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    武汉理工大学DSP原理及应用04级A卷试卷与答案-

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    武汉理工大学考试试题纸（A卷）
    课程名称 DSP原理及应用 专业班级 电信0401～06
    题号 一 题分 二
    三
    四
    五
    六
    七
    八
    九
    十
    总分
    一、 名词解释（15分，各5分）
    1. 改进的哈佛结构 2. 定点DSP 3. 软件中断 二、 简答（45分，各5分）
    1. TMS320C54x的数据寻址方式有哪几种？各有什么特点？
    2. TMS320C54x定时器包括那几个存储映像寄存器？画出其内部原理图，说明如何设定定时时间？ 3. TMS320C54x的片内外设主要包括哪些电路？ 4. HPI的作用什么？一般有哪几类接口 5. C54x的串行通信接口分几种？
    6. 用定点如何表示？用浮点又如何表示？ 7. 假设累加器A=FF01234567H，分别执行带移位的STH和STL指令后，数据存储单元T的结果如何？ STH A， 8，T； 左移8位，AH存入T STH A，-8，T； 右移8位，AH存入T STL A， 8，T； 左移8位，AL存入T STL A，-8，T； 右移8位，AL存入T 8. TMS320C54x芯片内DRAM和SRAM的区别？
    9. 循环寻址和位倒序寻址属于什么寻址方式？举例说明分别用在DSP何种计算？写出下面位倒序寻址的结果，8点FFT变换中时域输入x（4，x（7），对应的频域输出序号？
    三、 填图（10分，各1分）
    下图是C54x的CPU结构示意图，试填写标号空格处表示CPU的基本组成。

    CPU ALU MAC
    (6 (1

    (7 (2 (3
    寻址单元
    (4 (5 40位桶形移位器
    (-16,31
    (8 累加器 (9 (10 -1
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    四、论述（20分，各10分）
    1.阐述TMS320C54x存储空间的分配。
    2.什么是流水线技术？TMS320C54x的流水线操作具体分成哪几个阶段？

    五、分析程序（10分）
    1. 逐条解释指令，最后说明程序所实现的功能。（5分） .title ”example．asm" .mmregs STACK .usect ”STACK”，10h .bss a，4 .bss x，4 .bss y，1 .def Start
    .data Table： .word 1，2，3，4 .word 8，6，4，2 .text start：STM #0，SWWSR STM #STACK+10h，SP STM #a，AR1 RPT #7 MVPD table，*AR1+ CALL SUM end： B end SUM： STM #a，AR3 STM #x，AR4 RPTZ A，#3 MAC *AR3+，*AR4+，A STL A，@y RET .end
    2. 编写完成Z64 = W64+X64-Y64的程序。其中Z64、W64、X64、Y64都是64位数。


    武汉理工大学教务-2
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    处
    试题标准答案及评分标准用纸 课程名称 DSP原理及应用 （ A 卷）
    一、填空（15分，各5分）
    1. 具有以下特点：程序空间和数据空间分开，各自有自己的地址总线和数据总线，能够同时取指令(来自程序存储器和取操作数(来自数据存储器，具有多条总线，即一条程序总线和多条数据总线,并且程序空间和数据空间可以互相传送数据等。
    2. 小数点位置固定的数据为定点数，以定点数据格式工作的DSP芯片 3. 由指令(INTR、TRAP或RESET要求的中断 二、简答（40分，各5分）
    1. TMS320C54x DSP提供以下7种基本数据寻址方式。
    立即数寻址：操作数在指令中，运行较慢，需要较多的存储空间，用于对寄存器的初始化。
    绝对地址寻址：可以寻址任一数据存储器中的操作数，运行较慢，需要较多的存储空间，用于对寻址速度要求不高的场合。
    累加器寻址: 把累加器内容作为地址指向程序存储单元，用于在程序存储器和数据存储之间传送数据。

    直接寻址：指令中包含数据存储器的低7位和DP或SP结合形成16位数据存储器地址，寻址速度快，用于对寻址速度要求高的场合。
    间接寻址：利用辅助寄存器内容作为地址指针访问存储器，可寻址64千字×16位字数据存储空间中任一单元，用于按固定步长寻址的场合。 存储器映射寄存器寻址：用于中断或子程序调用时，将数据保存或从堆栈弹出。 存储器映像寄存器寻址：是基地址为零的直接寻址，寻址速度快，用于直接用NMR快速访问数据存储器的0页。
    2. TMS320C54x定时器有3个存储器映象寄存器：TIM、PRD和TCR，TIM是定时器寄存器，每计数一次自动减1, PRD是定时器周期寄存器，当TIM减为0后，CPU自动将PRD的值装入TIM，TCR是定时器控制寄存器，包含定时器的控制和状态位，
    其内部原理图为：
    -3
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    定时周期＝CLKOUT×（TDDR＋1）×(PRD+1。 3. 通用I／O引脚：XF(输出和BIO(输入，时钟发生器，定时器，主机接口，软件可编程等待状态发生器，可编程分区开关，串行口。 4. HPI 是一个与主机通信的并行接口，主要用于DSP与其他总线或CPU进行通信。信息可通过C54x的片内存储器进行数据交换。 可分为8位标准HPI接口、8位增强型HPI接口和16位增强型HPI接口。
    5. C54x配备的串口有4种，分别是：单通道同步串口SP；带缓冲器单通道同步串口BSP；并行带缓冲器多通道同步串口McBSP；时分多通道带缓冲串行口。

    6. 定点表示为：0x0028, 浮点表示为：尾数：0x3333，指数 5，即 0.42，或
    尾数：0x6666，指数 6，0.82；或 尾数0x1999，指数 5，0.22。
    7. STH A， 8，T； T= 2345H ； STH A，-8，T； T= FF01H； STL A， 8，T； T=6700H； STL A，-8，T； T= 2345H ；
    8. 双寻址DAM (DRAM在一个指令周期内，可对其进行两次存取操作，一次读出和一次写入。 单寻址DAM (SDRAM在一个指令周期内只能进行一次存取操作。
    9. 循环寻址和位倒序寻址都属于间接寻址：
    循环寻可用在信号处理中的卷积、相关、FIR滤波运算中。 位倒序可以提高FFT的算法效率
    FFT变换中时域输入x（4，x（7）对应的频域输出是X（1），X（7）。
    三、填图（ 10分）


    -4 645 MAC 17×17乘法器 40位专用加法器
    舍入和饱和逻    CPU     ALU 40位ALU 辑
    寻址单元
    程序、数据地址产生器 累加器
    8个辅助寄存器 40位ACC A 40位桶形移位器
    (-16,31 40位ACC B CSSU运算器 (Viterbi 加速器 EXP编码器

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    四、论述（20分，各10分）
    1. C54x存储空间共192K，分成三个64k可单独选择的空间：程序、数据、I/O空间，不同指令支持访问不同的存储空间；三者没有固定界限，有时可互为映射；在任何一个存储空间，RAM、ROM或存储器映射外围设备都可驻留在片内或片外。CPU可以访问的空间，最大是三者的和。有的芯片程序空间可扩展，如5409：8M，5402：1M等。程序存储空间、数据存储空间的映射见图。
    MP/MC控制位用来决定程序存储空间是否使用内部存储器。 OVLY控制位用来决定程序存储空间是否使用内部RAM。

    0h OVLY=1保留 OVLY=0外部
    07Fh 080h OVLY=1片内 DARAM 3FFFh OVLY=0外部 4000h


    外部
    FF7Fh FF80h 中断矢量
    (外部存储器 FFFFh
    (a微处理器(MP方式
    0h OVLY=1保留

    07Fh OVLY=0外部 080h OVLY=1片内 DARAM 3FFFh OVLY=0外部 4000h 外部 EFFFh
    F000h 片内ROM FEFFh 4K×16位 FF00h FF7Fh 保留 FF80h 中断矢量
    (片内存储器 FFFFh
    (b微型计算机方式
    MP//MC=0 0h 存储器映射 5Fh 寄存器 7Fh 暂存器
    片内
    80h DARAM 3FFFh 16K×16位 4000h 外部 EFFFh
    F000h DROM=1 ROM FEFFh DROM=0 外部 FF00h
    DROM=1 保留 DROM=0 外部 FFFFh
    MP方式不使用片内ROM，片内存储器不需等待，速度快，功耗低，但最大只有64K。OVLY=0，片内RAM只作数据存储器用；OVLY=1,片内RAM同时映射到程序、数据存储空间，可用访问数据存储器的指令访问程序存储区。片内ROM的高2K内容是TI确定固化的。
    数据存储空间由内部和外部存储器构成，共有64K字，采用内部和外部存储器统一编址。

    DROM决定片内ROM是否映射到数据存储空间。
    DROM=0，片内ROM不映射到数据空间，反之，部分ROM映射；片内DARAM可以在一个周期两次读，或者一次读一次写。当CPU发生的数据地址处于内部存储器的范围内时，直接对内部数据存储器寻址；当CPU发生的数据地址不在内部存储器的范围内时，CPU自动对外部数据存储器寻址。

    2. 流水线操作是DSP芯片不同于一般单片机的主要硬件工作机制，流水线操作可以减少指令执行时间，提高DSP的运行速度，增强DSP的处理能力。
    流水线操作是指各条指令以机器周期为单位，相差一个时间周期而连续并行工作的情况。其工作原理是：将指令分成几个子操作，每个子操作由不同的操作阶段完成，这样每-5
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    隔一个机器周期，每个操作阶段就可以进入一条新指令，因此在同一机器周期内，在不同的操作阶段以处理多条指令，相当于并行执行了多条指令。

    在C54x的流水线中，一条指令分为预取指、取指、译码、寻址、读数和执行6个操作阶段。
    预取指：CPU将PC中的内容 加载到程序地址总线PAB，找到指令代码的存储单元。 取指：CPU从选取的程序存储单元中，取出指令代码加载到程序总线PB。 译码：CPU将PB中的指令代码加载到指令译码器IR，并对IR中的内容进行译码，产生执行指令所需要的一系列控制信号。

    寻址：CPU将数据的读地址或 将两个读地址分别加载到数据总线DAB和CAB中,并对辅助寄存器或堆栈进行修正。

    读数：CPU将读出的数据分别加载到数据总线 DB和CB中，若是执行并行操作指令，在完成上述操作的过程中，同时将数据的写地址加载到数据地址总线EAB中。

    执行：CPU按照操作码要求执行指令，并将数据加载到EB中，写入指定的存储单元。

    五、分析程序（10分） 1. （5分）
    .title ”example．asm"；伪指令，说明程序名
    .mmregs ；伪指令，映射寄存器名可用 STACK .usect ”STACK”，10h ；伪指令，预留堆栈区 .bss a，4 ；伪指令，预留变量区 .bss x，4 .bss y，1 .def Start ；伪指令，定义参数，本程序定义，其他程序可用 .data ；伪指令，定义数据段
    Table：.word 1，2，3，4 ；伪指令，定义字数据流 .word 8，6，4，2 .text ；伪指令，可执行代码 start：STM #0，SWWSR ；不插入等待周期 STM #STACK+10h，SP ；定义堆栈指针
    STM #a，AR1 ；AR1指向a，定义数据a的指针 RPT #7 ；重复传送8个数
    MVPD table，*AR1+ ；从程序区向数据区传送数据 CALL SUM ；调用子程序 end： B end ；原地跳转
    SUM： STM #a，AR3 ；多重乘积累加子程 STM #x，AR4 ；定义x指针
    RPTZ A，#3 ；将A清0且重复下面一条指令4次 MAC *AR3+，*AR4+，A ；将a与x乘积累加 STL A，@y ；存储结果y RET ；子程序返回
    .end ；伪指令，表示程序结束 功能：4对数据的乘积累加y=a1x1+a2x2+a3x3+a4x4(2分 2. DLD @w1,A DADD @x1,A DLD @w3,B ADDC @x2,B ADD @x3,16,B -6
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    DSUB @y1,A DST A,@z1 SUBB @y2,B SUB @y3,16,B DST B,@z3
    -7

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