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=31.9990234

Q10 的最小值：-2^15*2^-Q=32

Q10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