DSP原理与应用练习题.docx

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DSP原理与应用练习题

练习题

填空题：

1、TMS320系列包括：

定点、浮点、多处理器数字信号处理器和定点DSP控制器。

TMS320系列DSP的体系结构专为实时信号处理而设计，该系列DSP控制器将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，为控制系统应用提供了一个理想的解决方案。

2、采用高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3.3V，减小了控制器的功耗；30MIPS的执行速度使得指令周期缩短到33ns（30MHz），提高了控制器的实时控制能力。

3、片内有32K字的FLASH程序存储器，1.5K字的数据/程序RAM，544字双口RAM（DARAM）和2K字的单口RAM（SARAM）。

4、两个事件管理器模块EVA和EVB，每个包括：

两个16位通用定时器；8个16位的脉宽调制（PWM）通道。

5、可扩展的外部存储器（LF2407）总共192K字空间：

64K字程序存储器空间；64K字数据存储器空间；64K字I/O寻址空间。

6、DSP2407的10位A/D转换器最小转换时间为500ns，可选择由两个事件管理器来触发两个8通道输入A/D转换器或一个16通道输入的A/D转换器。

7、DSP2407控制器芯片包括：

控制器局域网络（CAN）2.0B模块；串行通信接口（SCI）模块；16位的串行外设（SPI）接口模块；基于锁相环的时钟发生器；

图1-1TMS320LF2407DSP控制器功能结构图

高达40个可单独编程或复用的通用输入/输出引脚（GPIO）。

8、TMS320LF240x包括有TMS320LF2407/2406/2402，其封装形式有PGE144脚、100脚和64脚。

9、TMS320LF240xDSP有两个状态寄存器ST0和ST1，含有各种状态和控制位，是应用中特别重要的两个寄存器。

其内容可被保存到数据存储器，或从数据存储器读出加载到ST0和ST1，从而在子程序调用或进入中断时，实现CPU各种状态的保存。

10、TMS320LF240xDSP采用一个16×16位的硬件乘法器，可以在单个机器周期内产生一个32位乘积结果的有符号或无符号数。

11、除了MPYU指令（无符号乘法指令），所有的乘法指令都执行有符号的乘法操作。

即被相乘的两个数都作为2的补码数，而运算结果为一个32位的2的补码数。

12、乘法器接收两个输入：

一个来自16位临时寄存器（TREG）；另一个通过数据读总线（DRDB）来自数据存储器，或通过程序读总线（PRDB）来自程序存储器。

两个输入值相乘后，32位乘积结果存放在32位乘积寄存器（PREG）中。

PREG的输出连接到乘积定标移位器（PSCALE），通过乘积定标移位器，将乘积结果从PREG送到CALU或数据存储器。

13、PSCALE对乘积结果采用4种乘积移位方式。

移位方式由状态寄存器ST1的乘积移位方式位（PM）指定。

这些移位方式对于执行乘法/累加操作，进行小数运算，或者进行小数乘积的调整都是很有用的。

14、中央算术逻辑单元实现许多算术和逻辑运算功能，且大多数的功能都只需要1个时钟周期。

这些运算功能包括：

16位加、16位减、布尔运算、位测试以及移位和旋转功能。

15、由于CALU可以执行布尔运算，因此使得控制器具有位测试操作功能。

CALU的位移动和旋转在累加器中完成。

16、CALU之所以被称为中央算术逻辑单元，是因为它是一个独立的算术单元，与辅助寄存器算术单元（ARAU）在程序执行时是完全不相关的两个模块。

17、CALU有两个输入：

一个由累加器提供，另一个又乘积定标移位器或输入数据定标移位器提供。

18、当CALU执行完一次操作后，将结果送至32位累加器，由累加器对其结果进行移位。

累加器的输出连至32位输出数据定标移位器。

经过输出数据定标移位器，累加器的高、低16位字可分别被移位或存入数据寄存器。

19、对绝大多数指令，状态寄存器ST1的第10位符号扩展位（SXM）决定在CALU计算时，是否使用符号扩展：

若SXM为0，符号扩展不使能；若SXM为1，则符号扩展使能。

20、进位位（C）是状态寄存器ST1的第9位。

当减结果产生借位时或当加结果未产生进位时；C=0。

当加结果产生进位时或当减结果未产生借位时；C=1。

21、将累加器数值移位1位或循环移位1位。

左移时最高位移至C位；右移时最低位移至C位。

22、CPU中还包括辅助寄存器算术单元（ARAU），该算术单元完全独立于中央算术逻辑单元。

ARAU的主要功能是在CALU操作的同时，执行8个辅助寄存器（AR7~AR0）上的算术运算。

这8个辅助寄存器提供了强大而灵活的间接寻址能力，利用包含在辅助寄存器中的16位地址，可访问64K数据空间中的任意单元。

23、为选择一特定的辅助寄存器，须向状态寄存器ST0中的3位辅助寄存器指针（ARP）中装入0~7的数值。

可通过MAR指令或LST指令把装载ARP作为主要操作来执行，也可通过任何支持间接寻址的指令把装载ARP作为辅操作来执行。

其中MAR指令仅用于修改辅助寄存器和ARP，而LST指令可通过数据读总线DRDB把一个数据存储器的值装入ST0。

24、由ARP所指定的寄存器被当作当前辅助寄存器或当前AR。

在一条指令的执行过程中，当前辅助寄存器存放被访问的数据存储器的地址。

25、若指令需要从数据存储器读数，则ARAU将该地址送至数据读地址总线DRDB；若指令需要向数据存储器写数，则ARAU将该地址送至数据写地址总线DWAB。

当指令使用完该数据值以后，当前辅助寄存器的内容可以被ARAU增加或减小。

ARAU可以实现无符号的16位算术运算。

26、TMS320LF240xDSP的设计基于增强的哈佛结构。

它可以通过3组并行总线访问多个存储空间。

它们分别是：

程序地址总线（PAB）数据读地址总线（DRAB）和数据写地址总线（DWAB）。

其中的任意一组可访问不同的程序空间，以实现不同的器件操作。

27、由于TMS320LF240xDSP并行总线工作是独立的，所以可同时访问程序和数据空间。

在一个给定的机器周期内，CALU可以执行多达3次的并行存储器操作。

28、程序存储器的寻址空间为64K字，这包括片内DARAM和片内FLASHEEPROM/ROM。

当访问片外程序地址空间时，DSP自动产生一个访问外部程序地址空间的信号PS。

29、CNF为0时，B0块被映射到片外程序空间；CNF为1时，B0块被映射到片内程序空间。

30、MP/MC引脚为0时，器件被配置为微控制器方式，可访问片内ROM或FLASH，器件从片内程序存储器中读取复位向量；MP/MC引脚为1时，器件被配置为微处理器方式，禁止使用片内FLASH，器件从外部程序存储器中读取复位向量。

31、无论MP/MC引脚为何值，TMS320LF240xDSP都从程序存储器的0000h单元读取复位向量。

只有带外部程序存储器接口的器件才有MP/MC引脚。

32、数据存储器的寻址范围高达64K字。

每个器件都有3个片内DARAM块：

B0、B1和B2块。

B0块既可配置为数据存储器，也可配置为程序存储器；B1和B2块只能配置为数据存储器。

33、存储器可以采用两种寻址方式：

直接寻址和间接寻址。

当使用直接寻址时，按128字（称作数据页）的数据块对数据存储器进行寻址。

34、全部64K的数据存储器包含512个数据页，其标号范围为0~511。

当前页由状态寄存器ST0中的9位数据页指针（DP）的值来确定。

因此，当使用直接寻址指令时，用户必须事先指定数据页，并在访问数据存储器的指令中指定偏移量。

35、TMS320LF240xDSP的功能比较复杂，必须通过参数配置才能达到需要的功能，因此了解和掌握各个寄存器的使用是非常重要的，也是能否正确用好该器件的关键。

36、中断是所有CPU都具有的处理外部事件的一种高效的工作方式。

TMS320LF240xDSP内核提供一个不可屏蔽的中断NMI和6个按优先级获得服务的可屏蔽中断INT1~INT6。

而这6个中断级的每一个都通过外设中断扩展控制器（PIE）可被很多外设中断请求所共享。

37、TMS320LF240xDSP利用CPU支持的6个可屏蔽中断，采用集中化的中断扩展设计来满足大量外设中断需求。

38、TMS320LF240xDSP通过中断请求系统中的一个两级中断来扩展系统可响应的中断个数。

因此，DSP的中断请求/应答硬件逻辑和中断服务程序软件都是一个两级的层次。

39、TMS320LF240xDSP器件有两个复位源：

一个外部复位引脚复位和一个程序监视定时器复位。

复位引脚为一个I/O脚，如果有内部复位事件（程序监视定时器复位）发生，则该引脚被设置为输出方式，并且被驱动为低，向外部电路表明TMS320LF240xDSP器件正在自己复位。

40、每个F240x器件都包括两个事件管理器模块EVA和EVB，每个事件管理器模块包括通用定时器（GP）、比较单元、捕获单元以及正交编码脉冲电路。

EVA和EVB的定时器，比较单元以及捕获单元的功能都相同，只是定时器和单元的名称不同。

41、通用定时器的连续增计数模式特别适用于边沿触发或异步PWM波形的产生，也适用于许多电机和运动控制系统的采样周期的产生。

42、通用定时器的定向增/减计数模式能够用于事件管理模块中的正交编码脉冲电路。

在这种情况下，正交编码脉冲电路为定时器2和4提供计数时钟和方向。

这种工作方式也可用运动控制/电机控制和电力电子设备中的外部事件定时。

43、通用定时器的连续增/减计数模式适用于产生对称的PWM波形，该波形广泛应用于电机/运动控制和电力电子设备中。

44、非对称和对称波形发生器在通用定时器所处计数模式的基础上产生一个非对称和对称的PWM波形输出。

当通用定时器处于连续增计数模式时产生非对称波形；当通用定时器处于连续增/减计数模式时产生对称波形。

45、事件管理器（EVA）模块中有3个全比较单元（比较单元1、2和3），EVB模块中同样也有3个全比较单元（比较单元4、5和6）。

每个比较单元都有两个相关的PWM输出。

比较单元的时基由通用定时器1（EVA模块）和通用定时器3（EVB模块）提供。

46、正交编码脉冲是两个频率变化且正交（即相位相差90度）的脉冲。

当它由电机轴上的光电编码器产生时，电机的旋转方向可通过检测两个脉冲序列中的哪一列先到达来确定，角位置和转速可由脉冲数和脉冲频率（即齿脉冲或圈脉冲）来决定。

47、F2407的A/D转换模块含有一个带内置采样和保持的10位ADC，具有多达16个的模拟输入通道（ADCIN0~ADCIN15）。

48、F2407的A/D转换模块具有自动排序的能力。

一次可执行最多16个通道的“自动转换”，而每次要转换的通道都可以通过编程来选择。

49、F2407的A/D转换模块具有两个独立的最多可选择8个模拟转换通道的排序器，可以独立工作在双排序器模式，或者级联之后工作在一个最多可选择16个模拟转换通道的排序器模式。

50、在给定的排序方式下，4个排序控制器（CHSELSEQn）决定了模拟通道转换的顺序。

可单独访问的16个结果寄存器（RESULT0~RESULT15）用来存储转换结果。

51、部分F240x器件包括带4个引脚的串行外设接口（SPI）模块。

SPI是一个高速、同步串行I/O口，它允许长度可编程的串行位流（1~16位）以可编程的位传输速度移入或移出器件。

52、通常SPI用于DSP处理器和外部外设以及其他处理器之间的通信。

典型的应用包括通过诸如移位寄存器、显示驱动器、DAC以及日历时钟等器件所进行的外部I/O或器件的扩展。

53、TMS320LF240x器件包括串行通信接口SCI模块。

SCI模块支持CPU与其他使用标准格式的异步外设之间的数字通信。

54、SCI接收器和发送器是双缓冲的，每一个都有它自己单独的使能和中断标志位。

两者都可以独立工作，或者在全双工的方式下同时工作。

55、为了确保数据的完整性，SCI对接收到的数据进行间断检测、奇偶性校验、超时和帧出错的检查。

通过一个16位的波特率选择寄存器，数据传输的速度可以被编程为65535多种不同的方式。

简答/问答题：

1、DSP控制器的有哪些主要特征？

2、DSP2407芯片包括哪些功能模块？

3、进位位C是状态寄存器ST1的第9位，累加器对其影响有哪些？

4、DSP2407的数据存储器结构有什么特点？

5、DSP2407的中断结构有什么特点？

6、简述DSP2407的中断过程。

7、DSP2407的中断服务程序有什么特点？

8、简述DSP2407的寻址方式。

9、简述DSP2407芯片是如何复位的。

10、简述DSP2407数字量I/O口的特点。

11、简述DSP2407芯片中事件管理器的结构组成。

12、简述DS2407通用定时器的计数操作模式。

13、简述比较单元PWM输出逻辑电路的特点。

14、简述死区是如何产生的。

15、简述死区的特征与作用。

16、如何产生非对称PWM波形？

17、如何产生对称PWM波形？

18、DSP2407的A/D转换模块内部带有内置采样和保持的10位ADC。

请简述采样和保持的意义。

19、试说明如何对DSP2407I/O端口进行初始化。

20、如何理解DSP2407的ADC模块的排序器功能。

21、如何理解DSP2407中ADC模块的校准模式。

22、如何理解DSP2407中ADC模块的自测试模式。

23、简述DSP2407中SPI模块的意义和应用。

24、DSP2407中SPI模块有哪些特性？

25、DSP2407中SPI模块发送数据的可能方法是哪些？

26、DSP2407中SPI模块的时钟方式有哪些？

27、简述DSP2407中SCI模块的特性。

指令解释题：

执行后

执行前

1、ADD1，1；（DP=6：

0300h~037Fh）

0301H

0301H

01H

ACC

ACC

02H

C

C

执行后

执行前

2、ADD*+，0，AR0

ARP

ARP

04H

AR4

AR4

0302H

0302H

02H

C

C

ACC

ACC

02H

0302H

3、ADD#1h；加短立即数

执行后

执行前

ACC

ACC

02H

C

C

4、ADD#1111h，1；加长立即数并左移1位

执行后

执行前

ACC

ACC

02H

C

C

执行后

执行前

5、ADDCDAT300；（DP=6：

0300h~037Fh），DAT300是300h的标号

0300H

0300H

04H

1

ACC

ACC

13H

C

C

执行后

执行前

6、ADDC*-，AR4；（OVM=0）

ARP

ARP

0H

AR0

AR0

0300H

0300H

00H

C

C

ACC

ACC

0FFFFFFFFH

0300H

1

OV

OV

执行后

执行前

7、ADDS0；（DP=6：

0300h~037Fh）

0300H

0300H

0F006H

ACC

ACC

00000003H

C

C

执行后

执行前

8、ADDS*-，AR2

ARP

ARP

0H

AR0

AR0

0300H

0300H

0FFFFH

C

C

ACC

ACC

7FFF0000H

0300H

执行后

执行前

9、ADDT127；（DP=4：

0200h~027Fh），SXM=0

027FH

027FH

09H

TREG

TREG

0FF94H

C

ACC

ACC

0F715H

C

C

执行后

执行前

10、ADDT*-，AR4；（SXM=0）

ARP

ARP

0H

AR0

AR0

027FH

C

TREG

TREG

0FF94H

027FH

027FH

09H

C

C

ACC

ACC

0F715H

执行后

执行前

11、AND16；（DP=4：

0200h~027Fh）

0210H

0210H

00FFH

ACC

ACC

12345678H

执行后

执行前

12、AND*

ARP

ARP

0H

AR0

AR0

0301H

0301H

0FF00H

ACC

ACC

12345678H

0301H

执行后

执行前

13、AND#00FFh,4

ACC

ACC

12345678H

执行后

执行前

14、CMPL

C

ACC

ACC

0F7982513H

C

执行后

执行前

15、LACC6,4；（DP=8：

0400h~047Fh），SXM=0

0406H

0406H

01H

ACC

ACC

12345678H

C

C

执行后

执行前

16、LACC*,4；（SXM=0）

ARP

ARP

2H

0300H

AR2

AR2

0300H

0300H

0FFH

ACC

ACC

12345678H

C

C

执行后

17、LACC#0F000h,1；（SXM=1）

C

C

ACC

执行前

ACC

12345678H

符号位扩展。

执行后

执行前

18、LACL1；（DP=6：

0300h~037Fh）

0301H

0301H

0H

ACC

ACC

7FFFFFFFH

C

C

执行后

执行前

19、LACL*-,AR4

ARP

ARP

0H

0401H

AR0

AR0

0401H

0401H

0FFH

ACC

ACC

7FFFFFFFH

C

C

执行前

执行后

20、LACL#10h

ACC

ACC

7FFFFFFFH

C

C

执行后

执行前

21、LACT1；（DP=6：

0300h~037Fh）,SXM=0

TREG

0301H

0301H

1376H

TREG

14H

ACC

ACC

98F7EC83H

C

C

执行后

22、LACT*-,AR3；SXM=1

执行前

ARP

ARP

1H

310H

AR0

AR1

0FF00H

0310H

0310H

11H

TREG

TREG

ACC

ACC

98F7EC83H

C

C

执行后

执行前

23、ORDAT8；（DP=8:

0400h~047Fh）

0408h

0408h

0F000H

ACC

ACC

100002H

C

C

执行后

执行前

24、OR*，AR0

AR1

300H

ARP

ARP

1H

AR1

0300h

0300h

1111H

ACC

ACC

222H

C

C

执行后

执行前

25、OR#8111h，8

0408h

0408h

0F000H

C

C

ACC

ACC

100002H

执行后

执行前

26、SACHDAT10，1；（DP=4:

0200h~027Fh），左移1位

ACC

ACC

4208001H

020Ah

0H

020Ah

C

C

执行后

执行前

27、SACH*+,0,AR2；不移位

300H

ARP

ARP

1H

AR1

AR1

ACC

ACC

4208001H

0300h

0H

0300h

C

C

执行后

执行前

28、SACLDAT11，1；（DP=4:

0200h~027Fh），左移1位

ACC

ACC

7C638421H

020Bh

05H

020Bh

C

C

执行后

执行前

29、SACL*,0,AR7；不移位

300H

ARP

ARP

6H

AR6

AR6

ACC

ACC

00FF8421H

0300h

05H

0300h

C

C

执行后

执行前

30、SFL

ACC

ACC

B0001234H

C

C

执行后

执行前

31、SFR；（SXM=0:

nosignextension）

ACC

ACC

B0001234H

C

C

执行后

执行前

32、SFR；（SXM=1:

signextend）

ACC

ACC

B0001234H

C

C

执行后

执行前

33、SUBDAT80；（DP=8：

0400h~047Fh）

0450H

0450H

11H

ACC

ACC

24H

C

C

执行后

执行前

34、SUB*-，1，AR0；（左移1位，SXM=0）

ARP

ARP

07H

AR7

AR7

0301H

0301H

04H

C

C

ACC

ACC

09H

0301H

35、SUB#8h；加短立即数

执行后

执行前

ACC

ACC

07H

C

C

36、SUB#0FFFh，4；左移4位，SXM=0

执行后

执行前

ACC

ACC

0FFFFH

C

C

执行后

执行前

37、XORDAT127；（DP=511:

FF80h~FFFFh）

0FFFFh

0FFFFh

0F0F0H

ACC

ACC

12345678H

C

C

执行后

执行前

38、XOR*+，AR0

AR7

300H

ARP

ARP

7H

AR1

0300h

0300h

0FFFFH

ACC

ACC

1234F0F0H

C

C

39、XOR#0F0F0h，4；（Firstshiftdatavalueleftbyfour）

执行后

执行前

C

C

ACC

ACC

11111010H

40、SPLK#7FFFh,DAT3；（DP=6：

0300h~037Fh）

执行后

执行前

303h

303h

0FE07H

41、SPLK#7FFFh,*+,AR4

执行前

执行后

ARP

ARP

0H

300H

AR0

AR0

300h

300h

07H

分析题：

1、下图是由DSP2407和一些外围芯片构成的电路，请分析该图的工作原理和功能。

GND

1）分析74HC273的功能和作用；

答：

74HC273是一个74HC系列的8位D触发器集成电路芯片。

在控制信号CLK上升沿作用下，可以将输入端的数据传送到输入端，此后输出端数据保持不变。

该芯片有清零端，当清零端CLR为低电平时，输出端全部为“0”。

在本电路中，273用于控制发光二极管的状态。

它的输入端与DSP的PB口相连，控制信号CLK与芯片74LVC138的译码输出相连。

273在这里起到驱动发光二极管和输入与输出隔离的作用。

2）分析74LVC245的功能和作用；

答：

74LVC245是一个8位双向总线发送/接收器集成电路芯片。

一般用于数据总线的驱动和隔离缓冲，每一位都具有三态功能。

控制信号E是选通控制端，它控制数据由输入端传送到输出端或相反，控制信号DIR是数据方向控制信号，它控制数据传送的方向。

在本电路中，74LVC245用来获取键盘开关状态信号，由于DIR控制端始终接“1”，因此，只用于单向传送。

控制信号E接到74LVC138的译码输出端KEYC，受其控制。

3）分析74LVC138的功能和作用；

答：