DSP原理与应用课程作业

会计学1DSP原理与应用课程作业1.3简述DSP应用系统的一般设计过程答：确定系统性能指标

核心算法模拟和验证

选择DSP芯片及其他系统组件

软件设计和调试

硬件设计和调试

系统测试。集成2第1页/共50页第1次作业2.1TMS320C55xDSP有哪些特性？答：TMS320C55xDSP主要特性如下所示先进的多总线结构40位算术逻辑运算单元(ALU)，能够进行高精度的算术和逻辑操作。16位辅助ALU单元，能够和主ALU并行进行简单的算术运算。两个17位×17位的MAC(MultiplyandAccumulate)单元，能够在单周期内执行两组惩罚与加法操作64字节的指令缓冲队列，能够用作程序Cache，高效完成块重复操作3第2页/共50页4个40位的累加器，能够存储计算结果，减少对存储器的方问8个增强的辅助寄存器，可用作数据寻址。4个暂存数据寄存器满足数据处理的要求。循环寻址，最多支持5个循环缓冲单指令重复、块重复操作支持。源代码全兼容所有的TMS329C54x器件。4第3页/共50页第1次作业2.2简述TMS320C55xDSP的CPU的组成？请写出C55x所包含的累加器，并回答累加器有多少位？答：TMS320C55xDSP的CPU主要由内部地址总线和数据总线、存储器接口单元、指令缓冲单元(IUnit)、程序流单元(PUnit)组成。C55x包含4个累加器，分别是AC0，AC1，AC2，AC3累加器有40位。5第4页/共50页2.3C55x支持多少个中断？如果需要使能TMS320VC5509A的INT1，IER0或IER1及INTM的值分别应为多少？答：C55x支持32个中断。如果需要使能TMS320C5509A的INT1，IER1的第0位必须为1.INTM的值应为0(全局使能)。6第5页/共50页第1次作业2.4TMS320C55xDSP提供了一个统一的数据/程序空间，其寻址空间为多大？当CPU从程序空间读取程序代码时，使用多少位地址？程序空间字节地址范围是多少？当CPU访问数据空间时，使用多少位地址？数据空间字地址范围是多少？一个字有多少位？答：TMS320C55xDSP提供了一个统一的数据/程序空间的寻址空间为16MB(16兆字节)或8MW(8兆字)。当CPU从程序空间读取程序代码时，使用24位地址。程序空间字节地址范围是0x000000-0xFFFFFF

当CPU访问数据空间时，使用23位地址。

数据空间字地址范围是0x000000-0xFFFFFF。

一个字(word)为16位。7第6页/共50页第1次作业2.5TMS320VC5509A片内存储器DARAM字地址范围是多少？DARAM的大小为多少？存储器映射寄存器位于什么地方？有多大？

映射的地址可以定位程序的代码和数据吗？答：TMS320VC5509A片内存储器DARAM字地址范围是0x000000~0x007FFF。DARAM的大小为64KB。存储器映射寄存器位于数据空间的最前面的96个地址(0x000000-0x00005F字地址)，大小为96个字或192个字节。映射的地址不能定位程序的代码和数据8第7页/共50页第2次作业2.6ICETEK-VC5509-A评估板上字节地址起止范围为0x048000－0x04FFFF对应的哪种存储器？这段存储空间有多大？外扩寄存器地址0x400001(字地址)对应的哪个CE空间？答：这段地址对应的存储器为SDRAM。这段存储空间的大小32KB。外扩存储器地址0x400001(字地址)对应的CE2空间。9第8页/共50页第2次作业3.1CCS软件开发工具有哪些功能？答：CCS软件开发工具具有：集成开发环境(软件仿真和硬件仿真)工程管理器和代码编辑器代码产生工具代码调试工具代码分析工具(Profiler的使用)10第9页/共50页第2次作业3.2何谓DSK，EVM？答：DSK：DSP初学者套件（DSPStarterKit）DSK是TI公司提供给初学者进行DSP编程学习的一套廉价的实时软件调试工具(包括CCS限定版和DSK板)。TMS320C55xLow-PowerOptimizationDSPStarterKit(DSK)TMS320C5509(U.Soartnumber)495SU.STMS320C55xTMDSPStarterKit(DSK),TMS320C5510DSPbased395SU.SEVM:评估模板(EvaluationModule)评估模板是一种低成本的开发板，在EVM板上一般配置了一定数量的硬件资源，可用来进行DSP芯片评价、性能评估和有限的系统调试11第10页/共50页第2次作业3.3CCS的Simulator和Emulator有何区别，在哪些情况下合适使用Simulator调试程序，哪些情况下必须使用Emulator调试程序。答：CCS程序的仿真有两种模式：软件仿真(Simulator)和硬件仿真(Emulator).CCS的Simulator是指CCS工作在纯软件仿真环境中，就是由软件在PC机内存中构造一个虚拟的DSP环境，可以调试、运行程序。但一般软件无法构造DSP中的外设，所以软件仿真通常用于调试纯软件的算法和进行效率分析等。软件仿真无需目标板和仿真器等硬件就可以开始软件编程，缺点是仿真速度慢而且无法仿真某些外设的功能。12第11页/共50页第2次作业硬件仿真需要用户具备目标板，如TI的DSK、EVM及用户设计的系统板，仿真程序会利用开发系统将代码下载到DSP芯片中。程序在目标板中运行，仿真软件只是将结果读出来显示。目标板一般是通过XDS510开发系统与主机相连。硬件仿真的优点是仿真速度快，仿真结果与系统实际一致。有并口、ISA、PCI和USB仿真器。现TI新推出告诉XDS560开发系统。在外设程序调试及系统程序联调时需使用硬件仿真。13第12页/共50页第2次作业3.4简述采用CCS及DSP系统开发DSP程序的主要步骤(包括软件仿真Simulator和硬件仿真Emulator)。答：1.创建新的工程文件。2.创建、编写源代码文件(包括.c、.asm、.h等源文件)和链接器命令文件(.cmd)。3.将工程文件中应包含.c和.asm源代码文件、链接器命令文件、库文件(.lib)添加到工程中。4.编译产生库文件(.lib)和可执行程序(.out)。（通常1---4步Simulator）5.加载和运行可执行程序。调试代码，修改程序错误，重新编译产生、加载和运行科执行程序(.out)-算法软件（通常先Simulator，然后Emulator）-驱动软件（通常Emulator，需连接DSP硬件系统）14第13页/共50页第3次作业3.5在本章课上讲解的图形显示示例的输入窗口“GraphPropertyDialog”对话框为什么要对图形的标题、起始地址、缓冲区大小、显示数据大小、DSP数据类型、自动标尺属性及最大Y值作如下更改？GraphTitle:InputStartAddress:inp_bufferAcquisitionBufferSize:100DisplayDataSize:100DSPDataType:16-bitsignedintegerAutoscale:OffMaximumY-value:100015第14页/共50页第3次作业GraphTitle:Input给输入数据图形显示窗口命名为“Input”，有助于区分多个同时打开的窗口。StartAddresss：inp_buffer显示由文件的输入/输出从sine.dat文件读入到inp_buffer指针内正弦曲线数据AcquisitionBufferSize：100获取的缓冲个数为100.DisplayDataSize：100显示数据个数为100.16第15页/共50页DSPDataType：16-bitsignedinteger应与待显示数据类型一致，输入正弦波数据位16比特有符号的整数。Autoscale：Off缺省为On，纵轴的最大值就是所显示数据的最大值。为比较处理前后的幅值的放大，将自动标尺关闭。MaximumY-value：1000将最大Y值设置为1000.输入正弦曲线最大值为99，最大放大倍数为10，最大Y值1000能显示放大后曲线所有的点。17第16页/共50页3.6给出CCS提供的代码分析工具Profiler各项统计数据的含义？答：CodeSize代码长度Incl./Excl.Count命中次数Incl./Excl.Maximum最大时钟周期数Incl./Excl.Minimum最小时钟周期数Incl./Excl.Average平均时钟周期数以Incl.为前缀的统计信息表示将剖析区域的子程序调用计算在内。以Excl.为前缀的统计信息表示将剖析区域的子程序调用排除在外。18第17页/共50页第3次作业4.1TMS320C55xDSP支持哪3种类型的寻址方式？它们是如何寻址的？答：TMS320C55xDSP支持的3种类型的寻址方式分别是绝对寻址方式、直接寻址方式、间接寻址方式。绝对寻址方式：指令里有一个地址的全部或比分，之时目的地址。直接寻址方式：使用偏移地址指示目的地址。间接寻址方式：使用指针指示目的地址。19第18页/共50页第3次作业4.2设指令执行前DPH=3,DP=.dp=0x2000,XAR0=0x32000Datamemory0x0320000x032001

0x0320020x032003分别指出下列指令所使用的寻址方式及指令执行后XAR0、AC0、T2和T3的值：mov*AR0+,AC0mov@2003h,T2mov*abs16(#2002h),T30x00000x11110x22220x333320第19页/共50页答:(1)mov*AR0+,AC0;间接寻址方式执行后：AC0=0x0000,XAR0=0x32001,其他不变。(2)Mov@2003h,T2;直接寻址方式执行后：T2=0x3333，其它不变。(3)mov*abs16(#2002h),T3;绝对寻址方式执行后：T3=0x2222，其它不变。21第20页/共50页第3次作业4.3TMS320C55xDSP的指令集包含了哪几种基本类型的指令？答：算术运算指令

逻辑运算指令

移动指令

程序控制指令22第21页/共50页第3次作业4.4分析下列TMS320C55xDSP汇编语言代码，请在每一行语句后对其功能进行注释。mpym*AR2+,*AR3+,AC0；AC0=(*ar2)*(*AR3);AR2=AR2+1,AR3=AR3+1||rpt#4;与上条指令并行，下一条指令执行5次masm*AR2+,*AR3+,AC0;AC0=AC0-((*AR2)*(*AR3));AR2=AR2+1，AR3=AR3+123第22页/共50页第4次作业5.1简述增强性能的DSP代码开发流程。

答：增强性能的DSP代码开发流程可分为4个步骤：步骤1：写C代码根据任务写C语言程序，用CCS代码产生工具编译产生DSP内可运行代码，证明其功能的正确性。剖析代码，分析确定代码是否足够有效如果足够有效，则代码开发完成；如果不是，进入步骤2步骤2：优化C代码利用C代码优化方法对代码进行优化，再次编译、剖析。进行更多的C优化。如果仍然有效性不够，进入步骤3。24第23页/共50页步骤3：写汇编代码分析C代码中存在的影响性能的关键低效率段，用汇编代码编写它们，再次剖析。如果仍然有效性不够，进入步骤4.步骤4：优化汇编代码优化汇编代码，再次优化，直至足够有效。25第24页/共50页第4次作业5.2为什么通常需要采用C语言和汇编语言的混合编程？答：在数字信号处理器的软件开发中一直存在一个两难的选择：C/C++语言开发容易、移植性强、但效率较低，不能满足实时性要求；汇编语言效率高，对硬件的操作更为直接，但程序编写复杂易读性差、移植性不好。比较好的方法是在二者间折中，即程序的主体框架和对实时性要求不高的部分采用C/C++语言，而算法则采用汇编语言，这样能够充分发挥二者的优点，解决易读性和效率之间的矛盾。26第25页/共50页第4次作业5.3何谓小存储器模式？何谓大存储器模式？答：在小存储器模式下，代码段和数据段的长度和位置受到一定的限制。如下列段都必须在长度为64KW的存储器的一个单页中：.bss和.data段(存放所有的静态和全局变量).stack和.sysstack段*(theprimaryandsecondarysystemstacks：主系统堆栈和二级系统堆栈).sysmem段(动态存储空间).const段在小存储器模式下，.test段(代码段)、.switch(状态转化段)及.cinit/.pint段(变量初始化段)的长度和位置不受限制。在小存储器模式下，编译器的数据指针为16位。23-bitXARn寄存器的高7位指向.bss段，并在程序运行时始终指向该段。*susstack段为C55xDSP所特有27第26页/共50页如果在编译中设置-ml选项，则编译器按照大存储器模式编译程序。大存储器模式下可以更加方便地存放数据，而不必过多的考虑数据页的限制，数据指针为23位，而主堆栈和二级堆栈必须放到同一页中；除了代码段可以跨越页边界以外，其它段都不能跨越页边界，也就是说除代码段外的其它所有的段都只能放在一页存储器之中，不能跨页存放但和小存储器模式相比，这些段可以分别放在不同的叶中，而不需要放啊同一页中。28第27页/共50页第4次作业5.4分析下列ICETEK-VC5509-A评估板C语言代码，请在每一语句后对其功能进行注释。并说明px指向的存储器区的物理存储器的类型。

main()//主函数{ inti;//定义局部整型变量i unsignedint*px;//定义指向无符号整型变量的指针变量px px=(unsignedint*)0x20000；//px字地址为0x20000，字节地址为0x40000//且px指向unsignedint类型

for(i=0;i<32;i++,px++)(*px)=0;//以上for循环的功能是从字地址0x20000开始32个字清0}在ICETEK-VC5509-A评估板中px指向的存储器区的物理存储器为SDRAM29第28页/共50页第4次作业5.5TMS320C55xDSP汇编语句包含哪几个部分？编写汇编语句需要注意哪些问题？答：汇编语言语句格式可以包含4个部分，标号域、助记符域、操作数域和注释域。汇编语言语句格式如下：Mnemonicsyntax：[label][：]mnemonic[operandlist][；comment][标号][：]助记符[操作数列表][；注释]30第29页/共50页编写汇编语句需要注意如下4个方面的问题：语句必须以标号、空格、星号(*)、分号(;)开始。标号为可选项，如要使用标号，则必须从第1列开始。每个域必须有1个或多个空格分开。Tab等效于空格。注释为可选项，开始于第1列的须用星号或分号(*或;)开始，但其它列开始的注释前面只能标分号。31第30页/共50页第4次作业5.6汇编伪指令.def，.ref和.global起到了什么作用？答：.def符号(sumbol)----在当前文件中定义一个符号，可以被其它文件使用。.ref符号----在其它文件中定义，可以在本文件中使用的符号。.global符号----其作用相当于.def、.ref效果之和。32第31页/共50页第4次作业5.7TMS320C55xDSPC语言和汇编语言的混合编程方法主要有哪两种？各有什么特点？答：C语言和汇编语言的混合编程有如下主要方法和特点：1.在C语言中直接嵌套汇编语句特点：嵌套汇编语句的语法十分简单，只要把需要嵌套的汇编语句前面加上asm标示符，左右加上一个双引号并用小括号括住即可asm(“assemblertext”);比较适合完成对硬件进行简单操作。直接嵌套的方法要十分小心，C语言编译器并不检查和分析嵌入的汇编语句，而嵌入的汇编语句很可能改变C语言的运行环境。采用该方法实现较复杂的功能，会造成程序的可读性较差，并影响程序的可移植性。33第32页/共50页2.C语言和汇编模块的接口特点：独立编写C语言程序和汇编程序，C语言通过函数调用汇编子程序，这样既可以提高程序的运行效率，又保证了程序的可移植性，而且程序的结构性较好，并不影响C语言编译器的优化功能。必须遵从C语言调用子函数的规则，这些规则包括C/C++中寄存器的使用、函数的结构及调用规则等。34第33页/共50页第4次作业5.8定义如下结构体类型structbig，请分别给出以下3个C函数传送参数和返回值所用的寄存器或堆栈。structbig{longx[10];};(1)longfn(int*p1,inti2,inti3,inti4);(2)intfn(structbigb,int*p1);(3)voidfn(longl1,longl2,longl3,int*p4,int*p5,int*p6,int*p7,int*p8,inti9,inti10);35第34页/共50页structbig{longx[10]};AC0AR0T0T1AR1(1)longfn(int*p1,inti2,inti3,inti4);T0AR0AR1(2)intfn(structbigb,int*p1);AC0AC1AC2AR0AR1(3)voidfn(longl1,longl2,longl3,int*p4,int*p5,AR2AR3AR4T0T1int*p6,int*p7,int*p8,inti9,inti10);

36第35页/共50页第4次作业5.9C语言主程序如下：externintexp(int*,int*);intAi[8]={100,2,3,4,5,6,7,8};intXi[8]={9,3,2,0,1,9,7,1};inty;voidmain(){y=exp(Ai,Xi);}用C55x汇编语言实现C可调用函数intexp(int*,int*)，计算37第36页/共50页.global_exp.text_exp;;Indirectaddressingwithparallelprocessing;mpym*AR0+,*AR1+,AR0movAC0,T0Ret.end38第37页/共50页第5次作业5.10DSP/BIOS支持的4种类型线程，按优先级由低到高给出这4种线程。说明任务(TSK)的优先级范围。答：按优先级由低到高DSP/BIOS支持的4种线程为：后台线程(IDL)、任务(TSK)、软件中断(SWI)、硬件中断(HWI)。任务(TSK)的优先级为1(最低)-(最高)。39第38页/共50页第5次作业6.116位定点数0xD000，分别计算该数Q15和Q0十进制数的大小。答：0xD000=1101000000000000BQ15:-20+2-1+2-3=-1+0.5+0.125=-0.375Q0:-215+214+212=-3*212=-3*4096=-1228840第39页/共50页第5次作业6.2已知x=0.4567，试将该数转换为Q15定点数（考虑舍入和不舍入两种情况）。答：0.4567*32768=14965.1456舍入14965(十进制)或0x3A75(十六进制)不舍入14965(十进制)或0x3A75(十六进制)41第40页/共50页第5次作业6.3采用完整的TMS320C55xDSP的C语言实现N点Q15定标的余弦波信号产生函数。要求信号采样频率为44100Hz，包含2400Hz、16000Hz两种频率成份，幅度均为0.48。解：C语言编程实现如下：#include<math.h>#defineT1/44100//0.0000226757#definef12400#definef216000#definePI3.141592642第41页/共50页#definetwo_pi_f1_T(2*PI*f1*T)/*2*pi*f1/Fs*/#definetwo_pi_f2_T(2*PI*f2*T)/*2*pi*f2/Fs*/voidsignal_gen(int*x,intN){floattemp;inti;for(i=0;i<N;i++){temp=0.48*cos((float)two_pi_f1_T*i);temp+=0.48*cos((float)two_pi_f2_T*i);X[i]=(int)((0x8000*temp)+0.5);}}43第42页/共50页第6次作业6.4用C55x汇编语言实现C可调用块实现FIR滤波器函数voidfir(int*in,unsignedintM,int*h,unsignedintL,int*out,int*x); 函数参数in：滤波器输入数据指针M：输入抽样数h：FIR系数指针L：FIR滤波器阶数out：

输出指针x：信号缓冲指针44第43页/共50页第6次作业6.5请给出调用C55xDSPLIB所需用的.h文件和.lib文件。答：所需包含头文件名dxpib.h

所需的需链接的库文件名为55xdsp.lib(小模式)或55xdspx.lib(大模式)45第44页/共50页第6次作业7.1分析下列ICETEK-VC5509-A评估板C语言时钟初始化函数代码，请在语句后注释。ICETEK-VC5509-A评估板TMS320VC5509的CLKIN焊接的晶振为12MHz，请计算执行此函数后评估板的主频。答：voidCLK_init()//定义无参数时钟初始化函数CLK_int，返回值类型viod{ioportunsignedint*clkmd//定义指向I/O空间unsignedint变量指针变量cldmdclkmd=(unsi