dsp原理及应用 (修订版)邹彦

第一章：

1、数字信号处理的实现方法一般有哪几种？

答：数字信号处理的实现是用硬件软件或软硬结合的方法来实现各种算法。

(1) 在通用的计算机上用软件实现；(2) 在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现；

(3)用通用的单片机实现，这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理，如数字控制；(4)用通用的可编程DSP芯片实现。与单片机相比，DSP芯片具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法；(5)用专用的DSP芯片实现。在一些特殊的场合，要求的信号处理速度极高，用通用DSP芯片很难实现（6）用基于通用dsp核的asic芯片实现。

2、简单的叙述一下dsp芯片的发展概况？

答：第一阶段，DSP的雏形阶段（1980年前后）。代表产品：S2811。主要用途：军事或航空航天部门。第二阶段，DSP的成熟阶段（1990年前后）。代表产品：TI公司的TMS320C20主要用途：通信、计算机领域。第三阶段，DSP的完善阶段（2000年以后）。代表产品：TI公司的TMS320C54主要用途：各个行业领域。

3、可编程dsp芯片有哪些特点？

答：1、采用哈佛结构（1）冯。诺依曼结构，（2）哈佛结构（3）改进型哈佛结构2、采用多总线结构3.采用流水线技术4、配有专用的硬件乘法-累加器5、具有特殊的dsp指令6、快速的指令周期7、硬件配置强8、支持多处理器结构9、省电管理和低功耗

4、什么是哈佛结构和冯。诺依曼结构？它们有什么区别？

答：哈佛结构：该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，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。冯。诺依曼结构：该结构采用单存储空间，即程序指令和数据共用一个存储空间，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。当进行高速运算时，不但不能同时进行取指令和取操作数，而且还会造成数据传输通道的瓶颈现象，其工作速度较慢。区别：哈佛：该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，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。冯：当进行高速运算时，不但不能同时进行取指令和取操作数，而且还会造成数据传输通道的瓶颈现象，其工作速度较慢。

5、什么是流水线技术？

答：每条指令可通过片内多功能单元完成取指、译码、取操作数和执行等多个步骤，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。利用这种流水线结构，加上执行重复操作，就能保证在单指令周期内完成数字信号处理中用得最多的乘法-累加运算。（图）

6、什么是定点dsp芯片和浮点dsp芯片？它们各有什么优缺点？

答：若数据以定点格式工作的称为定点DSP芯片。若数据以浮点格式工作的称为浮点DSP 芯片。定点dsp芯片优缺点：大多数定点dsp芯片称为定点dsp芯片，浮点dsp芯片优缺点：不同的浮点DSP芯片所采用的浮点格式有所不同，有的DSP芯片采用自定义的浮点格式，有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式。

7、dsp技术的发展趋势主要体现在什么方面？

答：（1）DSP的内核结构将进一步改善（2）DSP 和微处理器的融合（3）DSP 和高档CPU的融合（4）DSP 和SOC的融合（5）DSP 和FPGA的融合（6）实时操作系统RTOS 与DSP的结合（7）DSP的并行处理结构（8）功耗越来越低

8、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；

9、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。（图）

10、dsp系统有哪些特点？

答：（1）接口方便（2）编程方便（3）具有高速性（4）稳定性好（5）精度高（6）可重复性好（7）集成方便

11、在进行dsp系统设计时，应如何选择合理的dsp芯片？

答：1、dsp的运算速度2、dsp芯片价格3、dsp芯片运算精度4、dsp芯片的硬件资源5、dsp芯片的开发工具6、dsp芯片的功耗7、其他因素。

第二章

1、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

2、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。

3、处理器工作方式状态寄存器PMST中的MP/MC、OVL Y 和DROM三个状态位对C54x 的存储空间结构各有何影响？

当OVL Y= 0时，程序存储空间不使用内部RAM。当OVL Y= 1时，程序存储空间使用内部RAM。内部RAM同时被映射到程序存储空间和数据存储空间。当MP/ MC=0时，4000H~EFFFH程序存储空间定义为外部存储器；F000H~FEFFH程序存储空间定义为内部ROM；当MP/ MC=1时，4000H~FFFFH程序存储空间定义为外部存储。DROM=0：0000H~3FFFH——内部RAM；4000H~FFFFH——外部存储器；DROM=1：0000H~3FFFH——内部RAM；4000H~EFFFH——外部存储器；F000H~FEFFH——片内ROM；FF00H~FFFFH——保留。

4 、TMS320C54x芯片的片内外设主要包括哪些电路？

①通用I/O引脚②定时器③时钟发生器④主机接口HPI⑤串行通信接口⑥软件可编程等待状态发生器⑦可编程分区转换逻辑

5、TMS320C54x芯片的流水线操作共有多少个操作阶段？每个阶段执行什么任务？完成一条指令都需要哪些操作周期？

六个操作阶段:①预取指P;将PC中的内容加载PAB ②取指F;将读取到的指令字加载PB ③译码D;若需要，数据1读地址加载DAB；若需要，数据2读地址加载CAB；修正辅助寄存器和堆栈指针④寻址A;数据1加载DB；数据2加载CB；若需要，数据3写地址加载EAB⑤读数R;数据1加载DB；数据2加载CB；若需要，数据3写地址加载EAB；⑥