DSP原理及应用课程重点知识讲解

1、简述DSP系统的构成和工作过程。

答：DSP系统的构成：
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、简述DSP系统的设计步骤。

答：①明确设计任务，确定设计目标。

②算法模拟，确定性能指令。

③选择DSP芯片和外围芯片。

④设计实时的DSP芯片系统。

⑤硬件和软件调试。

⑥系统集成和测试
3、TMS320C54X芯片的基本结构都包括哪些部分？
答：①中央处理器
②内部总线结构
③特殊功能寄存器
④数据存储器RAM
⑤程序存储器ROM
⑥I/O口
⑦串行口
⑧主机接口HPI
⑨定时器
⑩中断系统
4、TMS320C54X芯片的CPU主要由哪几部分组成？
答：①40位的算术运算逻辑单元（ALU）。

②2个40位的累加器（ACCA、ACCB）。

③1 个运行-16至31位的桶形移位寄存器。

④17×17位的乘法器和40位加法器构成的乘法器-加法器单元（MAC）。

⑤比较、选择、存储单元（CSSU）。

⑥指令编码器。

⑦CPU状态和控制寄存器。

0、TMS320VC5402共有多少可屏蔽中断？它们分别是什么？RS和NMI属于哪一类中断源？
答：TMS320VC5402有13个可屏蔽中断，RS和NMI属于外部硬件中断
1.‘C54参数
指令周期：即执行一条指令所需的时间，通常以ns（纳秒）为单位.
MAC时间：即完成一次乘法-累加运算所需要的时间。

FFT执行时间：即运行一个N点FFT程序所需的时间
MIPS：即每秒执行百万条指令；
MOPS：即每秒执行百万次操作；
MFLOPS：即每秒执行百万次浮点操作；
BOPS：即每秒执行十亿次操作。

2.什么是冯诺依曼结构和哈佛结构？它们有什么区别？
冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。

哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。

区别是地址空间和数据空间分开与否
冯诺依曼结构数据空间和地址空间不分开
哈佛结构数据空间和地址空间是分开的
3.什么是流水线技术？
每条指令的通过片内多功能单元完成取指、译码、取操作数的执行等多个步骤，实现多条指令的并行执行，从而在不提高系统时钟频率的条件下减少每条指令的执行时间。

4. TMS320C54xCPU的特点：
先进的多总线结构；
40位算术逻辑运算单元（ALU），包括一个40位桶形移位寄存器和两个独立的40位累加器；
17×17的并行乘法器与40位专用加法器相连；
比较、选择、存储单元（CSSU）；
指数编码器；
双地址生成器包括8个辅助寄存器和两个辅助寄存器算术运算单元（ARAU）。

5. TMS320C54x的总线结构：
程序总线（PB）传送从程序存储器来的指令代码和立即数；
3组数据总线（CB、DB和EB）连接各种元器件，CB和DB总线传送从数据存储器读出的操作数，EB总线传送写入到存储器中的数据；
4组地址总线（PAB、CAB、DAB和EAB）传送执行指令所需的地址。

6.寻址方式
立即寻址：指令中有一个固定的立即数；
绝对地址寻址：指令中有一个固定的地址（16位）；
累加器寻址：按累加器的内容作为地址去访问程序存储器中的一个单元；
直接寻址：指令编码中含有的7位地址与DP或SP一起合成数据存储器中操作数的实际地址；
间接寻址：通过辅助寄存器寻址；
存储器映射寄存器寻址：修改存储器映射寄存器中的值，而不影响当前数据页面指针DP和当前堆栈指针SP的值；
堆栈寻址：把数据压入或弹出系统堆栈。

7.段定义伪指令
.bss 在该段中保留若干字
.data 汇编入已初始化的数据段
.sect “section name” 汇编入已命名的段
.text 汇编入可执行的代码段
.float 初始化一个32-bit的浮点常数
.int 初始化一个或多个16-bit的无符号整数
.string 初始化一个或多个字符串
.word 初始化一个或多个16-bit的带符号整数
.list 开始源文件列表
.nolist 停止源文件列表
.length 设置源文件列表的页长度
.title 在列表文件每一页打印文件名
.copy /.include包含其他文件的源语句
.global 确认一个或多个全局(外部)符号
.mlib 定义宏库
.if/.else/.endif 条件汇编代码块
.loop/.endloop 循环汇编代码块
.break 终止循环汇编代码块
.equ/.set 使一个符号等于一个值
.end 结束程序
8.举例
1）定点加法temp3=temp1+temp2
ld temp1,a ；变量temp1装入累加器A
add temp2,a ；变量temp2与累加器A相加，结果放入A中
stl a,temp3 ；结果（低16位）存入变量temp3中。

2）定点减法
stm #temp1,ar3 ；变量temp1的地址装入ar3寄存器
stm #temp2,ar2 ；变量temp2的地址装入ar2寄存器
sub *ar2, *ar3,b ；变量temp2和temp1都左移16位，然后相减，结果放入累加器B中（高16位）
sth b,temp3 ；相减的结果（累加器B的高16位）存入变量temp3。

3）定点整数乘法
rsbx FRCT ；清FRCT标志，准备整数乘
ld temp1,T ；变量temp1装入T寄存器
mpy temp2,a ；temp2*temp1，结果放入累加器A（32位）
sth a,temp3 ；结果的高16位存入temp3
stl a,temp4 ；结果的低16位存入temp4
4）定点小数乘法
ssbx FRCT ；FRCT=1，准备小数乘法
ld temp1,16,a ；temp1装入A的高16位
mpya temp2 ；temp2乘A的高16位，结果在B中，同时将temp2装入T寄存器
sth b,temp3 ；将乘积的高16位存temp3
CPU状态和控制寄存器：
C54X有三个状态和控制寄存器，分别为状态寄存器ST0、状态寄存器ST1和处理器方式状态寄存器PMST。

ST0和ST1包括各种工作条件和工作方式的状态，PMST包括存储器配置状态和控制信息。

TMS320C54x的存储器：
64K字程序存储器、64K字数据存储器以及64K字I/O空间。

程序存储器空间包括程序指令和程序中所需的常数表格；数据存储器空间用于存储需要程序处理的数据或程序处理后的结果；I/O空间用于与外部存储器映象的外设接口。

程序存储器可以扩展。

所有TMS320C54x芯片都包括随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM可分为两种：双访问RAM（DARAM）和单访问RAM（SARAM）。

FRCT位位于状态寄存器ST1的第几位？
第6位。

FRCT表示？小数方式位。

当FRCT=1时，表示做的是？乘法器输出左移一位，以消去多余的符号位。

语句标号
由字母、数字、_、$组成，最多不超过32个字符，对大小写敏感，第一个字符不能是数字。

后跟：，但分号不是语句标号的组成部分。

汇编程序语法
所有的语句必须由语句标号、空格、*号或；号开头。

语句标号不是必须的，如果用，就必须在第一列。

语句中的各部分之间，由一个或多个空格分开。

注释不是必须的。

注释可以从第一列的* 号或；号开头；如果不是从第一列开始，就必须用；号开头。

助记符
助记符不允许从第一列开始，否则被认为是语句标号。

助记符可以是汇编指令（如ABS，MPYU，SPH等）、伪指令（如.data, .list, .set等）、宏指令（如.macro, .var, .mexit等）和宏调用
操作数操作数可以是常数、符号或表达式。

当操作数多于一个时，用逗号分开。

汇编器允许指定常数、符号或表达式作为地址、立即数或间接地址。

操作数前缀规定如下：
#前缀：表示操作数为立即数。

如：
Label：ADD #123，B ；表示将操作数123（十进制）和累加器B中的内容相加
*前缀：操作数为间接地址。

使用操作数的内容作为地址。

如：
Label：LD *AR4，A ；操作数*AR4为间接地址，将AR4中的内容作为地址，然后将该地址的内容装入到指定的累加器A
9.编程举例
例1：使用C54X汇编语言编程计算
z1=x1+y1;z2=x1-y1;z3=x1*y1;z4=x2*y2。

其中，x1=20,y1=54,x2=0.5,y2=-0.5837
编写汇编源程序如下：
.title “suanshu.asm”
.mmregs
.bss x1,1
.bss x2,1
.bss y1,1
.bss y2,1
.bss z1,1
.bss z2,1
.bss z3_h,1
.bss z3_l,1
.bss z4,1
v1 .set 014h ；v1 =20
v2 .set 036h ；v2=54
v3 .set 04000h ；v3=0.5
v4 .set 0b548h ；v4=-0.5837
start:
LD #x1,DP
ST #v1,x1
ST #v2,y1
LD x1,A ；x1 A
ADD y1,A ；A+Y1 A
STL A,z1 ；保存AL z1
LD x1,A
SUB y1,A
STL A,z2
RSBX FRCT ；准备整数乘法，FRCT=0
LD X1,T
MPY Y1,A ；x1*y1 A
STH A,z3_h ；乘法结果高16位在z3_h 单元STL A,z3_l ；乘法结果低16位在z3_l单元
ST #v3,x2
ST #v4,y2
SSBX FRCT ；准备小数乘法，FRCT=1
LD x2,16,A ; 将x2加载到AH
MPYA y2 ；x2*y2 B,and y2 T STH B,z4 ；结果放到z4单元
例2：对数组x[8]={0,1,2,3,4,5,6,7}进行初始化
.bss x,8
.data
Table: .word 0,1,2,3,4,5,6,7
.text
Start: STM #x,AR5
RPT #7
MVPD table,*AR5+
…
例3：计算y =
.bss x,10
STM #x,AR1
STM #9,AR2
LD #0,A
LOOP: ADD *AR1+,A
BANZ LOOP,*AR2-
例4：对数据x[8]中的每个元素加1
.bss x,8
Begin: LD #1,16,B
STM #7,BRC
STM #x,AR4
RPTB next-1
ADD *AR4,16,B,A
STH A,*AR4+
next: LD #0,B
…
例5：求解.其中数据均为小数，且a1=0.3 a2=0.2 a3=-0.4,a4=0.1,x1=0.6,x2=0.5,x3=-0.1 x4=-0.2 .bss a,4
.bss x,4
.data
table: .word 3*32768/10
.word 2*32768/10
.word -4*32768/10
.word 1*32768/10
.word 6*32768/10
.word 5*32768/10
.word -1*32768/10
.word -2*32768/10
.text
Start: SSBX FRCT
STM #a,AR4
RPT #7
MVPD table,*AR4+
STM #x,AR5
STM #a,AR6
RPTZ A,#3
MAC *AR5+,*AR6+,A。