DSP详细版简答题

详细版

1.数字信号处理算法一般的实现方法有哪些？（详见课本P2）

(1)在通用的微机上用软件实现。这种方法速度慢，不便于实时完成，适于教学与仿真研究，如MATLAB几乎可以实现所有数字信

号处理算法的仿真。

(2)利用特殊用途的DSP芯片来实现。如用于FFT运算，FIR滤波的专用芯片，其特点是速度快，可用于速度高、实时处理的场合，

缺点是灵活性差。

(3)利用专门用于信号处理的通用DSP芯片来实现。通用DSP芯片以高速计算为目标进行芯片设计，如采用改进的哈佛结构、内部

有硬件乘法器、使用流水线结构、具有良好的并行性，并具有专门适于数字信号处理的指令，既具有灵活性，又具有一定的处理能力和处理速度。DSP芯片的问世及飞速发展，为数字信号技术应用于工程实际提供了可能。

(4)用FPGA/CPLD用户可编程器件来实现。和使用专用DSP芯片一样，该方法也是利用硬件完成数字信号处理，其特点是速度快，

但无软件可编程能力、无自适应信号处理能力，只适用于某单一运算。

关于什么是FPGA？FPGA(Field Programmable Gate Array)即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的使用非常灵活，同一片FPGA通过不同的编程数据可以产生不同的电路功能。FPGA在通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等众多领域得到了广泛应用。随着功耗和成本的进一步降低，FPGA还将进入更多的应用领域。

2.什么是可编程DSP芯片？它有什么特点？

采用FPGA实现的DSP可以并行或顺序工作。在并行工作方面，FPGA与ASIC 相当，优于DSP处理器。而在顺序执行方面，FPGA 也优于DSP处理器,因为FPGA中可以使用各种状态机或使用嵌入式微处理器来完成，且每一顺序工作的时钟周期中都能同时并行完成许多执行。就灵活性而言，FPGA的灵活性远胜于ASIC和DSP处理器。

3.冯〃诺依曼结构和哈佛结构有什么不同？

冯.诺依曼结构，其程序代码和数据共用一个公共存储空间，单一的地址总线和数据总线。

哈佛结构，将程序代码和数据的存储空间分开，各有自己独立的地址总线和数据总线。

显然，采用哈佛结构的好处是可以并行地进行指令和数据的处理，从而大大提高数字信号处理器的运算速度。

4.设计DSP应用系统时，如何选择合适的芯片？（详见附加文档）

DSP芯片的选择应根据实际的应用系统需要而确定。一般来说，选择DSP芯片时应考虑到如下诸多因素。

运算量大小

1．DSP芯片的运算速度。运算速度是DSP芯片的一个最重要的性能指标，也是选择DSP芯

片时所需要考虑的一个主要因素。DSP芯片的运算速度可以用以下几种性能指标来衡量：

(1) 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

(2) MAC时间：即一次乘法加上一次加法的时间。

(3) FFT执行时间：即运行一个N点FFT程序所需的时间。由于FFT运算涉及的运算在数字信号处理中很有代表性，因此FFT运算时间常作为衡量DSP芯片运算能力的一个指标；

(4) MIPS：即每秒执行百万条指令。

(5) MOPS：即每秒执行百万次操作。

(6) MFLOPS：即每秒执行百万次浮点操作。

(7) BOPS：即每秒执行十亿次操作。如TMS320C80的处理能力为2 BOPS。

2．DSP芯片的价格。DSP芯片的价格也是选择DSP芯片所需考虑的一个重要因素。如果采

用价格昂贵的DSP芯片，即使性能再高，其应用范围肯定会受到一定的限制，尤其是民用

产品。因此根据实际系统的应用情况，需确定一个价格适中的DSP芯片。

3．DSP芯片的硬件资源。不同的DSP芯片所提供的硬件资源是不相同的，如片内RAM、RO

M的数量，外部可扩展的程序和数据空间，总线接口，I/O接口等。即使是同一系列的DS

P芯片（如TI的TMS320C54X系列），系列中不同DSP芯片也具有不同的内部硬件资源，可

以适应不同的需要。

4．DSP芯片的运算精度。5．DSP芯片的开发工具。在选择DSP芯片的同时必

须注意其开发工具的支持情况，包括软件和硬件的开发工具。

6．DSP芯片的功耗。目前，3.3V供电的低功耗高速DSP芯片已大量使用。

7．其他。除了上述因素外，选择DSP芯片还应考虑到封装的形式、质量标准、供货情况

、生命周期等。

在上述诸多因素中，一般而言，定点DSP芯片的价格较便宜，功耗较低，但运算精度稍低

。而浮点DSP芯片的优点是运算精度高，且C语言编程调试方便，但价格稍贵，功耗也较

大。例如TI的TMS320C2XX/C54X系列属于定点DSP芯片，低功耗和低成本是其主要的特点

。而TMS320C3X/C4X/C67X属于浮点DSP芯片，运算精度高，用C语言编程方便，开发周期

短，但同时其价格和功耗也相对较高。

5.简述设计DSP应用系统的一般设计过程。（详见附加文档）

(1)首先必须根据应用系统的目标确定系统的性能指标、信号处理的要求。

(2)第二步是根据系统的要求进行高级语言的模拟。在这一步确定最佳的处理方法，即数字信号处理的算法（Algorithm），因此这一

步也称算法模拟阶段。

(3)接下来就可以设计实时DSP系统，实时DSP系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。

硬件设计首先要根据系统要求选择合适的DSP芯片。然后设计DSP芯片的外围电路及其他电路。软件设计和编程主要根据系统要求和所选的DSP芯片编写相应的DSP汇编程序，常常采用高级语言和汇编语言的混合编程方法，采用这种方法，既可缩短软件开发的周期，提高程序的可读性和可移植性，又能满足系统实时运算的要求。

(4)DSP硬件和软件设计完成后，就需要进行硬件和软件的调试。软件的调试一般借助于DSP开发工具，硬件调试一般采用硬件仿

真器进行调试。

(5)将软件脱离开发系统而直接在应用系统上运行。反复进行改进以满足实现的要求。

6.开发DSP应用系统时，一般需要哪些硬、软件工具？

软件仿真器(Simulator)，硬件在线仿真器（XDS Emulator）。Code Compser Studio(简称CCS)，是TI公司为TMS320系列DSP软件开发推出的集成开发环境。

7.TI公司TMS320DSP芯片有哪三个主要系列？各系列的应用特点是什么？（详见PPT，附加文档）

答：目前，TI公司在市场上主要有三大系列产品：TMS320C2000系列，TMS320C5000系列和TMS320C6000系列

（1）TMS320C2000系列，最先进的控制功能的DSP，主要应用于数字控制、运动控制，特点：

●超过400 MIPS 的DSP 控制器

●软件兼容目前主导的控制DSP C24x TM

（2）TMS320C5000系列，高速低功耗的DSP ，主要应用于低功耗、手持设备、无线终端应用，特点：

●内核功耗0.05 mW/MIPS, 该功耗大概目前工业主导低功耗DSP产品的1/6

●软件兼用最为流行的C54x™ DSP

（3）TMS320C6000系列，最高性能的开发平台，主要应用于高性能、多功能、复杂应用领域，特点：