DSP原理與應(yīng)用課程作業(yè)

會計學(xué)1DSP原理與應(yīng)用課程作業(yè)1.3簡述DSP應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計過程答：確定系統(tǒng)性能指標(biāo)

核心算法模擬和驗證

選擇DSP芯片及其他系統(tǒng)組件

軟件設(shè)計和調(diào)試

硬件設(shè)計和調(diào)試

系統(tǒng)測試。集成2第1頁/共50頁第1次作業(yè)2.1TMS320C55xDSP有哪些特性？答：TMS320C55xDSP主要特性如下所示先進的多總線結(jié)構(gòu)40位算術(shù)邏輯運算單元(ALU)，能夠進行高精度的算術(shù)和邏輯操作。16位輔助ALU單元，能夠和主ALU并行進行簡單的算術(shù)運算。兩個17位×17位的MAC(MultiplyandAccumulate)單元，能夠在單周期內(nèi)執(zhí)行兩組懲罰與加法操作64字節(jié)的指令緩沖隊列，能夠用作程序Cache，高效完成塊重復(fù)操作3第2頁/共50頁4個40位的累加器，能夠存儲計算結(jié)果，減少對存儲器的方問8個增強的輔助寄存器，可用作數(shù)據(jù)尋址。4個暫存數(shù)據(jù)寄存器滿足數(shù)據(jù)處理的要求。循環(huán)尋址，最多支持5個循環(huán)緩沖單指令重復(fù)、塊重復(fù)操作支持。源代碼全兼容所有的TMS329C54x器件。4第3頁/共50頁第1次作業(yè)2.2簡述TMS320C55xDSP的CPU的組成？請寫出C55x所包含的累加器，并回答累加器有多少位？答：TMS320C55xDSP的CPU主要由內(nèi)部地址總線和數(shù)據(jù)總線、存儲器接口單元、指令緩沖單元(IUnit)、程序流單元(PUnit)組成。C55x包含4個累加器，分別是AC0，AC1，AC2，AC3累加器有40位。5第4頁/共50頁2.3C55x支持多少個中斷？如果需要使能TMS320VC5509A的INT1，IER0或IER1及INTM的值分別應(yīng)為多少？答：C55x支持32個中斷。如果需要使能TMS320C5509A的INT1，IER1的第0位必須為1.INTM的值應(yīng)為0(全局使能)。6第5頁/共50頁第1次作業(yè)2.4TMS320C55xDSP提供了一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)/程序空間，其尋址空間為多大？當(dāng)CPU從程序空間讀取程序代碼時，使用多少位地址？程序空間字節(jié)地址范圍是多少？當(dāng)CPU訪問數(shù)據(jù)空間時，使用多少位地址？數(shù)據(jù)空間字地址范圍是多少？一個字有多少位？答：TMS320C55xDSP提供了一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)/程序空間的尋址空間為16MB(16兆字節(jié))或8MW(8兆字)。當(dāng)CPU從程序空間讀取程序代碼時，使用24位地址。程序空間字節(jié)地址范圍是0x000000-0xFFFFFF

當(dāng)CPU訪問數(shù)據(jù)空間時，使用23位地址。

數(shù)據(jù)空間字地址范圍是0x000000-0xFFFFFF。

一個字(word)為16位。7第6頁/共50頁第1次作業(yè)2.5TMS320VC5509A片內(nèi)存儲器DARAM字地址范圍是多少？DARAM的大小為多少？存儲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碼和數(shù)據(jù)嗎？答：TMS320VC5509A片內(nèi)存儲器DARAM字地址范圍是0x000000~0x007FFF。DARAM的大小為64KB。存儲器映射寄存器位于數(shù)據(jù)空間的最前面的96個地址(0x000000-0x00005F字地址)，大小為96個字或192個字節(jié)。映射的地址不能定位程序的代碼和數(shù)據(jù)8第7頁/共50頁第2次作業(yè)2.6ICETEK-VC5509-A評估板上字節(jié)地址起止范圍為0x048000－0x04FFFF對應(yīng)的哪種存儲器？這段存儲空間有多大？外擴寄存器地址0x400001(字地址)對應(yīng)的哪個CE空間？答：這段地址對應(yīng)的存儲器為SDRAM。這段存儲空間的大小32KB。外擴存儲器地址0x400001(字地址)對應(yīng)的CE2空間。9第8頁/共50頁第2次作業(yè)3.1CCS軟件開發(fā)工具有哪些功能？答：CCS軟件開發(fā)工具具有：集成開發(fā)環(huán)境(軟件仿真和硬件仿真)工程管理器和代碼編輯器代碼產(chǎn)生工具代碼調(diào)試工具代碼分析工具(Profiler的使用)10第9頁/共50頁第2次作業(yè)3.2何謂DSK，EVM？答：DSK：DSP初學(xué)者套件（DSPStarterKit）DSK是TI公司提供給初學(xué)者進行DSP編程學(xué)習(xí)的一套廉價的實時軟件調(diào)試工具(包括CCS限定版和DSK板)。TMS320C55xLow-PowerOptimizationDSPStarterKit(DSK)TMS320C5509(U.Soartnumber)495SU.STMS320C55xTMDSPStarterKit(DSK),TMS320C5510DSPbased395SU.SEVM:評估模板(EvaluationModule)評估模板是一種低成本的開發(fā)板，在EVM板上一般配置了一定數(shù)量的硬件資源，可用來進行DSP芯片評價、性能評估和有限的系統(tǒng)調(diào)試11第10頁/共50頁第2次作業(yè)3.3CCS的Simulator和Emulator有何區(qū)別，在哪些情況下合適使用Simulator調(diào)試程序，哪些情況下必須使用Emulator調(diào)試程序。答：CCS程序的仿真有兩種模式：軟件仿真(Simulator)和硬件仿真(Emulator).CCS的Simulator是指CCS工作在純軟件仿真環(huán)境中，就是由軟件在PC機內(nèi)存中構(gòu)造一個虛擬的DSP環(huán)境，可以調(diào)試、運行程序。但一般軟件無法構(gòu)造DSP中的外設(shè)，所以軟件仿真通常用于調(diào)試純軟件的算法和進行效率分析等。軟件仿真無需目標(biāo)板和仿真器等硬件就可以開始軟件編程，缺點是仿真速度慢而且無法仿真某些外設(shè)的功能。12第11頁/共50頁第2次作業(yè)硬件仿真需要用戶具備目標(biāo)板，如TI的DSK、EVM及用戶設(shè)計的系統(tǒng)板，仿真程序會利用開發(fā)系統(tǒng)將代碼下載到DSP芯片中。程序在目標(biāo)板中運行，仿真軟件只是將結(jié)果讀出來顯示。目標(biāo)板一般是通過XDS510開發(fā)系統(tǒng)與主機相連。硬件仿真的優(yōu)點是仿真速度快，仿真結(jié)果與系統(tǒng)實際一致。有并口、ISA、PCI和USB仿真器?，F(xiàn)TI新推出告訴XDS560開發(fā)系統(tǒng)。在外設(shè)程序調(diào)試及系統(tǒng)程序聯(lián)調(diào)時需使用硬件仿真。13第12頁/共50頁第2次作業(yè)3.4簡述采用CCS及DSP系統(tǒng)開發(fā)DSP程序的主要步驟(包括軟件仿真Simulator和硬件仿真Emulator)。答：1.創(chuàng)建新的工程文件。2.創(chuàng)建、編寫源代碼文件(包括.c、.asm、.h等源文件)和鏈接器命令文件(.cmd)。3.將工程文件中應(yīng)包含.c和.asm源代碼文件、鏈接器命令文件、庫文件(.lib)添加到工程中。4.編譯產(chǎn)生庫文件(.lib)和可執(zhí)行程序(.out)。（通常1---4步Simulator）5.加載和運行可執(zhí)行程序。調(diào)試代碼，修改程序錯誤，重新編譯產(chǎn)生、加載和運行科執(zhí)行程序(.out)-算法軟件（通常先Simulator，然后Emulator）-驅(qū)動軟件（通常Emulator，需連接DSP硬件系統(tǒng)）14第13頁/共50頁第3次作業(yè)3.5在本章課上講解的圖形顯示示例的輸入窗口“GraphPropertyDialog”對話框為什么要對圖形的標(biāo)題、起始地址、緩沖區(qū)大小、顯示數(shù)據(jù)大小、DSP數(shù)據(jù)類型、自動標(biāo)尺屬性及最大Y值作如下更改？GraphTitle:InputStartAddress:inp_bufferAcquisitionBufferSize:100DisplayDataSize:100DSPDataType:16-bitsignedintegerAutoscale:OffMaximumY-value:100015第14頁/共50頁第3次作業(yè)GraphTitle:Input給輸入數(shù)據(jù)圖形顯示窗口命名為“Input”，有助于區(qū)分多個同時打開的窗口。StartAddresss：inp_buffer顯示由文件的輸入/輸出從sine.dat文件讀入到inp_buffer指針內(nèi)正弦曲線數(shù)據(jù)AcquisitionBufferSize：100獲取的緩沖個數(shù)為100.DisplayDataSize：100顯示數(shù)據(jù)個數(shù)為100.16第15頁/共50頁DSPDataType：16-bitsignedinteger應(yīng)與待顯示數(shù)據(jù)類型一致，輸入正弦波數(shù)據(jù)位16比特有符號的整數(shù)。Autoscale：Off缺省為On，縱軸的最大值就是所顯示數(shù)據(jù)的最大值。為比較處理前后的幅值的放大，將自動標(biāo)尺關(guān)閉。MaximumY-value：1000將最大Y值設(shè)置為1000.輸入正弦曲線最大值為99，最大放大倍數(shù)為10，最大Y值1000能顯示放大后曲線所有的點。17第16頁/共50頁3.6給出CCS提供的代碼分析工具Profiler各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)的含義？答：CodeSize代碼長度Incl./Excl.Count命中次數(shù)Incl./Excl.Maximum最大時鐘周期數(shù)Incl./Excl.Minimum最小時鐘周期數(shù)Incl./Excl.Average平均時鐘周期數(shù)以Incl.為前綴的統(tǒng)計信息表示將剖析區(qū)域的子程序調(diào)用計算在內(nèi)。以Excl.為前綴的統(tǒng)計信息表示將剖析區(qū)域的子程序調(diào)用排除在外。18第17頁/共50頁第3次作業(yè)4.1TMS320C55xDSP支持哪3種類型的尋址方式？它們是如何尋址的？答：TMS320C55xDSP支持的3種類型的尋址方式分別是絕對尋址方式、直接尋址方式、間接尋址方式。絕對尋址方式：指令里有一個地址的全部或比分，之時目的地址。直接尋址方式：使用偏移地址指示目的地址。間接尋址方式：使用指針指示目的地址。19第18頁/共50頁第3次作業(yè)4.2設(shè)指令執(zhí)行前DPH=3,DP=.dp=0x2000,XAR0=0x32000Datamemory0x0320000x032001

0x0320020x032003分別指出下列指令所使用的尋址方式及指令執(zhí)行后XAR0、AC0、T2和T3的值：mov*AR0+,AC0mov@2003h,T2mov*abs16(#2002h),T30x00000x11110x22220x333320第19頁/共50頁答:(1)mov*AR0+,AC0;間接尋址方式執(zhí)行后：AC0=0x0000,XAR0=0x32001,其他不變。(2)Mov@2003h,T2;直接尋址方式執(zhí)行后：T2=0x3333，其它不變。(3)mov*abs16(#2002h),T3;絕對尋址方式執(zhí)行后：T3=0x2222，其它不變。21第20頁/共50頁第3次作業(yè)4.3TMS320C55xDSP的指令集包含了哪幾種基本類型的指令？答：算術(shù)運算指令

邏輯運算指令

移動指令

程序控制指令22第21頁/共50頁第3次作業(yè)4.4分析下列TMS320C55xDSP匯編語言代碼，請在每一行語句后對其功能進行注釋。mpym*AR2+,*AR3+,AC0；AC0=(*ar2)*(*AR3);AR2=AR2+1,AR3=AR3+1||rpt#4;與上條指令并行，下一條指令執(zhí)行5次masm*AR2+,*AR3+,AC0;AC0=AC0-((*AR2)*(*AR3));AR2=AR2+1，AR3=AR3+123第22頁/共50頁第4次作業(yè)5.1簡述增強性能的DSP代碼開發(fā)流程。

答：增強性能的DSP代碼開發(fā)流程可分為4個步驟：步驟1：寫C代碼根據(jù)任務(wù)寫C語言程序，用CCS代碼產(chǎn)生工具編譯產(chǎn)生DSP內(nèi)可運行代碼，證明其功能的正確性。剖析代碼，分析確定代碼是否足夠有效如果足夠有效，則代碼開發(fā)完成；如果不是，進入步驟2步驟2：優(yōu)化C代碼利用C代碼優(yōu)化方法對代碼進行優(yōu)化，再次編譯、剖析。進行更多的C優(yōu)化。如果仍然有效性不夠，進入步驟3。24第23頁/共50頁步驟3：寫匯編代碼分析C代碼中存在的影響性能的關(guān)鍵低效率段，用匯編代碼編寫它們，再次剖析。如果仍然有效性不夠，進入步驟4.步驟4：優(yōu)化匯編代碼優(yōu)化匯編代碼，再次優(yōu)化，直至足夠有效。25第24頁/共50頁第4次作業(yè)5.2為什么通常需要采用C語言和匯編語言的混合編程？答：在數(shù)字信號處理器的軟件開發(fā)中一直存在一個兩難的選擇：C/C++語言開發(fā)容易、移植性強、但效率較低，不能滿足實時性要求；匯編語言效率高，對硬件的操作更為直接，但程序編寫復(fù)雜易讀性差、移植性不好。比較好的方法是在二者間折中，即程序的主體框架和對實時性要求不高的部分采用C/C++語言，而算法則采用匯編語言，這樣能夠充分發(fā)揮二者的優(yōu)點，解決易讀性和效率之間的矛盾。26第25頁/共50頁第4次作業(yè)5.3何謂小存儲器模式？何謂大存儲器模式？答：在小存儲器模式下，代碼段和數(shù)據(jù)段的長度和位置受到一定的限制。如下列段都必須在長度為64KW的存儲器的一個單頁中：.bss和.data段(存放所有的靜態(tài)和全局變量).stack和.sysstack段*(theprimaryandsecondarysystemstacks：主系統(tǒng)堆棧和二級系統(tǒng)堆棧).sysmem段(動態(tài)存儲空間).const段在小存儲器模式下，.test段(代碼段)、.switch(狀態(tài)轉(zhuǎn)化段)及.cinit/.pint段(變量初始化段)的長度和位置不受限制。在小存儲器模式下，編譯器的數(shù)據(jù)指針為16位。23-bitXARn寄存器的高7位指向.bss段，并在程序運行時始終指向該段。*susstack段為C55xDSP所特有27第26頁/共50頁如果在編譯中設(shè)置-ml選項，則編譯器按照大存儲器模式編譯程序。大存儲器模式下可以更加方便地存放數(shù)據(jù)，而不必過多的考慮數(shù)據(jù)頁的限制，數(shù)據(jù)指針為23位，而主堆棧和二級堆棧必須放到同一頁中；除了代碼段可以跨越頁邊界以外，其它段都不能跨越頁邊界，也就是說除代碼段外的其它所有的段都只能放在一頁存儲器之中，不能跨頁存放但和小存儲器模式相比，這些段可以分別放在不同的葉中，而不需要放啊同一頁中。28第27頁/共50頁第4次作業(yè)5.4分析下列ICETEK-VC5509-A評估板C語言代碼，請在每一語句后對其功能進行注釋。并說明px指向的存儲器區(qū)的物理存儲器的類型。

main()//主函數(shù){ inti;//定義局部整型變量i unsignedint*px;//定義指向無符號整型變量的指針變量px px=(unsignedint*)0x20000；//px字地址為0x20000，字節(jié)地址為0x40000//且px指向unsignedint類型

for(i=0;i<32;i++,px++)(*px)=0;//以上for循環(huán)的功能是從字地址0x20000開始32個字清0}在ICETEK-VC5509-A評估板中px指向的存儲器區(qū)的物理存儲器為SDRAM29第28頁/共50頁第4次作業(yè)5.5TMS320C55xDSP匯編語句包含哪幾個部分？編寫匯編語句需要注意哪些問題？答：匯編語言語句格式可以包含4個部分，標(biāo)號域、助記符域、操作數(shù)域和注釋域。匯編語言語句格式如下：Mnemonicsyntax：[label][：]mnemonic[operandlist][；comment][標(biāo)號][：]助記符[操作數(shù)列表][；注釋]30第29頁/共50頁編寫匯編語句需要注意如下4個方面的問題：語句必須以標(biāo)號、空格、星號(*)、分號(;)開始。標(biāo)號為可選項，如要使用標(biāo)號，則必須從第1列開始。每個域必須有1個或多個空格分開。Tab等效于空格。注釋為可選項，開始于第1列的須用星號或分號(*或;)開始，但其它列開始的注釋前面只能標(biāo)分號。31第30頁/共50頁第4次作業(yè)5.6匯編偽指令.def，.ref和.global起到了什么作用？答：.def符號(sumbol)----在當(dāng)前文件中定義一個符號，可以被其它文件使用。.ref符號----在其它文件中定義，可以在本文件中使用的符號。.global符號----其作用相當(dāng)于.def、.ref效果之和。32第31頁/共50頁第4次作業(yè)5.7TMS320C55xDSPC語言和匯編語言的混合編程方法主要有哪兩種？各有什么特點？答：C語言和匯編語言的混合編程有如下主要方法和特點：1.在C語言中直接嵌套匯編語句特點：嵌套匯編語句的語法十分簡單，只要把需要嵌套的匯編語句前面加上asm標(biāo)示符，左右加上一個雙引號并用小括號括住即可asm(“assemblertext”);比較適合完成對硬件進行簡單操作。直接嵌套的方法要十分小心，C語言編譯器并不檢查和分析嵌入的匯編語句，而嵌入的匯編語句很可能改變C語言的運行環(huán)境。采用該方法實現(xiàn)較復(fù)雜的功能，會造成程序的可讀性較差，并影響程序的可移植性。33第32頁/共50頁2.C語言和匯編模塊的接口特點：獨立編寫C語言程序和匯編程序，C語言通過函數(shù)調(diào)用匯編子程序，這樣既可以提高程序的運行效率，又保證了程序的可移植性，而且程序的結(jié)構(gòu)性較好，并不影響C語言編譯器的優(yōu)化功能。必須遵從C語言調(diào)用子函數(shù)的規(guī)則，這些規(guī)則包括C/C++中寄存器的使用、函數(shù)的結(jié)構(gòu)及調(diào)用規(guī)則等。34第33頁/共50頁第4次作業(yè)5.8定義如下結(jié)構(gòu)體類型structbig，請分別給出以下3個C函數(shù)傳送參數(shù)和返回值所用的寄存器或堆棧。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頁/共50頁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頁/共50頁第4次作業(yè)5.9C語言主程序如下：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匯編語言實現(xiàn)C可調(diào)用函數(shù)intexp(int*,int*)，計算37第36頁/共50頁.global_exp.text_exp;;Indirectaddressingwithparallelprocessing;mpym*AR0+,*AR1+,AR0movAC0,T0Ret.end38第37頁/共50頁第5次作業(yè)5.10DSP/BIOS支持的4種類型線程，按優(yōu)先級由低到高給出這4種線程。說明任務(wù)(TSK)的優(yōu)先級范圍。答：按優(yōu)先級由低到高DSP/BIOS支持的4種線程為：后臺線程(IDL)、任務(wù)(TSK)、軟件中斷(SWI)、硬件中斷(HWI)。任務(wù)(TSK)的優(yōu)先級為1(最低)-(最高)。39第38頁/共50頁第5次作業(yè)6.116位定點數(shù)0xD000，分別計算該數(shù)Q15和Q0十進制數(shù)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頁/共50頁第5次作業(yè)6.2已知x=0.4567，試將該數(shù)轉(zhuǎn)換為Q15定點數(shù)（考慮舍入和不舍入兩種情況）。答：0.4567*32768=14965.1456舍入14965(十進制)或0x3A75(十六進制)不舍入14965(十進制)或0x3A75(十六進制)41第40頁/共50頁第5次作業(yè)6.3采用完整的TMS320C55xDSP的C語言實現(xiàn)N點Q15定標(biāo)的余弦波信號產(chǎn)生函數(shù)。要求信號采樣頻率為44100Hz，包含2400Hz、16000Hz兩種頻率成份，幅度均為0.48。解：C語言編程實現(xiàn)如下：#include<math.h>#defineT1/44100//0.0000226757#definef12400#definef216000#definePI3.141592642第41頁/共50頁#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頁/共50頁第6次作業(yè)6.4用C55x匯編語言實現(xiàn)C可調(diào)用塊實現(xiàn)FIR濾波器函數(shù)voidfir(int*in,unsignedintM,int*h,unsignedintL,int*out,int*x); 函數(shù)參數(shù)in：濾波器輸入數(shù)據(jù)指針M：輸入抽樣數(shù)h：FIR系數(shù)指針L：FIR濾波器階數(shù)out：

輸出指針x：信號緩沖指針44第43頁/共50頁第6次作業(yè)6.5請給出調(diào)用C55xDSPLIB所需用的.h文件和.lib文件。答：所需包含頭文件名dxpib.h

所需的需鏈接的庫文件名為55xdsp.lib(小模式)或55xdspx.lib(大模式)45第44頁/共50頁第6次作業(yè)7.1分析下列ICETEK-VC5509-A評估板C語言時鐘初始化函數(shù)代碼，請在語句后注釋。ICETEK-VC5509-A評估板TMS320VC5509的CLKIN焊接的晶振為12MHz，請計算執(zhí)行此函數(shù)后評估板的主頻。答：voidCLK_init()//定義無參數(shù)時鐘初始化函數(shù)CLK_int，返回值類型viod{ioportunsignedint*clkmd//定義指向I/O空間unsignedint變量指針變量cldmdclkmd=(unsi