《数字信号处理与DSP器件》作业及参考答案

《数字信号处理与DSP器件》作业及参考答案

丁喜冬

中山大学物理科学与工程技术学院

第1章概述

思考题

1, P12: 1，2，3, 7，9，11。

2, 查看TI公司网站，找出3～4种该公司目前主推的DSP芯片的型号和价格，下载datasheet。

参考答案：

1、DSP算法的实现方法主要有哪些？

答：

（1）在通用的计算机（如PC）上涌软件（如C语言）实现。

（2）在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现。

（3）用通用的单片机（如MCS-51、MSP430系列等）实现。

（4）用通用的可编程DSP芯片实现。

（5）用专用的DSP芯片实现。

2、简述DSP应用系统的典型构成和特点。

答：DSP应用系统的典型构成如下所示：

3、简述DSP应用系统的一般设计过程。

答：定义系统性能指标→采用高级语言进行性能模拟→设计实时DSP应用系统→借助开发工具进行软硬件调试→系统集成与独立系统运行。

7、什么是定点DSP芯片和浮点DSP芯片？各有什么优缺点？

答：定点DSP芯片：数据以定点格式工作的DSP芯片。动态范围大，精度高，字长为32位（可扩至40），程序开发周期短；但功耗高，速度慢，价格高。

浮点DSP芯片：数据以浮点格式工作的DSP芯片。功耗低，速度快，价格低；但动态范围小，精度低，字长为16位，程序开发周期长。

9、TMS32VC5416-160工作在160MHz时的指令周期是多少ns?它的运算速度是多少MIPS？答：当工作在100MHz时，其指令周期和运算速度又是多少？

在160MHz时的指令周期是6.25ns，运算速度是160MIPS；在100MHz时的指令周期是10ns，运算速度是100MIPS。

11、写出以下缩写词的中英文全称：DSP、TI、MAC、MIPS、MOPS、MFLOPS、BOPS、DIP、PGA、PLCC、PQFP、PWM

答：

PGA、PLCC、PQFP、PWM。

DSP：Digital Signal Processing 数字信号处理

TI：Texas Instruments 德州仪器

MAC：Multiplier and Accumulator 乘累加单元

MIPS：Million Instructions Per Second每秒执行百万条指令

MOPS：Million Operations Per Second每秒执行百万次操作

MFLOPS：Million Floating-point Operations Per Second每秒执行百万次浮点操作BOPS：Billion Operations Per Second每秒执行十亿次操作

DIP：Dual In-line Package 双列直插式封装

PGA：Pin Grid Array 直插式封装

PLCC：Plastic Leaded Chip Carrier带引线的塑料芯片载体

PQFP：Plastic Quad Flat Pack 塑料扁平方形封装

PWM：Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制

二, TI公司目前主推的DSP芯片的型号和价格:

答：TI公司现在主要推出三个系列的dsp芯片，其分为

从各系列芯片的数量来看，C6000高性能dsp仍然是当下主流dsp。

C6000 High Performance Multicore

主推：TMS320C6670 价格：$160.00/ku

C6000 High Performance DSP

主推：TMS320C6671 价格: $79.00/ku

C5000 Ultra Low Power DSP

主推：TMS320C5504 价格：$4.95/ku

第2章 dsp芯片的基本结构和特征

思考题

1,P42: 1, 3，6，7，9，10，11。

2, 阅读DSP芯片（TMS320C5416）数据手册，列出其主要性能指标和片内资源。

参考答案：

1、DSP芯片的典型结构是怎样的？

答：DSP芯片的基本结构大致可以分为CPU、总线、存储器以及集成外设与专用硬件电路等部分。CPU主要包括算术逻辑单元（ALU）、累加器（ACC）、乘累加单元（MAC）、移位寄存器和寻址单元等。存储器包括片内ROM、Flash、单访问RAM（SARAM）、双访问RAM（DARAM）等。集成外设与专用硬件电路包括片内各种类型的串行接口、主机接口、定时器、时钟发生器、锁相环以及各种控制电路。总线在CPU与存储器、集成外设和专用硬件电路等部分直接传送指令和数据，起到桥梁的作用。

3、什么是冯●诺依曼结构和哈佛结构？两者有什么区别？

答：冯●诺依曼结构:程序指令与数据指令共享同一个存储空间,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，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。与之对应，系统中设置了程序总线和数据总线两条总线，是数据的吞吐率提高了一倍。

区别：前者便于硬件实现和管理，但数据传输效率不高；后者程序和数据存储器在两个分开的空间中，取指和执行能完全重叠执行，效率增高。

6、HPI口的特点是什么？

答：特点：接口所需外围硬件很少；HPI单元允许芯片直接利用一个或两个数据选通信号、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微控制单元MCU上；主机和DSP可独立地对HPI接口操作；主机和DSP握手可通过中断方式来完成；主机还可以通过HPI接口装载DSP应用程序、接收DSP运行结果或诊断DSP运行状态。

7、标准同步串行口应包括哪些基本信号？

答：基本信号：数据时钟CLK、帧同步FS、数据接收DR和数据发送DX。

9、TI公司的定点DSP芯片有哪些？各有什么特点？

答：TI的定点DSP芯片有：TMS320C1x、TMS320C2x、TMS320C5x、TMS320C2xx、TMS320C54x、TMS320C62xx/C64xx等。

特点：（1）TMS320C1x、TMS320C2x、TMS320C5x是TI公司早期生产的DSP芯片。

（2）TMS320C2000系列：处理能力强；片内具有较大的Flash存储器；功耗低；资源配置灵活。

（3）TMS320C5000系列：运算速度快；优化的CPU结构；低功耗方式；智能外设。

（4）TMS320C62x/C64x：运行速度快；芯片内部集成了相互高度正交的2个乘法器和6个算术运算单元；指令集不同；大容量的片内存储器和大范围的寻址能力；低廉的使用成本。