR0_FREE.set1b；Free=1K_TCR0_PSC.set1001b；PSC=9HK_TCR0_TRB.set1b；TRB=1K_TCR0_TSS.set0b；TSS=0K_TCR0_TDDR.set1001b；TDDR=9K_TCR0.setK_TCR0_SOFTK_TCR0_FREEK_TCR0_PSCK_TCR0_TRBK_TCR0_TSSK_TCR0_TDDR；初始化定时器0；Tt=25(9+1)(3999+1)=1000000(ns)=1(ms)STM#0010H,TCR0STM#3999，TIM0STM#3999，PRD0STM#K_TCR0，TCR0STM#0080H,IFRSTM#0080H,IMRRSBXINTMRET；定时器0的中断服务子程序：通过引脚XF给出t0_flag.usect“vars”，1；若t0_flag=1则XF=1，若t0_flag=0则XF=0time0_rev：PSHMTRNPSHMTPSHMST0PSHMST1BITFt0_flag，#1BCxf_out，NTCSSBXXFST#0，t0_flagBnextxf_out：RSBXXFST#1，t0_flagnext：POPMST1POPMST0POPMTPOPMTRNRETE5、TMS320C54x的串口有哪几种类型？答：课本P213（7.3’C54x的串行口）6、试叙述标准串行接口数据的发送程序。7、试分别说明下列语句的功能。STM#SPCR10①，SPSA0STM#0001H，BSP0解：对串口控制寄存器SPCR10赋值。不使用数字循环返回模式，接收数据DRR[1，2]采用右对齐方式，连续时钟方式，DX使能判断，接收中断由RRDY产生，接收移位寄存器未超载，串口接收器准备好，使能串口接收器。STM#SPCR20②，SPSA0STM#0081H，BSP0解：对串口控制寄存器SPCR20赋值。串口使用软件模式，帧同步逻辑、采样率发生器复位，由发送准备好XRDY驱动发送中断；发送移位寄存器为空，发送器未准备好，使能串口发送器。STM#SPCR20③，SPSA0ORM#01000001B，BSP0解：修改串口控制寄存器SPCR20的值。由采样率发生器产生帧同步信号，使能串口发送器。8、已知中断向量TINT=013H，中断向量地址指针IPTR=0111H，求中断向量地址。解：中断向量地址=(100010001B)<<9+(10011)<<2=88CCH第八章1、一个典型的DSP系统通常有哪些部分组成？画出原理框图。答：（1）一个完整的DSP系统通常是由DSP芯片和其他相应的外围器件构成。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)。（2）原理框图：课本P267图8.5.12、DSP系统硬件设计过程都有哪些步骤？答：第一步：确定硬件实现方案；第二步：器件的选择；第三步：原理图设计；第四步：PCB设计；第五步：硬件调试；3、在TMS320C54x芯片中，能否从一种分频方式直接切换到另一种分频方式，写出切换步骤。4、一个DSP系统采用TMS320C54x芯片，而其他外部接口芯片采用5V器件，试为该系统设计一个合理的电源。（参考课本P2498.2.1电源电路的设计）5、试为DSP系统设计一个复位电路，要求该电路具有上电复位、手动复位和监视系统运行等功能。答：课本P252（图8.2.7和图8.2.8，监视系统：“看门狗”电路）6、将TMS320C5402芯片从2分频切换到4分频方式，试编写相应的程序。答：（2分频与4分频之间也不能直接切换，要先把2分频切换到倍频方式（PLL方式），然后再切换到4分频。）STM#F007H，CLKMD；切换到PLL1方式Status：LDMCLKMD，A；测试PLLSTATUS位XOR#F007H，A；异或-->相同为0，不同为1BCStatus，ANEQ；若A≠0，则转移，表明还没有切换到PLL方式；若A=0，则顺序执行，已切换到PLL方式STM#F000H，CLKMD；切换到4分频方式7、TMS320VC5402外接一个128K×16位的RAM，其结构如题图8.1所示。试分析程序区和数据区的地址范围，并说明其特点。解：图中接法RAM的前64K字（0000H—FFFFH）为程序区，后64K字（10000H—1FFFFH)说明：程序区和数据区地址均为0000H—FFFFH如果内部RAM设置为有效，则相同地址的外部RAM自动无效。当外部RAM的存取速度达不到全速运行要求时，需要根据速度设置插入的等待状态数。8、TMS320VC5402外接一个128K×16位的RAM，采用混合程序区和数据区扩展法，连接电路如题图8.2所示。试分析程序区和数据区的地址范围。答:程序和数据都存储在同一片SRAM中，不论程序还是数据都可以访问8000H—FFFFH中的任一地址。为了保证系统的正确运行，需将这32K字空间划分为程序区和数据区，可以是程序占据8000H-BFFFH前16K字，数据占据C000H-FFFFH后16K字，也可是程序占8K,数据占24K等。划分完全取决于应用程序的需要，可以灵活掌握，但必须确保程序和数据区的相互分离，以免形成冲突。9、Inte128F400B3是一种64K×16位的Flash存储器，其控制逻辑信号如图表8.1，试将该存储器作为DSP的外部数据存储器进行扩展。若要将该芯片进行程序存储器扩展，该如何连接？题表8.1Intel128F400B3的控制逻辑信号引脚功能引脚功能—CE片选—RP复位—OE输出使能—WP写保护—WE写控制Vpp电源答：TMS320VC5402D15~D0A15~D0__R/W___DS___RS__WPVppI/O15~I/O0A15~A0_____WE___CE______RPOEIntel28F400B316163.3V10、~13、略',)