11、数字信号处理相对于模拟信号处理,具有哪些优势答:可控性强,稳定性高,精度高,抗干扰性能强,实现自适应性,数据压缩,大规模集成但是模拟信号处理不可替代:自然界的信号绝大多数都是模拟信号,模拟信号处理系统从根本上说是实时的,射频(RF)信号的处理要由模拟系统来完成2、实现数字信号处理的方法有哪几种,各有什么优缺点a.通用微计算机:这种方法缺点是速度太慢,不能用于实时系统,只能用于仿真研究b.加速处理模块:在通用微机内部加入专用的加速处理模块,微机作为系统控制使用缺点是不适合嵌入式应用 c.单片机(MCS51):单片机采用的是冯•诺依曼总线结构,用它构成的系统比较复杂,尤其是乘法运算速度慢,在运算量大的实时控制系统中很难有所作为d.专用 DSP 芯片:一般速度较快,但是灵活性较差,而且开发工具不完善 e.可编程 FPGA 器件:这种实现方法具有通用性、并行性,一般作为 DSP 芯片的协处理器f.通用可编程 DSP 芯片:通用可编程 DSP 芯片有着更适合于数字信号处理的硬件特点和指令系统,而且其性价比随着微电子的发展不断提高,非常适合实现性要求高的应用领域3、DSP 系 统典型数据处理方式有哪几种,各有何特点A.数据流处理(Stream Processing):优点:其结果是随时更新的。
输出样本和其影响的输出结果之间的时延达到理论的最小值缺点:要求处理器的速度必须足够高,能在下一个样本到达之前完成所有计算B.块处理(Block Processing):优点:减少频繁读写存储器所带来的额外开销,获得较高处理效率;可以使用较低速度的处理器缺点:时延以及足够的存储空间C. 矢量处理(Vector Processing):同时处理多路输入/输出信号的方法,称为矢量处理技术可以采样数据流技术,也可以使用块处理技术矢量处理时处理来自多路输入信号的多个同时到达的样本矢量处理的各路输入数据可以是相关的,也可以是无关的通常情况下,矢量处理用来计算两个信号之间的相关程度4、简要叙述冯.诺依曼结构和哈佛结构两种总线结构的特点和适用领域冯•诺依曼总线结构:统一的程序和数据空间,共享的程序和数据总线统一的编址依靠指令计数器提供的地址来区分指令与地址由于总线的限制,微处理器执行指令时,取指与存取操作数共享内部总线,因而指令只能串行执行显然不适合具有高实时性要求的数字信号处理技术哈佛总线结构:程序总线和数据总线是分离的,它使得程序和数据具有独立的存储空间虽然使 DSPs 结构变得复杂,但是由于可以同时对数据和程序进行寻址,同时取指与取操作数,大大的提高了数据处理能力,非常适合实时的数字信号处理。
2TI 公司在其基础上,对哈佛结构做了改进,在数据总线和程序总线之间添加了局部的交叉连接这一改进允许数据存放在程序存储器中,并被算术运算指令之间使用,增强了芯片的灵活性5、为什么不能单纯的只用高级语言来编写 DSP 程序,而需要结合汇编语言之所以不能单纯地只用高级语言来编写 DSP 程序,有两个主要的原因首先,以 c 语言为代表的广泛使用的高级语言,并不适合用来描述 DSP 的算法其次,传统的 DSP 的结构,如多个存储器空间、多组总线、不规则的指令集以及高度专门化的硬件等,都使高级语言编译器编译效率的提高变得非常困难确实可以用编译器将 c 原代码编译成为 DSP 的汇编代码,但为了保证程序的高效性,程序员就必须对最关键的部分用汇编语言作优化6、衡量 DSP 运算速度的指标主要有哪些,简要说明指令周期,FFT 执行时间,MACS(乘加次数每秒) ,MIPS(百万指令每秒) ,MOPS(百万操作每秒) ,MFLOPS(百万浮点操作每秒)7、TMS320C2000 系列 DSP 的中央算术逻辑部分主要包括哪几部分,简要说明中央算术逻辑部分主要包括中央算术逻辑单元、累加器、输出数据定标移位器3 部分。
中央算术逻辑单元 CALU:功能:进行各种算术逻辑运算,包括 16 位加减、布尔逻辑操作、位测试、移动和循环特点:大部分运算只需一个时钟周期累加器 ACC:功能:存放 CALU 的操作结果,并可对其进行单比特移动或循环将结果输出到中央算术单元或输出数据定标移位器输出数据定标移位器:功能:将累加器的 32 位值进行左移 0~7 位,然后将移位器中的高位字(用 SACH 指令)或低位字(用 SACL 指令)保存到数据存储器,而累加器的内容保持为移位前的值不变移位方法:均左移,移位时高位丢失,低位补 08、TMS320C2000 系列 DSP 器件内部有哪些 16 位总线,简要说明TMS320C2000 器件内部有 6 条 16 位总线 PAB:程序地址总线,提供读写程序存储器地址 PRDB:程序读总线,将指令代码、立即数和表信息从程序存储器传送到CPU DRAB:数据读地址总线,提供读数据存储器的地址 DWAB:数据写地址总线,提供写数据存储器的地址 DRDB:数据读总线,将数据从数据存储器传送到中央算术逻辑单单元(CALU)和辅助寄存器算术单元(ALAU) DWEB:数据写总线,将数据写入程序存储器和数据存储器9、C2000 系列 DSP 的 总线结构有何特点? 举例说明3C2000 总线结构特点如下:(1)采用各自独立的数据地址总线分别用于数据读(DBAB)和数据写(DWAB),因此CPU 的读写可在一个周期内进行;(2)独立的程序空间和数据空间允许 CPU 同时访问程序指令和数据。
例如,在对数据进行乘法运算时,先前的乘积可以与累加器相加,同时还可以产生出一个新的地址这种并行机制可以支持一组算术、逻辑和位管理操作,这些操作均可以在一个机器周期内完成10、TMS320C2000 系列 DSP 器件的程序地址产生有哪几种方法,简要说明TMS320C2000 芯片的程序地址产生逻辑使用以下硬件:(1)程序计数器 PC:在取指令时,16 位的程序计数器 PC 对内部和外部存储器寻址;(2)程序地址寄存器 PAR:16 位的程序地址寄存器驱动程序地址总线 PAB,提供程序的读、写地址;(3)堆栈:16 位宽、8 级深度的硬件堆栈,最多可返回 8 个返回地址;(4)微堆栈 MSTACK:有时程序地址产生逻辑使用这个 16 位宽、1 级深度的堆栈保存一个返回地址;(5)重复计数器 RPTC:16 位宽的 RPTC 与重复指令一起,用来确定 RPT 后面一条指令重复执行次数11、TMS320C2000 系列 DSP 的内部存储器有哪些类型,各有什么特点?1) 片内双访问存储器—DARAM:每个时钟周期可以被访问两次的存储器它主要配置为数据存储器,也可以配置为程序存储器2) 片内单访问程序/数据存储器—SARAM:每个时钟周期仅能访问一次的存储器。
根据器件不同,可由软件或硬件配置为为外部存储器或内部存储器3) 掩膜型片内存储器—ROM:有些 C2000 器件片内有掩膜型 ROM 作为程序存储器复位时可选中从该 ROM 读取程序执行4) 闪速存储器—FLASH:电可擦除与编程的非易失性存储器复位时可选中从该 FLASH 读取程序执行12、TMS320C2000 系列 DSP 具有哪几种可独立选择的空间,简要说明每个 TMS320C2000 器件都有 4 种可独立选择的空间:(1) 64K 字的程序存储空间,存放要执行的指令以及程序执行时的数据;(2) 64K 字的局部数据存储器空间,存放指令使用的数据;(3) 32K 字的全局数据存储空间(通过扩展得到) ,用来存放与其他处理器共用的数据;(4) 64K 字的 I/O 空间,用于与外部设备接口和片内外设寄存器413、TMS320C2000 系列 DSP 的内部总线具有什么特点?内部总线:TMS320C2000 的设计以改进的哈佛结构为基础,存储空间可由 3 组 16 位的并行总线访问:程序地址总线 PAB,数据读地址总线 DRAB,数据写地址总线DWAB由于这 3 组总线的操作是独立的,因此可以同时访问程序空间和数据空间,即在给定的机器周期内,中央算术逻辑单元 CALU 可以执行 3 种存储器操作。
14、引导加载程序的作用是什么?简要说明引导加载程序的作用就是在复位时,把用户程序从外部的 8 位引导到内部的 16位 RAM 中(用两片 8 位的 RAM 可构成一片 16 位的 RAM)利用引导程序可将用户价格低有易于使用的 8 位 EPROM 用于 16 位的 C2000 器件的 RAM 中15、简要说明 TMS320C2000 系列 DSP 定时器的基本工作原理与工作过程C20x 片内具有一个 4bit 预定标计数器,该定时器是一个倒计数计数器,由特定的状态位实现停止、重启动、重设置、或禁止,可用来产生周期性的 CPU 中断工作原理(1) 在每个 CLKOUT1 脉冲后 PSC 减 1,一直减到 0;(2) 在下一个 CLKOUT1 周期,TDDR 将新的除数值装载到 PSC,并使 TIM 减 1;(3) 重复(1)、(2)操作,即 PSC 每次减到 0 后,TIM 进行一次减 1 操作,自到TIM 减为 0;(4) 在下一个 CLKOUT1 周期,将定时器中断(TINT)送到 CPU 和 TOUT 引脚同时TIM 装载来自 PRD 的新的定时计数器值,并使 PSC 再次减 1。
每经过(TDDR+1)个 CLKOUT1 周期,TIM 减 1当 PRD、TDDR 或两者都不为零时,定时器中断频率为:16、TMS320C2000 系列 DSP 的同步串行接口具有哪些性能?同步串行口可以与串行设备(如编码器、译码器、串行 AD 转换器)直接通信,也可用于在多处理器系统中处理器之间的通信A 同步串行口提供以下性能:2 个 4 级 FIFO 缓冲器,通过 FIFO 缓冲器产生中断:FIFO 的使用,减少了数据发送和接收时 CPU 的开销B 多种操作速度:采用内部时钟时,发送和接收的最大传送速率为 CPU 时钟的2 分频,也即 CLKOUT1 频率20MHz 器件最大速率为 10Mbit/sC 突发和连续工作模式:这两种操作模式适合了多数具有规定标准的同步串行数据器件18、链接器的主要功能包括哪些?简要说明链接器主要功能包括:• 定义一个与目标系统存储器一致的存储器模块;• 组合目标文件块;)1)(1(PRDTffclkout1TIN5• 定位程序段到目标系统存储器的特定区域,赋予它们最后的地址;• 定义和重新定义全局符号以赋予它们特定的值;• 处理输入文件之间未定义的外部符号。
19、代码调试工具的作用是什么?包括哪些?代码调试工具的作用是:将代码产生工具输出的可执行文件*.out,通过调试器接口把它加载到 TI 的系统集成与代码调试工具或用户系统上进行调试这些调试工具包括:C 或汇编语言源码调试器;初学者工具 DSK;软件模拟器;评价模块 EVM;软件开发系统 SWDS;硬件仿真器 XDS20、简要叙述边界扫描技术(JTAG)的特点边界扫描技术(JATG,Joint Test Advisory Group)是一种不需要测试设备的电子系统测试技术,不仅可以测试集成芯片或印刷电路板 PCB 的逻辑行为和功能,还可以测试芯片器件之间、PCB 之间的连接故障,目前已经成为现代数字电路系统可测试性设计的基本技术21、什么是公共目标文件格式(COFF)?具有什么特点?TI 公司新的汇编器和链接器创建的目标文件采用一种称为 COFF(Common Object File Format)采用这种目标文件格式更利于模块化编程,并为管理代码段和目标系统存储器提供了更强有力和更加灵活的方法基于 COFF 格式编写的汇编程序或高级语言程序,不必为程序代码或变量指定目标地址,这为程序编写和程序移植提供了极大的方便。
22、用 Q12 法完成以下数据的转换,求出 X。