dsp基础知识

结合信号处理算法的特点，说明DSP是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器？答：根据数字信号处理算法的特点，对芯片内部结构进行了特定的优化；它主要应用是实时地实现各种数字信号处理算法。

其中滤波运算的特点是大量的乘加运算；频繁的访问存储器；FFT运算的特点是碟形运算，码位倒置以及大量的乘加、减运算，其中样本按码位倒置的顺序排列，DSP处理器应具有对应的寻址方式，否则读取样本将花费大量的时间频繁的访问存储器，读取系数和样本，保存结果。

大多数信号处理算法都是由滤波、变换、卷积和相关等一些基本的运算构成；很多信号处理任务都要求在限定的时间内完成，即是信号处理的实时性要求。

DSP的特点：1. 高效的内部总线；2. 灵活的寻址方式；3. 单周期乘累加运算；4. 指令流水线；5. 硬件循环；6. 超标量操作等。

2）简述处理器的基本组成，并指出冯〃诺依曼结构和哈佛结构的区别。

处理器的基本组成：中央处理器（CPU）、内部总线结构、功能寄存器、数据存储器、程序存储器、I/O口、串行口、中断系统、定时器；冯.诺依曼结构：采用单存储空间，即程序指令和数据公用一个存储空间，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的；哈佛结构：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，大大提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合与实时的数字信号处理。

3）简述TMS320F2812处理器CPU的组成及特点。

TMS320F2812处理器CPU的组成：保护流水线机制、独立的寄存器空间、算术逻辑单元ALU、地址寄存器算术单元ARAU、桶形移位器、乘法器；TMS320F2812处理器CPU的特点：16X16位和32X32位乘法累加操作、哈佛总线结构、快速中断响应和处理、统一的存储器规划、4M的线性程序地址、4M的线性数据地址、高效的代码（C/C++和汇编语言）、TMS320F24X/LF240X处理器源代码兼容。

4）简述TMS320F2812的寄存器分类及各寄存器的特点。

累加器ACC：是CPU的主要工作寄存器，是可单独进行16位/8位访问的32位寄存器。

乘法运算类寄存器：被乘数寄存器（XT），存放32位乘法的一个被乘数（32位有符号整数），可分为两个独立的16位寄存器；结果寄存器（P），存放乘法运算结果，可分为两个独立的16位寄存器，对这个寄存器的内容进行移位操作时由乘积移位模式（PM）位决定。

数据指针类寄存器：数据页指针（DP）：16位寄存器，用于直接寻址，存放数据空间的数据页指针；堆栈指针（SP）：16位寄存器，实现系统的软件堆栈（堆栈寻址），对低64K字数据空间进行寻址，复位后SP 的初值为0400H。

辅助寄存器（XAR0~XAR7）：主要用于地址指针指向寄存器和通用目的寄存器。

程序控制类寄存器：程序计数器（PC）：当流水线满的时候，22位PC指针总是指向当前操作的指令；返回程序计数器（RPC）：存放返回地址；中断控制寄存器（IFR、IER、DBGIER）状态寄存器：ST0、ST1。

可以和数据寄存器交换数据，也可以保存机器的状态和为子程序恢复状态。

5）简述OVC/OVCU的工作过程以及OVM对ACC操作的影响。

OVC/OVCU的工作工程：①对有符号数的操作，OVC是一个有符号的6位循环溢出计数器：当溢出模式关闭，ACC正常溢出时，OVC反映溢出信息：ACC正向溢出，OVC加1；ACC负向溢出，OVC 减1。

当溢出模式开启，ACC产生溢出时，OVC不受影响，但进行以下处理：ACC正向溢出，ACC=7FFF FFFFH；ACC负向溢出，ACC=8000 0000H。

②对无符号数操作，OVC是一个有符号的6位循环进位计数器：当ADD操作产生一个进位时，计数器加1；当SUB操作产生一个借位时，计数器减1。

OVM对ACC操作的影响：当ACC进行加减运算而结果产生溢出时，OVM=0或1决定CPU如何处理溢出：OVM=0（溢出模式关闭），ACC中产生的溢出反映到OVC；OVM=1（溢出模式开启），ACC正向溢出（7FFF FFFFH—8000 0000H），则ACC填充7FFF FFFFH，ACC负向溢出（8000 0000H—7FFF FFFFH），则ACC填充8000 0000H。

6）简述ITNM、N、V、VMAP等状态标志位对处理器的影响。

INTM：中断全局屏蔽位。

INTM可以全局使能和禁止所有的CPU可屏蔽中断，当INTM=0时，可屏蔽中断被全局使能，当INTM=1时，可屏蔽中断被全局禁止；N：负标志位。

在某些操作中，若操作结果为负则N被置位；若操作结果为正则N被清0。

测试ACC内容的正负，实际是测试ACC的符号位（D31），若D31=1，则ACC是负数，N=1；若D31=0，则ACC是正数，N=0。

测试AH、AL和其他的16位寄存器或数据存储器的内容的正负也是测试符号位（D15）；V：溢出标志。

如果操作引起保存结果的寄存器产生溢出，则V置1；如果没有溢出，V不改变。

一旦V被锁定，它就保持置位直到复位或者被测试V的条件分支指令来清除（不管测试条件如何）；VMAP：向量映像位。

VMAP决定CPU的中断向量映射到程序存储器的低端还是高端，当VMAP=0，CPU的中断向量映射到程序存储器的底部；当VMAP=1，CPU的中断向量映射到程序存储器的高端。

8）简述中断的概念、可屏蔽中断的初始化及其中断处理流程。

中断的概念：硬件或者软件使得CPU停止执行当前的程序，转而执行另外的子程序；可屏蔽中断的初始化：状态寄存器ST1中的可屏蔽中断全局使能位INTM清零，中断标志寄存器IFR相应位置1，可屏蔽中断局部使能寄存器IER相应位置1；中断处理流程：向CPU发出中断请求——置IFR寄存器相应位为1——判断寄存器IER相应位是否为1（假定为1）——判断INTM全局使能位是否为0（假定为0开中断）——清零IFR寄存器相应位——清空流水线——保存返回地址——取中断向量——中断现场保护——清零寄存器IER相应位——置INTM和DBGM 为1，将LOOP、EALLOW和IDLESTAT等位清零——将中断向量装载PC——执行中断服务子程序——返回。

10）TMS320C28x的指令流水线几个阶段，各完成什么操作？为了提高效率，CPU采用8级流水线来完成一条指令的执行：取指1（F1）：CPU将程序存储器地址送给程序地址总线；取指2（F2）：CPU通过程序读数据总线对程序存储器进行读操作，并把指令放入指令队列中；译码1（D1）：识别取指队列里指令的边界，测定下一条执行指令的长度，同时确定指令的合法性；译码2（D2）：从指令队列取回指令并将其放入指令寄存器，在那里完成译码；读1（R1）：如果从存储器读数，R1阶段将会把地址送到相应的地址总线上；读2（R2）：如果数据的地址在R1阶段被寻址，则R2阶段就通过相应的数据总线取回数据；执行（E）：CPU执行所有的乘法、移位和ALU操作；写（W）：如果将结果写回存储器，则该操作在写阶段（W）发生。

11）TMS320C28x的指令流水线保护哪几种冲突？如何保护的？①向同一数据空间进行读写发生冲突：CPU增加自动无效周期来确保这些读写按预定的方式进行；在程序中，如果可以采用其它的指令或者在发生冲突的指令之间插入其它指令，就可以减少或取消这种流水线保护周期②寄存器冲突：流水线保护机制通过在D2阶段将后一条指令保持所需要的周期（1~3个）来解决寄存器冲突14）简述直接寻找方式，并举例说明。

DP（数据页指针）：在这种寻址方式中，16位的DP寄存器作为固定的页指针，在指令中提供6位或7位的偏移量，这些偏移量与中的值相连接。

这种寻址方式对固定寻址的数据结构，如外围寄存器和C／C++中的全局或静态变量来说，都是一种有效的方法。

例如：MOVW DP,#VarA;用VarA所在的页值装载DP指针ADD AL,@VarA;将VarA存储单元内容加至ALMOV@VarB,AL；将AL内容存入VarB存储单元，VarB与VarA应在同一个64字的数据页内MOVW DP,#VarC;用VarC所在的页值装载DP指针SUB AL,@VarC;从AL中减去VarC存储单元内容MOV@VarD,AL；将AL内容存入VarD存储单元，VarC与VarD应在同一个64字的数据页内，而VarC、VarD与VarA、VarB在不同的数据页内（AMODE=0时的“loc16/loc32”语法下的实例）16）简述循环间接寻址方式（AMODE=0和1），并举例说明。

例如：；计算有限脉冲响应滤波器（X[N]为数据阵列，C[N]为系数阵列）MOVW DP，#Xpointer；将Xpointer的页地址装入DPMOVL XAR6，@Xpointer；将当前的Xpointer值装入XAR6 MOVL XAR7，#C；将C阵列的起始地址装入XAR7 MOV @AR1，#N；将N阵列的大小装入AR1 SPM-4；设置乘积移位模式为右移4位ZAPA；ACC=0，P=0，OVC=0 RPT #N-1；下一条指令重复执行N 次‖QMACL P，*AR6%++，*XAR7++；ACC=ACC+P>>4.；P=(*AR6%++ **XAR7++)>>32ADDL ACC，P<<PM；最后累加MOVL @Xpointer，XAR6；将XAR6存入当前Xpointer MOVL @Sum，ACC；将结果存入sum（循环间接寻址方式下“loc16/loc32”*AR6%++语法下的实例）13）简述HOLD和HOLDA，XRD、XWE、XRNW的作用。

HOLD：外部总线保持请求信号，它为低电平时要求XINTF释放外部总线；HOLDA：外部总线请求应答信号，当XINTF释放外部总线后，将HOLDA置低，表示外部设备可以使用外部总线；XRD：XINTF的读使能信号，低电平时有效；XWE：XINTF的写使能信号，低电平时有效；（注：XRD和XWE不能同时有效）XRNW：低电平表示写周期正在进行；高电平表示读周期正在进行；正常表示高电平。

15）简述C2xLP反进位寻址方式，并举例说明。

例如：MOVZ DP,#RegAPtr；将包含RegAPtr的页地址装入DPMOVZ AR2,@RegAPtr；将RegAPtr所包含的内容装入AR2，AR2H=0MOVZ AR3,@RegBPtr；将RegBPtr所包含的内容装入AR3，AR3H=0；RegAPtr和RegBPtr处于同一个128字数据页内，两者都处于低64K数据存储器空间NOP *,ARP2；将ARP指针指向XAR2MOV *,#0x0404；将0404H送入XAR2所指定的存储单元NOP *,ARP3；将ARP指针指向XAR3 MOV *,#0x8000；将8000H送入XAR3所指定的存储单元（C2xLP间接寻址方式下“loc16/loc32”*语法下的实例）简述AMODE=0时反进位寻址方式，并举例说明。