一、 信号的取样和内插
知识点：
● 连续时间信号离散后的频谱特点
● Nyquist 取样定理的理解和掌握
● 理想内插的时域和频域信号特点，了解非理想内插的几个函数
1. 考虑两个余弦波信号:
1()cos(6)g t t p =和2()cos(14)g t t p =;
以 10s f Hz =分别对g 1(t)、g 2(t)采样，然后使用截止频率为 10/sec rad π的理想低通滤波器实施内插；给出内插后的模拟信号。
2．设有模拟信号)(1t x a =300)2000
sin(t ?π，=)(2t x a 300)5000cos(t ?π，用抽样s f =3000样值/秒分别对其进行抽样，则)()(11s a nT x n x =，)()(22s a nT x n x =的周期分别为多少?
3．已知三角形脉冲的频谱见下图，大致画出三角形脉冲被冲激抽样后信号的频谱（抽样间隔为，令
4．若连续信号的频谱是带状的（），如题图所示。利用卷积定理说明当
时，最低抽样率只要等于就可以使抽样信号不产生频谱混叠。
5．内插或以整数因子N增采样的过程可以看成两种运算的级联。第一个系统（系统A）相当于在x[n]的每个序列值之间插入（N-1）个零序列值，因而
对于准确的带限内插，是一个理想的低通滤波器。
（1）确定系统A是否是线性的。
（2）确定系统A是否是时不变的。
（3）若如图所示，且N=3，画出。
二、离散系统及其普遍关系
知识点：
●掌握离散系统的线性，时变，稳定和因果的判断方法；
●理解单位脉冲响应对应的稳定和因果的判断方法；
●掌握线性时不变系统的离散卷积计算方法。
6. 试判断下列系统是否线性？是否时不变？是否稳定？是否因果？
00()() n m n y n x m n n =-=
>∑
7. 试判断下列系统是否线性？是否时不变？是否稳定？是否因果？ ()()x n y n e =
8.设某线性时不变系统，其单位抽样响应为
()()n h n a u n =
试讨论该系统的因果性和稳定性。
9.常系数线性差分方程为
()(1)()y n ay n x n --=
边界条件为(0)1y =，试说明它是否是线性时不变系统。
10.设
1, 13()20, n n x n n
?≤≤?=???其他
1, 02()0, n h n n ≤≤?=??
其他 试画出()y n ，其中()()()y n x n h n =*。
三、离散时间信号的傅里叶变换及性质 知识点：
● 连续采样信号傅里叶变换与离散时域信号傅里叶变换的关系
● 利用DTFT 的定义及性质求DTFT
● 离散时间信号截断后傅里叶变换
● 离散时间信号的内插与抽取
考察点：DTFT 性质
11.设信号()x n 的傅里叶变换为()jw
X e ，利用傅里叶变换的定义或性质，求下列序列的傅里叶变换
（1）()(1)x n x n -- （2）*()x n （3）*()x n - （4）(2)x n （5）()nx n
（6）2()x n
12.如图所示序列()x n ，设其DTFT 为()jw X e ，试利用DTFT 的物理含义及性质，完成以下运算
（1）0()j X e （2）()jw X e dw ππ-? （3）()j X e π
（4）确定并画出傅里叶变换为(())jw e R X e 的时间序列()e x n
（5）2|()|jw X e dw ππ-? （6）2
()jw dX e dw dw ππ-?
13.若()jw X e 为()x n 的傅里叶变换，()/()0
k n x n k x n k ??=???为整数其他，求()jw k X e
14.将一个n =-∞∞的无限长信号截短，最简单的方法是用一个窗函数去乘该信号。若所用的窗函数为矩形窗，即
10,1,...,1()()0N n N d n R n n =-?==??为其他值
则()()()N N x n x n R n =实现了()x n 的截短
若()x n 的频谱310.4()00.4jw w X e w π
ππ?≤?=?<
分布；
15.若序列()x n 是因果序列，已知傅里叶变换的实部为()1cos jw
R X e w =+，求序列()x n 及
其傅里叶变换()jw X e 。
16.假设序列1234(),(),(),()x n x n x n x n 分别如图所示，其中1()x n 的傅里叶变换为1()jw X e ，试用1()jw X e 表示其它三个序列的傅里叶变换。
四、Z 反变换（留数法）
知识点：
● Z 变换及其收敛域的判断；
● 留数法求Z 反变换；
● Z 反变换求离散系统响应；
17.已知1132()10.512X z z z
--=+-- （1）根据零极点分布，写出所有可能的收敛域；
（2）若系统稳定，用留数法求逆z 变换；
（3）若系统稳定非因果，用留数法求逆z 变换。
18. 设2111(),,1(1)(1)
a X z a z a a az az ---=<<<--。试求()X z 的反变换。
五、Z 变换与拉普拉斯、傅里叶变换的关系及离散系统的频域分析
知识点：
● Z 变换与拉氏变换、傅里叶变换的关系；
● Z 变换求LTI 系统的输出及稳态解；
● 离散系统的传输函数零极点分布，及系统幅频响应。
19.已知系统的差分方程为()(1)(),1y n by n x n b =-+<。 输入信号为()(),1n x n a u n a =≤。初始条件为(1)2y -=。求系统的输出响应。
20.设一阶系统的差分方程为()(1)()01y n by n x n b =-+<<，试定性分析系统的幅频特性。
21.一离散时间系统有一对共轭极点/410.8j p e π=，/420.8j p e π-=，且在原点有二阶重零点。
（1）写出该系统的传递函数()H z ，画出极零图；
（2）试大致画出其幅频响应（0~2π）；
（3）若输入信号()()x n u n =，且系统初始条件(2)(1)1y y -=-=，求该系统的输出()y n 。
对数据和函数的存储类别可分为：自动的（auto）、静态的（static）、寄存器的（register）、外部的（extern）。非线性运算的方法：级数展开法、查表法、混合法 DSP实现的一般方法：（1）、在通用的计算机上用软件实现。（2）、在通用的计算机系统上加上专用的加速处理机实现（3）、在通用的单片机上实现。(4）、在通用的可编程DSP芯片实现(5）、在专用的DSP芯片实现、 （2）简述DSP应用系统的典型构成和特点 答：DSP系统的典型结构 其工作过程①对输入信号进行带限滤波和抽样；②进行A/D变换，将信号变换成数字比特流； ③根据系统要求，DSP芯片对输入信号按照特定算法进行处理；④D/A转换，将处理后的数字样值转换为模拟信号；⑤平滑滤波，得到连续的模拟信号波形 特点：接口方便编程方便稳定性好精度高可重复性好集成方便 （3）简述DSP应用系统的一般设计过程
DSP系统的设计流程：1. 定义系统性能指标 2. 采用高级语言进行性能模拟3. 设计实时DSP应用系统4. 借助开发工具进行软硬件调试 5. 系统集成与独立系统运行 设计流程图： TMS320系列DSP芯片的特点：
1.采用哈佛结构实现内部总线； 2.采用流水线操作实现指令操作； 3.乘法采用专用的硬件乘法器实现； 4.具有高效的DSP指令 哈佛结构的特点：将程序和数据存储在不同的存储空间 流水线的特点：采用流水线操作，处理器可以并行处理多条指令，提高CPU工作效率 DSP芯片的运算速度指标： 指令周期 MAC时间 FFT执行时间 MIPS：每秒执行百万条指令 MOPS：每秒执行百万条操作 MFLOPS：每秒执行百万条浮点操作 BOPS：每秒执行十亿次操作 （8）设计DSP应用系统时，如何选择合适的DSP芯片 答：DSP芯片的选择要根据实际系统的需要来选择DSP芯片，已达到系统最优化的设计。 所以一般选择DSP芯片要考虑以下因素： 芯片运行速度、DSP芯片的价格、DSP芯片的硬件资源、DSP芯片的运算精度、DSP芯片的开发工具、DSP芯片的功耗等因素。 （9）TMS320VC5416-16工作在160MHz时的指令周期是多少ns？它的运算速度是多少MIPS？当工作在100MHZ时，
《数字信号处理》课程教学大纲 一、课程编号：1100020 二、课程名称：数字信号处理 ( 64学时) Digital Signal Processing 三、课程教学目的 数字信号处理是现代信息处理和传输的基础课程之一，已经成为信号和信息处理、通信和电子、计算机科学和技术等专业的学生需要学习和掌握的基本知识。 本课程以离散时间信号与系统作为对象，在介绍经典理论的基础上，适当引入了现代信号处理的理论与方法以及Matlab仿真分析软件。通过本课程的学习，使得学生能够掌握确定性离散时间信号的频谱分析原理及快速实现方法，数字滤波器的设计及实现方法。使学生能够利用计算机技术来进行数字信号的处理，并根据实际需要分析、设计数字滤波系统。 本课程是进一步学习数字通信、图像处理、随机数字信号处理、无线通信、多媒体通信等专业课程的先修课程。 四、课程教学基本要求 1．掌握离散时间信号和系统的基本标识方法 2．掌握离散时间系统的基本特性、Z变换以及离散时间信号的傅立叶变换（DTFT） 3．掌握离散傅立叶变换（DFT）以及离散傅立叶变换的快速算法（FFT） 4．掌握数字滤波器的设计方法和结构 5．了解多速率信号处理的基本内容 五、教学内容及学时分配（含实验） 理论教学（56学时） 1．绪论2学时数字信号处理的特点、实现和应用 Matlab简介 2．离散时间系统的基本特性及流图10学时抽样与重建 离散系统及其普遍关系 信号流图及Mason公式 离散时间信号的傅立叶变换 Z变换及Z反变换（留数法）
Z变换与拉普拉斯、傅立叶变换的关系 离散系统的频域分析 3．离散傅立叶变换及其快速实现14学时DFS的定义及性质 DFT的定义、性质及应用 基2时间抽选法FFT 基2频率抽选法FFT 基4时间抽选法FFT IDFT的快速算法 FFT应用（线性卷积的快速计算、CZT变换） 4．IIR数字滤波器的设计和实现12学时滤波器概述 模拟滤波器的设计 模拟滤波器的数字仿真 冲激响应不变法和双线性变换法的设计 IIR滤波器的频率变换设计 IIR数字滤波器的计算机辅助设计 IIR 滤波器的实现结构 5．FIR数字滤波器的设计10学时线性相位FIR滤波器的条件和特性概述 窗函数法 频率取样法 FIR数字滤波器的优化设计 FIR数字滤波器的实现结构 6．多速率信号的处理基础8学时抽取和内插的时域和变换域描述 抽取滤波器和内插滤波器 多相分解 正交镜像滤波器组 双通道滤波器组 实验教学（8学时）
第2章DSP的硬件结构 DSP的硬件结构： DSP与标准微处理器有许多共同的地方，都是由CPU、存储器、总线、外设、接口、时钟组成。从广义上讲，可以说DSP是一种CPU。但DSP和一般的CPU 又有不同， DSP有自己的一些独特的特点，比如采用哈佛结构、流水线操作、独立的硬件乘法器、独立的DMA总线和控制器等。 Von Neuman结构与Harvard结构： Harvard结构：程序与数据存储空间分开，各有独立的地址总线和数据总线，取指和读数可以同时进行，从而提高速度，目前的水平已达到90亿次浮点运算/秒（9000MFLOPS）。 MIPS--Million Instruction Per Second MFLOPS--Million Floating Operation Per Second 流水操作（pipeline）： 独立的硬件乘法器： 在卷积、数字滤波、FFT、相关、矩阵运算等算法中，都有A(kB(n-k一类的运算，大量重复乘法和累加。 通用计算机的乘法用软件实现，用若干个机器周期。 DSP有硬件乘法器，用MAC指令（取数、乘法、累加）在单周期内完成。 独立的DMA总线和控制器：
有一组或多组独立的DMA总线，与CPU的程序、数据总线并行工作，数据的传递和处理可以独立进行，DMA内部总线与系统总线完全分开，避开了总线使用上的瓶颈。在不影响CPU工作的条件下，DMA速度已达800Mbyte/s。 CPU: 通用微处理器的CPU由ALU和CU组成，其算术运算和逻辑运算通过软件来实现，如加法需要10个机器周期，乘法是一系列的移位和加法，需要数十个机器周期。 DSP的CPU设置硬件乘法器，可以在单周期内完成乘法和累加. 移位: 通用微处理器的移位，每调用一次移位指令移动1-bit DSP可以在一个机器周期内左移或右移多个bit，可以用来对数字定标，使之放大或缩小，以保证精度和防止溢出；还可以用来作定点数和浮点数之间的转换. 溢出: 通用CPU中，溢出发生后，设置溢出标志，不带符号位时回绕，带符号位时反相，带来很大的误差 DSP把移位输出的最高位（MSB）存放在一个位检测状态寄存器中，检测到MSB=1时，就通知下一次会发生溢出，可以采取措施防止. 数据地址发生器（DAG）: 在通用CPU中，数据地址的产生和数据的处理都由ALU来完成 在DSP中，设置了专门的数据地址发生器（实际上是专门的ALU），来产生所需要的数据地址，节省公共ALU的时间. 外设（peripherals）: 时钟发生器（振荡器与PLL） 定时器（Timer） 软件可编程等待状态发生器 通用I/O 同步串口（SSP）与异步串口（ASP）
第一章 1．简述典型实时数字信号处理系统组成部分。 答：包括：抗混叠滤波器（Anti-aliasing filter）、模数转换器 AD（C Analog-to-Digital Converter ）、数字信号处理、数模转换器DAC（ Digital-to-Analog Converter ）和抗镜像 滤波器（Anti-image filter）。 2．简述 X86 处理器完成实时数字信号处理的优缺点。 答：利用 X86 处理器完成实时数字信号处理。特点是处理器选择范围宽，主板及外设资源丰富，有多种操作系统可供选择，开发、调试较为方便；缺点是数字信号处理能力不强，硬件组成较为复杂，系统体积、重量较大，功耗较高，抗环境影响能力较弱。 3．简述数字信号处理器的主要特点。 答：（1）存储器采用哈佛或者改进的哈佛结构；（2）内部采用了多级流水；（ 3）具有硬件乘法累加单元；（4）可以实现零开销循环；（ 5）采用了特殊的寻址方式；（6）高效的特殊指令；（ 7）具有丰富的片内外设。 4．给出存储器的两种主要结构，并分析其区别。 答：存储器结构分为两大类：冯?诺依曼结构和哈佛结构。冯?诺依曼结构的特点是只 有一个存储器空间、一套地址总线和一套数据总线；指令、数据都存放在这个存储器空间中，统一分配地址，所以处理器必须分时访问程序和数据空间。哈佛结构程序存储器空间和数据存储器空间分开，具有多套地址、数据总线，哈佛结构是并行体系结构，程序和数据存于不同的存储器空间，每个存储器空间独立编址、独立访问。 5．简述选择数字信号处理器所需要考虑的因素。 答：应考虑运算速度、算法格式和数据宽度、存储器类型、功耗和开发工具。 6．给出数字信号处理器的运算速度指标，并给出其具体含义。 答：常见的运算速度指标有如下几种： （1）指令周期：执行一条指令所需的最短时间，数值等于主频的倒数；指令周期通常以ns （纳秒）为单位。例如，运行在200MHz的TMS320VC551啲指令周期为 5ns。 （2）MIPS：每秒百万条指令数。 （3） MOPS每秒百万次操作数。 （4）MFLOPS每秒百万次浮点操作数。 （5）BOPS每秒十亿次操作数。 （6） MAC时间：一次乘法累加操作花费的时间。大部分DSP芯片可在一个指令周期内完成MAC操作； （7） FFT执行时间：完成N点FFT所需的时间。FFT运算是数字信号处理中的典型算法而且应用很广，因此该指标常用于衡量DSP芯片的运算能力。
第一章： 1、数字信号处理的实现方法一般有哪几种？ (1) 在通用的计算机上用软件实现 (2) 在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现 (3) 用通用的单片机实现，这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理 (4) 用通用的可编程DSP 芯片实现，可用于复杂的数字信号处理算法 (5) 用专用的DSP 芯片实现 (6) 用基于通用dsp 核的asic 芯片实现 2、简单的叙述一下dsp 芯片的发展概况？ 答：第一阶段，DSP 的雏形阶段（1980 年前后） 代表产品：S2811。主要用途：军事或航空航天部门 第二阶段，DSP 的成熟阶段（1990 年前后） 代表产品：TI 公司的TMS320C20 主要用途：通信、计算机领域第三阶段，DSP 的完善阶段（2000 年以后） 代表产品：TI 公司的TMS320C54 主要用途：各行业领域 3、可编程dsp 芯片有哪些特点？ (1)采用哈佛结构:冯.诺依曼结构，哈佛结构，改进型哈佛结构 (2)采用多总线结构 (3)采用流水线技术 (4) 配有专用的硬件乘法-累加器 (5) 具有特殊的dsp 指令 (6) 快速的指令周期
(7) 硬件配置强 (8) 支持多处理器结构 (9) 省电管理和低功耗 4、什么是哈佛结构和冯.诺依曼结构？它们有什么区别？ 哈佛结构：该结构采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。 冯.诺依曼结构：该结构采用单存储空间，即程序指令和数据共 用一个存储空间，使用单一的地址和数据总线，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行。当进行高速运算时，不但不能同时进行取指令和取操作数，而且还会造成数据传输通道的瓶颈现象，其工作速度较慢。区别：哈佛：该结构采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。 冯：当进行高速运算时，不但不能同时进行取指令和取操作数，而且还会造成数据传输通道的瓶颈现象，其工作速度较慢。 5、什么是流水线技术？ 答：每条指令可通过片内多功能单元完成取指、译码、取操作数和执
北京邮电大学随机信号分析与处理综合练习题 一、判断题： 1. 设()X t 和()Y t 是相互独立的平稳随机过程，则它们的乘积也是平稳的。 2.()X t 为一个随机过程，对于任意一个固定的时刻i t ，()i X t 是一个确定值。 3.设X 和Y 是两个随机变量，X 和Y 不相关且不独立，有()()()D X Y D X D Y +=+。 4.一般来说，平稳正态随机过程与确定性信号之和仍然为平稳的正态过程。 5.设()X t 是不含周期分量的零均值平稳随机过程，其自相关函数为()X R τ，从物 理概念上理解，有lim ()0X R ττ→∞ =。 6. 对于线性系统，假设输入为非平稳随机过程，则不能用频谱法来分析系统输出随机过程的统计特性。 7. 若随机过程X (t )满足，与t 无关，则X (t )是广义平稳（宽平稳）过程。 8. 随机过程的方差表示消耗在单位电阻上瞬时功率的统计平均值。 9. 广义循环平稳的随机过程本身也是一种广义平稳的随机过程。 10. 高斯白噪声经过匹配滤波器后仍然为高斯白噪声。 二．选择填空 1．对于联合平稳随机过程()X t 和()Y t 的互相关函数()XY R τ，以下关系正确的是 （1）。 （1）A ．()()XY XY R R ττ-= B.()-()XY YX R R ττ-=
C.)()(ττYX XY R R =- D.)()(ττXY XY R R -=- 2.随机过程X(t)的自相关函数满足1212(,)()()0X X X R t t m t m t =≠，则可以断定1()X t 和2()X t 之间的关系是（2）。 （2）A.相互独立B.相关C.不相关D.正交 3．两个不相关的高斯随机过程)(t X 和)(t Y ，均值分别为X m 和Y m ，方差分别为2X σ和2Y σ，则) (t X 和)(t Y 的联合概率密度为（3）。 （3）A ．2222()()(,)22X Y X Y x m y m f x y σσ????--??=-+?????????? B.2222()()1 (,)exp 222X Y X Y X Y x m y m f x y πσσσσ????--??=-+?????????? C.2222()()(,)2()X Y X Y x m y m f x y σσ??-+-=-??+?? D.2222()()1 (,)exp 22()X Y X Y X Y x m y m f x y πσσσσ??-+-=-??+?? 4.设()sin()()c X t A t n t ω=+，其中()()cos()()sin()c c s c n t n t t n t t ωω=-是零均值平稳窄带高斯噪声，A 是不等于0的常数，则()X t 的包络服从（4），()X t 的复包络服从（5）。 （4）A.莱斯分布B.瑞利分布C.高斯分布D.均匀分布 （5）A.莱斯分布B.瑞利分布C.高斯分布D.均匀分布 5.设()N t 是平稳随机过程，其功率谱密度为()N G ω，定义()0()()sin X t N t t ωθ=+，θ在0到2π之间均匀分布，则()X t 的平均功率谱密度为（6）。
数字信号处理软件实验 MATLAB 仿真 2015年12月16日
实验一：数字信号的 FFT 分析 ● 实验目的 通过本次实验，应该掌握： (a) 用傅立叶变换进行信号分析时基本参数的选择。 (b) 经过离散时间傅立叶变换（DTFT ）和有限长度离散傅立叶变换（DFT ）后信号频谱上的区别，前者 DTFT 时间域是离散信号，频率域还是连续的，而 DFT 在两个域中都是离散的。 (c) 离散傅立叶变换的基本原理、特性，以及经典的快速算法（基2时间抽选法），体会快速算法的效率。 (d) 获得一个高密度频谱和高分辨率频谱的概念和方法，建立频率分辨率和时间分辨率的概念，为将来进一步进行时频分析（例如小波）的学习和研究打下基础。 (e) 建立 DFT 从整体上可看成是由窄带相邻滤波器组成的滤波器组的概念，此概念的一个典型应用是数字音频压缩中的分析滤波器，例如 DVD AC3 和MPEG Audio 。 ● 实验内容及要求 ? 离散信号的频谱分析 设信号 此信号的0.3pi 和 0.302pi 两根谱线相距很近，谱线 0.45pi 的幅度很小，请选择合适的序列长度 N 和窗函数，用 DFT 分析其频谱，要求得到清楚的三根谱线。 ? DTMF 信号频谱分析 用计算机声卡采用一段通信系统中电话双音多频（DTMF ）拨号数字 0～9的数据，采用快速傅立叶变换（FFT ）分析这10个号码DTMF 拨号时的频谱。 00010450303024().*cos(.)sin(.)cos(.)x n n n n ππππ=+--
●MATLAB代码及结果 ?离散信号的频谱分析 clf; close all; N=1000; n=1:1:N; x=0.001*cos(0.45*n*pi)+sin(0.3*n*pi)-cos(0.302*n*pi-pi/4); y=fft(x,N); mag=abs(y); w=2*pi/N*[0:1:N-1]; stem(w/pi,mag); axis([0.25 0.5 0 2]); xlabel('频率'); ylabel('X(k)'); grid on;
第一章，DSP技术概述 1.DSP是什么？DSP芯片又是什么？二者区别？ 1）Digtial Signal Processing代表数字信号处理技术，理论，算法。 2）Digital Signal Processor 代表数字信号处理器，既DSP芯片。 3）前者是理论和计算方法上的技术，后者是指实现这些技术的通用或专用可编程微处理器芯片。 2.DSP 芯片按数据格式分类：定点DSP和浮点DSP， 3.字长：计算机一次能够处理的二进制数的位数。 4.存储空间由地址总线的位数决定。 5.堆栈方式：向下生长型 6.定点DSP，TMS320C2x，TMS320C2xx，TMS320C5x，TMS320C54x 浮点DSP，TMS350C3x，TMS320C4x和TMS320C8x， 多处理器：TMS320C6x 7.MAC时间，一次乘法和一次加法的时间，大部分DSP芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和一次加法操作。 8.流水线技术是将指令的各个步骤重叠起来执行，而不是一条指令执行完成后，才开始执行下一条指令。 第二章，DSP芯片结构介绍 9.存储器映像寄存器：指用0页数据存储器来当做寄存器用，而不专门设计制作寄存器从而可简化设计，并增加数据储存器的使用灵活性， 10.桶形移位寄存器范围：左移最多31位，右移最多16位。 11.递增：压：先SP+1，再入栈； 弹：先弹栈，再SP-1。 12.MP/MC：微处理器/微型计算机工作方式位 MP/MC=0，允许使能并寻址片内ROM； MP/MC=1，不能利用片内ROM。 13.OVLY可以允许片内双寻址数据RAM块映射到程序空间，OVLY=0，只能在数据空间而不能在程序空间寻址在片RAM；OVLY=1片内RAM，可以映像到程序空间和数据空间，但是数据页0（0h~7Fh）不能映像到程序空间。 14.TSM320C54x芯片在提高芯片运算速度方面采用了哪些措施？ 1）采用了单个指令周期实现乘加运算的处理技术；单周期实现多个运算单元并行处理；数据搬运工作由DMA处理，无需CPU干涉；提供针对高级数学运算（指数，开方，FFT等）的密函数。 2）数据总线（CB DB和EB），将内部各单元（如CPU，数据地址生成电路，程序地址产生逻辑，在片外围电路，以及数据存储器）连接在一起，其中CB和DB传送独自数据存储器的操作数，EB传送写到存储器的数据。 3）地址总线（PAB,CAB,DAB和EAB）：传送执行指令所需的地址。 16.DSP采用多处理单元结构有何好处？ 可完成巨大运算量的多处理器系统，即将算法划分给多个处理器，借助高速通信接口来实现计算任务并行处理的多处理器阵列。 17.TSM320C54x芯片的CPU主要包括哪些部分？它们的功能是什么？ 1）算术逻辑运算单元（ALU），可完成宽范围的算术逻辑运算； 2）累加器A和B：可用于存放从ALU或乘/加单元输出的数据，也能输入数据到ALU或乘/加单元; 3)桶形移位器:对输入数据进行0~31位的左移，和0~16位的右移； 4）乘法器/加法器：可在一个指令周期里完成17*17位的进制补码乘法运算，也可在一个流水线状态周期内完成一个乘法累加（MAC）运算， 5）比较，选择和存储单元：专为Visterb算法设计的进行加法/比较/选择（ACS）运算的硬件单元； 6）指数编码器：用于支持单周期指令EXP的专用硬件，它可以求出累加器的指数值，并以2的补码方式存到T寄存器中， 7）CPU状态和控制寄存器：ST0和ST1中包含有各种工作条件和工作方式的状态；PMST中包含存储器的设置状态，及其他控制信息， 18.累加器A和B的作用是什么？它们有何区别？ 作用：同17.2）在执行MIN和MAX指令或者并行指令时都要用到它们，这时，一个累加器加载数据，另一个完成预算。区别：累加器A的31~16位可以用作乘法器的一个输入。19.STO.ST1.PMST的作用是什么？它们是如何影响DSP工作过程的？ 见书P23-P26 20.C54x的总存储空间为192k字，它们由3个可选择的存储空间构成，即64k字的程序存储空间，64k字的数据存储空间和64k字的I/O空间。 21.RAM有两种：单寻址RAM（SARAM）和双寻址RAM （DARAM）：一个周期内访问两次与片外存储器相比，片内存储器具有不需插入等待状态，成本和功耗低等优点。 22.试述三种存储器空间的各自作用是什么？ 1）程序存储空间:用于存放要执行的指令和指令执行中所用的系列表；
第一章引言 1. 一个存储单元有哪两个属性？寄存器与存储器有什么不同？ 一个存储单元的两个属性是：地址与值。寄存器是特殊的存储器，读写寄存器可引发相关电路的动作。 2. 由单片机构成的最小系统有哪几部分构成？ 由单片机构成的最小系统包括电源和晶体振荡器。 3. DSP是哪三个英文词的缩写？中文意义是什么？ DSP是Digital Signal Processor的缩写，中文意义是数字信号处理器。 4. 哈佛结构计算机与冯?诺伊曼结构计算机有什么差别？ 哈佛结构计算机有独立的数据总线和程序总线，冯?诺伊曼结构计算机数据和程序共用一套总线。 5. 微控制器与微处理器有什么不同？ 微控制器内部可固化程序，而微处理器内部不含程序。 6. TMS320LF24xA系列单片机有几套总线？分别起什么作用？总线中数据线和地址线分别有多少条？最 大可以访问多少存储单元？每个存储单元由多少位组成？ TMS320LF24xA系列单片机有三套总线，分别是程序读总线、数据读总线和数据写总线。每套总线中各有16条数据线和16条地址线，最大可以访问64K个存储单元，每个存储单元由16位组成。 7. 什么是操作码？什么是操作数？ 操作码用于表示指令所要执行的动作，操作数表示指令所涉及的数据。 8. 实现一条指令的功能要经过哪四个阶段？CPU为什么要采用流水线结构？ 实现一条指令的功能要经过“取指”、“译码”、“取操作数”和“执行”四个阶段，CPU采用流水线结构可以同时使多条指令处于不同的处理阶段，实现并行处理，提高CPU的指令吞吐率。 第二章寻址方式与主要寄存器操作 1. 有哪三种寻址方式？ 三种寻址方式是：立即数寻址、直接寻址和间接寻址。 2. 指令LACL #10与LACL 10有什么区别？各为什么寻址方式？含义是什么？ 指令LACL #10将常数10装载到累加器，指令LACL 10将地址10（假设DP为0）处的值装载到累加器。前者是立即数寻值，操作数在指令中；后者是直接寻址，操作数的地址最低7位在指令中。 3. 指令LACC #1234h和LACC #0ABCDh执行后累加器ACC中为何值？与SXM 的状态有关吗？ 指令LACC #1234h执行后累加器ACC中为0x00001234。
一、填空题(每空2分，共2０分) 1、在C语言和C55ｘ汇编语言的混合程序设计中，C函数的参数和返回值传递到 C55ｘ的寄存器中。在函数“ｌong ｆｕｎc(iｎｔ *p1, ｉnt i2, ｉnt i3, int i4）”中,*p１传递到ＡR０寄存器,i2传递到T0寄存器,i4传递到AR1寄存器,返回值由AＣ０寄存器传递。 2、汇编语言“mｏv ＊AＲ０，AC0”使用的寻址方式是间接寻址模式，“mov #0x3,DPＨ”使用的寻址方式是直接寻址模式 ,“mov *(#０x011234），Ｔ２”使用的寻址方式是绝对寻址模式。 3、指令执行前AC0的值是０012345678,那么汇编语句“ＡNＤ #0x7f, ＡC0”, 执行之后，AＣ０的值是0000０0０07８。 4、C55x 的链接器命令文件中,SECTIONＳ命令的主要作用是告诉链接器如何将 输入段组合成输出段,以及在存储器何处存放输出。MEMORY命令的主要作用是定义目标系统的存储器配置图,包括对存储器各部分的命名，以及规定它们的起始地址和长度。 二、简述题(共４0分) 1、根据你的理解,试列举DSP 芯片的特点?（５分） 答:哈佛结构；多总线结构;指令系统的流水线操作；专用的硬件乘法器；特殊的ＤSP 指令;快速的指令周期;丰富的外设 2、ＴMＳ3２0C5５x 芯片的总线结构有何特点,主要包括哪些总线？它们 的功能是什么?（6分） 答：ＴＭS３２0C55x DSP采用先进的哈佛结构并具有十二组总线,其独立的程序总线和数据总线允许同时读取指令和操作数,实现高度的并行操作。 采用各自分开的数据总线分别用于读数据和写数据,允许CＰU在同一个机器周期内 进行两次读操作数和一次写操作数。独立的程序总线和数据总线允许CPU同时访问 程序指令和数据。 包括12条总线，分别是：ＰAB和PB、BAB和BＢ、CAB和CB、DAB和ＤＢ、EＡＢ 和EＢ、FAB和FB。 3、DSP 为了降低功耗采取了哪些措施?（６分） 答：双电压供电;多种工作模式 4、ＴＭS3２0C5５x 的总存储空间为多少?可分为哪 3 类，它们的大小是 多少?存储器空间的各自作用是什么?(6分) 答：程序空间1６M Byte;I/Ｏ空间64K Ｗｏｒds；数据空间８M Wordｓ 5、TMS3２0C５5x有哪些寻址方式,它们是如何寻址的?试为每种寻址方式 列举一条指令（6分） 答：直接寻址模式,mov #K16,DP; 间接寻址模式，mov *AR０，AC0； 绝对寻址模式，mov *(#0x011２34)，T2； ＭＭＲ寻址模式，ｍov *abs16（#AR2）, Ｔ2; 寄存器位寻址模式，btstp @3０, AC1; 圆形寻址模式。 6、将Ｃ源程序转换成可执行文件需要经过哪些步骤？（６分）
第一章数字信号处理概述 简答题： 1．在A/D变换之前和D/A变换之后都要让信号通过一个低通滤波器，它们分别起什么作用？ 答：在A/D变化之前为了限制信号的最高频率，使其满足当采样频率一定时，采样频率应大于等于信号最高频率2倍的条件。此滤波器亦称为“抗混叠”滤波器。 在D/A变换之后为了滤除高频延拓谱，以便把抽样保持的阶梯形输出波平滑化，故又称之为“平滑”滤波器。 判断说明题： 2．模拟信号也可以与数字信号一样在计算机上进行数字信号处理，自己要增加一道采样的工序就可以了。（）答：错。需要增加采样和量化两道工序。 3．一个模拟信号处理系统总可以转换成功能相同的数字系统，然后基于数字信号处理理论，对信号进行等效的数字处理。（）答：受采样频率、有限字长效应的约束，与模拟信号处理系统完全等效的数字系统未必一定能找到。因此数字信号处理系统的分析方法是先对抽样信号及系统进行分析，再考虑幅度量化及实现过程中有限字长所造成的影响。故离散时间信号和系统理论是数字信号处理的理论基础。
第二章 离散时间信号与系统分析基础 一、连续时间信号取样与取样定理 计算题： 1．过滤限带的模拟数据时，常采用数字滤波器，如图所示，图中T 表示采样周期（假设T 足够小，足以防止混叠效应），把从)()(t y t x 到的整个系统等效为一个模拟滤波器。 （a ） 如果kHz rad n h 101,8)(=π截止于，求整个系统的截止频率。 （b ） 对于kHz T 201=，重复（a ）的计算。 解 （a ）因为当0)(8=≥ω πωj e H rad 时，在数 — 模变换中 )(1)(1)(T j X T j X T e Y a a j ωω=Ω= 所以)(n h 得截止频率8πω=c 对应于模拟信号的角频率c Ω为 8 π = ΩT c 因此 Hz T f c c 625161 2==Ω= π 由于最后一级的低通滤波器的截止频率为T π，因此对T 8π没有影响， 故整个系统的截止频率由)(ωj e H 决定，是625Hz 。 （b ）采用同样的方法求得kHz 201=，整个系统的截止频率为
一．填空题（本题总分12分，每空1分） 1．累加器A分为三个部分，分别为；；。 1．AG,AH,AL 2．TMS320VC5402型DSP的内部采用条位的多总线结构。 2．8,16 3．TMS320VC5402型DSP采用总线结构对程序存储器和数据存储器进行控制。3．哈佛 4．TMS329VC5402型DSP有个辅助工作寄存器。 4．8个 5．DSP处理器TMS320VC5402中DARAM的容量是字。 5．16K字 - 6．TI公司的DSP处理器TMS320VC5402PGE100有___________个定时器。 6．2 7．在链接器命令文件中，PAGE １通常指________存储空间。 7．数据 8．C54x的中断系统的中断源分为____ ___中断和____ ____中断。 8．硬件、软件 1．TI公司DSP处理器的软件开发环境是__________________。 1．答：CCS(Code Composer Studio) 2．DSP处理器TMS320VC5402外部有___________根地址线。 2．答：20根 、 3．直接寻址中从页指针的位置可以偏移寻址个单元。 3．答：128 4．在链接器命令文件中，PAGE 0通常指________存储空间。 4．答：程序 5．C54x系列DSP处理器中，实现时钟频率倍频或分频的部件是_____________。 5．答：锁相环PLL 6．TMS320C54x系列DSP处理器上电复位后，程序从指定存储地址________单元开始工作。6．答：FF80h 7．TMS320C54x系列DSP处理器有_____个通用I/O引脚，分别是_________。 7．答：2个，BIO和XF [ 8．DSP处理器按数据格式分为两类，分别是_______ __；_____ ___。 8．答：定点DSP和浮点DSP 9．TMS329VC5402型DSP的ST1寄存器中，INTM位的功能是。 9．答：开放/关闭所有可屏蔽中断 10．MS320C54X DSP主机接口HPI是________位并行口。 10．答：8 1.在C54X系列中，按流水线工作方式，分支转移指令的分为哪两种类型：_______；_______。 1.答：无延迟分支转移，延迟分支转移 的程序中，“.bss”段主要用于_______________。 3.答：为变量保留存储空间 & 4.从数据总线的宽度来说，TMS320VC5402PGE100是_______位的DSP处理器。 4.答：16位
2011级数字信号处理实验报告 实验名称：实验一数字信号的产生和基本运算 1．实验要求 因为现实世界里存在的是模拟信号，因此数字信号处理的第一个问题是将信号离散化，得到一个数字信号，然后再进行数字处理。 (1) 常用数字信号序列的产生： 熟悉Matlab 产生数字信号的基本命令，加深对数字信号概念的理解，并能够用Matlab 产生和绘制出一些常用离散信号序列。请用Matlab 画出下列序列的波形（-10 数字信号处理期末复习题 一、填空题 1.数字频率ω与模拟角频率Ω之间的关系为 。 2.理想采样信号的频谱是原模拟信号的频率沿频率轴，每间隔 重复出现一次，并叠加形成的周期函数。 3.序列)(n x 的共轭对称部分)(n x e 对应着)(ωj e X 的 部分。 4.长度为N 的有限长序列)(n x 的M 点离散傅里叶变换的周期为 。 5.对实信号进行谱分析，要求谱分辨率Hz F 10≤，信号最高频率kHz f c 5.2=，则最小记录时间=min p T ，最少的采样点数=min N 。 6.在DIT-FFT 算法分解过程中，有16点的复数序列，可进行4级蝶形运算，则4级运算总的复数乘法次数为 。 7.如果序列)(n x 的长度为M ，则只有当频率采样点数N 满足 条件时，才可有频率采样)(k X 恢复原序列)(n x ，否则产生时域混叠现象。 8.设)(*n x 是)(n x 的复共轭序列，长度为N ，N n x DFT k X )]([)(=，则=N n x D F T )]([* 。 9.线性相位FIR 滤波器，若)1()(---=n N h n h ，N 为奇数的情况下，只能实现 滤波器。 10.给定序列()14j n x n e π??- ???=，试判断此序列是否为周期序列 ；若为周期序列，请给出此序列的最小正周期 ，若为非周期序列，请列写判别原 因 。（后面两个填空只需填一个）。 11.已知调幅信号的载波频率为1kHz ，调制信号频率100m f Hz =，则最小记录时间为 ，最低采样频率 。 12.系统差分方程为()()()21y n x n x n =++ ，其中()x n 和()y n 分别表示系统输入和输出，判断此系统（是，非）线性系统，（是，非）时不变系统，（是，非）因果系统，（是，不是）稳定系统。（划线部分是正确答案）。 13.周期信号()()0sin x n n ω= ，其中02π为有理数，其用欧拉公式展开后表达式为 ，其傅里叶变换为 。 14.序列()2n u n -的Z 变换表达式为 ，收敛域为 。 15.连续信号()a x t 是带限信号，最高截止频率为c f ，若采样角频率2s c f f < 会造成采样信号中的 现象。而序列()x n 的长度为M ，则只有当频域采样点数N M ≥时，才可由频域采样()X k 恢复原始序列，否则产生 现象。 16.对序列()()4x n R N =进行8点DFT （离散傅里叶变换）后，其幅度谱表达式为 ，相位谱表达式为 。 17.设()x n 是长度为N 的实偶对称序列，即()()x n x N n =-，则()X k 对称；如果()x n 是实奇对称序列，即()()x n x N n =--，则()X k 对称。 18.数字滤波器与模拟滤波器最大的区别为，频响函数()j H e ω是以 为周期的。对线性相位特性的滤波器，一般采用 数字滤波器设计实现。 19.已知FIR 滤波器的单位脉冲响应为：()h n 长度为6N =；()()05 1.5h h ==； 《DSP原理与应用》练习题参考答案 32学时版本 用于应用电子方向 注意：红色字体文字为解题注解与说明，万万不 可作为答题内容 1.Q.15表示是16位数据中第15位为符号位，第14~0位为小数位。试写出下面问题的答案： ⑴分别写出十进制正数0.68和十进制负数-0.245的Q.15表示。 0.68*32768=570AH -0.245*32768=-1F5CH=E0A4H ⑵分别写出Q.15表示的A200H和5A00H的十进制数值。 A200H/32768=-5E00H/32768=- 0.734375 5A00H/32768=0.703125 上面两小题使用教材P7两条公式，公式中Q为数据中的小数位数，digits<->data。取补码的正规方法是按位取反得到的反码加上1。16进制下快速算法是找出互补的数，即加上该互补数得10000H。例如求1F5CH补码，1F5CH+E0A4H=10000H。故E0A4H为所求。 ⑶已知两个Q.15数相乘的乘积存放于累加器A中。FRCT=0时A为16进制0xFFEA000000，该乘积的十进制数是多少？FRCT=1时A为16进制0x007D000000，该乘积的十进制数又是多少？ FRCT=0时累加器A低30位为小数位 解法一，取乘积Q.15形式，乘积Q.15形式为D400H=-2C00H/32768=-11264/32768=- 0.34375 解法二，运用教材P7公式，EA000000/230=-16000000//230=-11/25=-0.34375 解法三，写出小数点后二进制位数值，乘积为-16000000H，小数点后的二进制为01011B，得2-2+2-4+2-5=-11/25=-0.34375 FRCT=1时累加器A低31位为小数位 解法一，取乘积Q.15形式，乘积Q.15形式为7D00H=32000/32768=0.9765625 解法二，运用教材P7公式，7D000000H/231=125/27= 0.9765625 解法三，写出小数点后二进制位数值，乘积7D000000H小数点后的二进制为1111101B，得2-1+2-2+2-3+2-4+2-5+2-7=125/27= 0.9765625 2.在C54x DSP的C语言开发环境中，数据类型与通常的C语言开发环境的数据类型不同，主要数据类型如下表所示： 和CCS2.2上的C语言程序如下： const double coef[15] = { 0.00482584, 0.00804504,-0.00885584,-0.04291741, -0.02903702, 0.09725365, 0.28342322, 0.37452503, 《数字信号处理》Matlab 实验 一．离散信号的 FFT 分析 知识点：利用FFT 对信号频谱进行分析，用DFT 进行信号分析时基本参数的选择，以及信号经过离散时间傅立叶变换（DTFT ）和有限长度离散傅立叶变换（DFT ）后信号频谱上的区别。 实验教学内容： 1.用Matlab 编程上机练习。已知： N=25。这里Q=0.9+j0.3。可以推导出 ， 首先根据这个式子计算X(k)的理论值，然后计算输入序列x(n)的32个值，再利用基2时间抽选的FFT 算法，计算x(n)的DFT X(k)，与X(k)的理论值比较（要求计算结果最少6位有效数字）。 解: format long Q=0.9+0.3i; WN=exp(-2*pi*1i/32); Xk=(1-Q^32)./(1-Q*WN.^[0:24]); xn=Q.^[0:24]; Xkfft=fft(xn,32); for (k0=1:1:25) difference=Xk(k0)-Xkfft(k0); end; subplot(3,1,1);stem(abs(Xk(1:1:24)),'.');title('DFT x(n)');xlabel('k');axis([0,35,0,15]); subplot(3,1,2);stem(abs(Xkfft(1:1:32)),'g.');title('FFT x(n)');xlabel('k');axis([0,35,0,15]); subplot(3,1,3);stem(abs(difference(1:1:25)),'r.');title('Xk-Xkfft');xlabel('k');axis([0,35,0,15]); 0n N-1 ()0 n 0, n N n Q x n ?≤≤=? <≥?11,011)()()(k k 1 nk 1 -=--===∑∑-=-=N k QW Q QW W n x k X N N n N N n N N n ， 实验一：数字信号的产生和基本运算 (1) 常用数字信号序列的产生： 熟悉Matlab产生数字信号的基本命令，加深对数字信号概念的理解，并能够用Matlab 产生和绘制出一些常用离散信号序列。请用Matlab画出下列序列的波形（-10 b)利用.m文件 M文件代码： function[x,n]=u(n0,n1,n2) if((n0数字信号处理期末复习题
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