《DSP原理及应用》教学的创新与实践_图文(精)

第一篇：《DSP原理及应用》教学的创新与实践_图文(精)

中国现代教青装备

２００８年第４期（总第６２期）

《ＤＳＰ原理及应用》教学的创新与实践・ 宋宇飞 刘化君 周正 朱昊

南京工程学院江苏南京 ２１１１６７

摘要：《ＤＳＰ原理及应用》教学重点既要让学生掌握课程的基本内容，能将所学理论知识应用到实际工程中，又要培养学

生动手实践能力与创新能力。基于这个目标，指出了传统教学模式和手段的不足，并有针对性地提出了教改思路并举出了具体的改革措施与方法。教学实践证明具有良好的教学效果。关键词：ＤＳＰ实践能力创新能力教学改革

信息技术的飞速发展，极大地推进了社会生产力的进步，人们可以从日常生活中明显体会。信息技术的重要领域之一就是ＤｓＰ（Ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌ

Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，数字信号处理）

【ｌ】【２Ｊ。ＤＳＰ可以代表数字信号处理技术，也可以代表数字信 号处理器（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ

Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ），两者密切相关，前者是理论和计算方法，后者是实现数字信号处理的集成芯片，但一般是指数字信号处理器［引。基于ＤＳＰ技术发展和教育部对电子信息类专业的基本要求，各大高校中的相关专业都开设了有关ＤＳＰ原理与应用技术的课程，而且根据自身的具体情况制定教学方案。

一、《Ｄ Ｓ

Ｐ原理及应用》课程分析

《ＤｓＰ原理及应用》课程是电子信息类专业的一门重要专业课。课程主要教学目标是让学生了解ＤＳＰ的基本原理，掌握ＤｓＰ的硬件结构、指令系统、基本编程方法和基本实验技能，培养学生分析问题与解决问题的能力，使学生具有一定的动手实践能力，为毕业设计以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。

《ＤＳＰ原理及应用》课程是一门专业技术课，与《单片机原理及应用》课程一样都是介绍有关硬件知识并结合硬件进行软件编程，不同之处是单片机一般应用于相对功能单一的控制场合，硬件结构简单，软件编程一般没有复杂算法；而ＤＳＰ可以应用于信号处理，硬件结构复杂，软件编程大多要结合数字信号处理算法Ｈ】。故在《ＤＳＰ原理及应用》教学过程中需要在讲明其硬件结构的基础上结合相关算法介绍软件编程。

本课程涉及的是刚刚兴起的技术，是一门新颖的、具有很强实践性的专业课程。因此，这门课程除了理论教学之外，还应该有大量的实验教学作为支撑。在实际授课过程收稿日期：２００７—１１一０６

作者衙介：宋字飞，研究生，助教。刘化君，本科，教授． 周正，研究生，助教。朱昊，研究生，助教。

・南京工程学院高等教育研究基金项目６Ｔ２ｏＯ７０７ ＧＴ２Ｏ０６０２．

国家教育部立项课题。地方应用型本科院校人才培养目标、模式和方法的研究与实践”项目（高教函【２

ＯＯ５】２ ３号）． ９０

中，一般都安排了课程实验和课程设计两个实践教学环节，使得学生能通过不同层次的实践，由浅入深地掌握ＤＳＰ，利用其解决实际问题【５］【６Ｊ。

作为一所应用型本科院校，教学的指导思想是让学生在学完课程之后能够很快地将所学知识应用到实践中去。因此，在实验过程中，力求让学生能将课本上的设计方法与实际相联系起来，使其在学完这门课程后能利用ＤＳＰ的有关知识独立设计开发一些具有工程意义的ＤＳＰ应用系统，而不仅仅只会在实验箱上完成简单的功能验证。

二、“兴趣先导，夯实基础”一理论课 程改革

１．“兴趣是最好的老师”

在传统的教学中往往更蘑视教师的教，而在一定程度上忽视了学生的学，造成了教师讲课滔滔不绝，学生的学习效果却不尽理想的局面。其实教学是教师的教与学生的学之统一ｓ－。教学目的是既让学生掌握课程知识，又培养其相关能

力。在整个教学过程中，要坚持以学生为主体，以教师为主导。教师在讲授课程的同时，如何体现学生的主体地位，激发学生的学习兴趣，是教学中至关重要的问题ｃ７］。

首先，重视教学的第一课。第一课是讲授绪论部分，介绍ＤＳＰ的发展概况、特点、应用情况等。这部分内容理论性不强，和现实生活连接紧密。采用多媒体教学手段重点介绍ＤＳＰ的发展趋势、应用前景以及对人们日常生活的改变，容易激发起学生的求知欲。另外，通过首次授课要尽可能建立起师生间的信任感。心理学研究表明人与人间的第一印象很重要，师生之间的彼此信任可以有效消除学生在学习新知识中的焦虑情绪，培养其学习积极性，增强学习兴趣【８】。

其次，重视课上互动与课下交流。教学是人与人的特殊交流活动，不是教师对学生的单向灌输，而是学生与教师一起对相关知识的共同学习、探讨及再现的过程…。在课堂上，教师在按照教学计划、教学大纲的要求讲授相关内容的同时，要关注学生对知识点的反馈效果，“从学生的眼睛中

看到其理解情况”，并根据其理解情况及时调整讲授的速度与方式。下课以后，要定时、不定时的与学生交流，这样既可以直接了解学生对课堂讲授的意见，解答学生学习中遇到

‰蒯～＠２础。船，￥ 万方数据

２００８年第４期（总第６２期）中国现代教育装备 的问题，又可以从中建立起师生间的互信。教师与学生的交流，对学生学习的充分关注，都会使学生获得学习的成就感，促进其学习的兴趣。

２．重视基本概念，夯实理论基础

“千里之行，始于足下；百层高台，起于垒土。”ＤｓＰ硬件结构复杂，指令繁多，软件编程时往往要结合数字信号处理算法，故《ＤｓＰ原理及应用》课程教学的任务很重。在以往的教学中往往有按照知识点平均用力的倾向，这样费时费力，但教学并不理想。要达到良好的教学效果，必须重视基本概念的理解和基本方法的掌握。只有学生对ＤＳＰ硬件结构有较深认识，对指令系统熟练掌握的情况下，才可能进一步深入的学习。人们学习知识总是从已知的向未知的拓展。所以在ＤｓＰ课程教学中，可以类比单片机来介绍ＤｓＰ硬件结构，讲解其指令系统。这样学生可以更容易掌握ＤＳＰ的有关知识。总之，通过各种手段夯实ＤＳＰ理论基础，为进一步学习和工程应用做好准备。

三、“做中学习，联系实际”一实验与 课程设计改革

实验与课程设计作为课程的实践环节是整个教学过程的

重要组成部分。在传统的教学理念中，往往把实践环节看作理论课程的从属，在实践内容上停留在对理论知识的简单验证。这样实践环节往往不能取得良好的效果，而且也严重影响了对整体课程知识的把握。在实际教学中，笔者发现重视实验与课程设计环节，规划和实施好实践方案，对课程教学有极大的促进作用。

１．合理安排时间，在实验中学习

７实验是对课程重要教学内容的具体实践。实验比较简单、短小，其主要目的是促进学生对相关知识点的记忆和理解，让学生能够通过实验把理论知识融会贯通，最终把抽象的理论变成具体的实践。

以往对于有实验的课程，教师为了便于实验室时间安排，往往会把实验统一安排在理论课程结束之后集中做。这样安排的一个严重弊端是使理论与实验相脱节。学期末做实验所需要用到的概念和编程语言等都是学期中期甚至是学期初期所学 的。对于刚刚接触这门课程的学生来说，要清楚记住二、三个月前所讲授的ＤＳＰ硬件结构和指令系统是很困难的。从实际情况来看，学生也觉得这样安排实验效果不太理想。

现在有一种新的学习理念，就是“做中学”，也就是在实践中学习【７】。具体说，就是合理安排实验时间，让实验作为课程知识体系的关键点，贯穿于课程学习的全过程。对于ＤｓＰ实验，就是先分析课程的重点、难点，确定实验内容，然后将实验按照课程教学进程，合理地分布其中，使实验对课程教学起到提纲挈领的作用。理论学习是对知识的理性认识，实验则是感性认识。在理论学习之中合理安排实验，还可使感性认识与理性认识相交融，最终促进理性认识，增强教学效果。

２．联系工程实际，更新实验内容

‘ＤＳＰ原理及应用》课程具有很强的实践性，与理论性课程相比，它更加贴近工程实际。所以本课程的教学任务不仅仅是让学生掌握ＤｓＰ的硬件结构与指令系统，而是将所学的ＤＳＰ技术应用于实际工程中去。由于ＤＳＰ技术发展迅速，相

八妙如咖勘缎∥

关的教材和参考资料更新速度很快。为了使教学不落后于工程实际，必须及时更新理论和实验的教学内容，做到与时俱进。要尽量做到实验内容都有工程背景，这样能让学生感到实验不脱离实际，增强其学习兴趣。

课程设计是在课程实验基础上的综合性实践，时间为一周左右。与课程实验不同，课程设计要求学生能够综合应用多个知识点，结合工程背景，完成具有一定实际功能的ＤＳＰ应用系统。所以课程设计的目的不再是简单记忆和理解各个知识点，而是在此之上的综合性工程实践。

３．结合科技活动，培养创新人才

现代教育理念强调，学生的能力培养要贯穿于教学工作的始终。培养具有创新精神的人才，是当代教育的重要任务【驯。教学是循序渐进的过程，课堂教学的结束不意味学生学习的结束，而是学生消化课堂知识并深化提高的开始。创新只能在实践中造就。对于实践性、工程性很强的课程，课堂教学的时间毕竟十分有限，计划内的实验与课程设计也只能满足一般的要求。有针对性的开展学生课外科技活动，增加学生自主学习和实践的机会，对这些课程有特别的意义。根据学生的学习状况和专业兴趣情况，在课外科技活动中设计一些工程性题目供学生在课余时间学习研究，理论联系实际。这样可使学生在自主学习与实践中，培养和锻炼自身的学习能力和创新精神。

四、小结

通过对《ＤｓＰ原理及应用》课程的教学改革与实践，有效增加了学生动手实践的机会和提高了教学质量。课程结束之后，学生普遍反映“学习有思路，动手有办法，收获很大”。从以前的照搬课本和实验讲义变为现在创新性地设计简单实用产品。不仅巩固了课堂上所学的ＤＳＰ理论知识，而且能运用所学知识，设计并实现具体的ＤｓＰ应用系统，对ＤＳＰ技术及其设计流程有了切身的体会和理解，为今后的学习和工作打下了扎实基础。

参考文献

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【２】张雄伟．ＤｓＰ芯片的原理与开发应用【Ｍ】．北京：电子工业出版社，２００２

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【６】汪木兰，徐开芸．电工电子教学体系和实验平台的构建【Ｊ】．中国现代教育装备，２００５，１１

【７】周川．简明高等教育学【Ｍ】．江苏：河海大学出版 社，２００２

【８】谭顶良．高等教育心理学【Ｍ】．江苏：河海大学出版 社，２００２ ．９口 万方数据

第二篇：DSP原理及应用复习总结

DSP芯片的主要结构特点：哈佛结构、专用的硬件乘法器、流水线操作、特殊的DSP指令、快速的指令周期。

中央处理器的体系架构分为：冯·诺依曼结构和哈佛结构 冯·诺依曼结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取，经由同一总线传输，因而它们无法重叠执行，只有一个完成后再进行下一个。

哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。可以减轻程序运行时的访存瓶颈。

基础特性分类：静态DSP芯片、一致性的DSP芯片。数据格式分类：定点DSP芯片、浮点DSP芯片。用途分类：通用型DSP芯片、专用型DSP芯片。处理数据位数分类：16/32位 TMS320F2812芯片封装方式两类：179引脚的GHH球形网格阵列BGA封装、176引脚的LQFP封装。

DSP内部总线分为：地址总线和数据总线。注意：DSP外部总线：即DSP芯片与外扩存储器的总线接口，包括19根地址线和16根数据线。

时序寄存器XTIMINGx主要用于设置读写时序参数；配置寄存器XINTCNF2主要完成选择是种，设置输入引脚状态及写缓冲器深度；控制寄存器XBANK用于设置可增加周期的特定区，以及设置增加的周期数。

命令文件CMD是DSP运行程序必不可少的文件，用于指定DSP存储器分配。由两个伪指令构成，即MEMORY(定义目标存储器的配置)和SECTIONS(规定程序中各个段及其在存储器中的位置)。

28X系列DSP时钟和系统控制电路包括：振荡器、锁相环、看门狗和工作模式选择等

锁相环和振荡器的作用是为DSP芯片中的CPU及相关外设提供可编程的时钟芯片内部的外设分为告诉我社和低速外设，可以设置不同的工作频率看门狗模块用于监控程序的运行状态，它是提高系统可靠性的重要环节。

28xDSP片上晶振电路模块允许采用内部振荡器或外部时钟源为CPU内核提供时钟

DSP处理器内核有16根中断线，包括和NMI两个不可屏蔽中断和INT1至INT14等14个可屏蔽中断（均为低电平有效）。PIE中断系统共分12组，每组有8个中断复用1个CPU中断。采用三级中断机制：外设级、PIE级、CPU级

PIE中断工作原理：当某外设产生中断，IF被置1，IE也被置1，发送到PIE控制器，中断标志PIEIFRx.v被置1，中断请求发送到CPU，CPU级IFR中对应INTx被置1，IER和INTM被使能，CPU响应中断请求。

CPU定时器用户只能用T0，通用定时器是EV中的都可以用;CPU定时器只有周期中断，而EV中的通用定时器可以有上溢中断、下溢中断、周期中断、比较中断四种。

功能控制寄存器：GPxMUX、GPxDIT、GPxQUAL。

数据寄存器：GPxSET寄存器设置每个引脚为高电平；GPxCLEAR清除每个引脚信号；GPxTOGGLE反转触发每个引脚信号；GPxDAT读写每个引脚信号

事件管理器包括：通用定时器、圈比较PWM单元、捕获单元以及正交编码脉冲电路QEP 全比较PWM单元产生脉宽调制信号可以控制直流电机或步进电机的转速；捕获单元对光电编码器的输出信号进行测量可以计算电机的转速；正交编码脉冲电路根据增量编码器信号计算电机的旋转方向等信息。

通用定时器的寄存器：控制寄存器（决定通用定时器的操作模式，例如选择计数模式、时钟、预分频系数、比较寄存器的重装载条件）、全局控制寄存器(规定了通用定时器针对不同时间采取的动作、读取计数方向、定义ADC的启动信号)、比较寄存器(与通用定时器的计数值不断比较，匹配时，相应引脚跳变，请求中断)和周期寄存器(决定定时器的计数周期)是双缓冲的

通用定时器的中断：上溢中断、下溢中断、比较匹配、周期匹配

每个通用定时器都支持4种计数模式：停止/保持模式、连续递增计数模式、定向递增/递减计数模式和连续递增/递减计数模式。

EV模块各有3个全比较器，每个比较器对应两路PWM输出

每个比较单元包括3个比较寄存器CMPRX，各带一个映像寄存器；1个比较控制寄存器；1个动作控制寄存器；6路带三态输出的PWM引脚以及控制和中断逻辑。

较单元的输入包括来自控制寄存器的控制信号，通用定时器1的时钟信号及下溢信号、周期匹配信号和复位信号。比较单元输出信号是一个比较匹配信号，如果比较操作被使能的话，比价匹配信号将中断标志置位，并在对应的PWM引脚上产生跳变。比较单元的工作过程：通用定时器1的计数值不断地与比较寄存器的值进行比较，当发生匹配时，该比较单元的两个输出引脚发生跳变；ACTRA寄存器定义在发生比较匹配时每个输出引脚为高有效电平或低有效电平。

PWM单元对称/不对称波形发生器、可编程死区单元DBU、PWM输出逻辑和空间向量SVPWM状态机组成。ADC模块的特点：12位模数转换内核，内置双采样/保持器；顺序采样模式或并行采样模式；模拟输入电压范围0-3v；快速的转换时间，最高采样率12.5MSPS；16通道模拟信号输入； 并行采样：AdcRegs.ADCTRL3.bit.SMODE_SEL=1;顺序采样为0 双排序AdcTegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC=0;级联排序为1 AdcRegs.ADCMAXCONV.all=0x0033并双；7并级；77顺双；F顺级 AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00=0x0 ADC工作模式：连续模式和启动/停止模式。ADC电源：上电、掉电、关闭模式。

上电顺序：给参考电源上电、给adc内部参考电源电路供电、adc模块完全供电后，等20μs才能执行第一次模数转换。

28x DSP的输入信号电压不能高于3.3V，模拟信号需经过调理后进入DSP的AD转换输入端口，未使用的模数转换器输入引脚，都要连接模拟地，否则会带来噪声信号

电源管理电路设计：多电源正确连接；不允许有电源引脚悬空；减少噪音和互相干扰，数电和模电单独供电，接地也分开，最终通过一个磁珠在单点连接

DSP编程语言特点：c语言：具有良好可读性和可移植性，开发率高；汇编语言：高的运行效率，常用语时间要求比较苛刻的地方，比如终端服务子程序。

头文件的作用：是c语言不可缺少的部分，是用户程序和函数库之间的纽带；头文件使用：用户程序只要按照头文件中的接口声明来调用库功能，编译器就会从库中提取相应的代码 C语言程序框架包含有寄存器结构定义文件、外设头文件、器件的宏与类型定义等，通过使用头外设文件，可以容易控制片内外设。

DSP程序包括：头文件包含、函数声明、宏定义、主函数main()和中断服务子程序

主函数的编程步骤：1初始换系统控制2清除所有中断并初始化PIE向量表3初始化所有用到的外设4开中断5编写用户代码 #include “DSP281x_Device.h”

#include “DSP281x_Examples.h”

interrupt void cpu_timer0_isr(void)； void main(void)// {

InitSysCtrl()； DINT；

InitPieCtrl()；

IER = 0x0000；

IFR = 0x0000；

InitPieVectTable()； EALLOW；

PieVectTable.TINT0 = &cpu_timer0_isr；

EDIS;InitGpio();InitCpuTimers();

ConfigCpuTimer(&CpuTimer0,100,1000000);

StartCpuTimer0();IER |= M_INT1；

PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx7 = 1；

EINT；

ERTM； …… }

interrupt void cpu_timer0_isr(void)

{

CpuTimer0.InterruptCount++；

PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1；

}

第三篇：《DSP原理及应用》课程设计教学大纲范文

课程设计中文名称：DSP原理及应用课程设计

课程编码： 设计周数：2周 学 分：2学分

开课学期：第6学期 开课单位：通信工程学院

一、课程设计的教学目的和任务

通过本课程设计教学所要达到的目的是：通过对课程设计任务的完成，使学生理课题教学的理论

内容，并且能够掌握和熟悉DSP的开发流程和基本的编程方法。同时，由于设计中涉及到各种器件的 使用，可以起到综合运用各种技术和知识的作用。本课程设计的任务是：任务分为基本要求和提高要 求。在基本要求中，学生要通过串口对指示灯进行控制，同时完成对串口数据的采集和发送。提高要 求是通过程序编写，完成对EVM板上的FLASH 进行烧写处理，从而使基本要求的程序可以脱机运行。

二、课程设计的主要内容

在TMS320VC5410EVM板上实现对信号的采集和发送。信号通过信号源提供给串行ADC，而

DSP从串口把ADC转换后的数据读入到DSP中。最后，从同一个串口，DSP把数据发送出去，通过 DAC编程模拟信号。在示波器上可以进行观察，输入同输出的信号是相同的，仅仅具有一定的相。

在程序运行过程当中，需要对一些指示灯进行控制。

三、课程设计的基本教学条件

实验室需要每组一台电脑，一个54XEVM板，仿真器，1M信号源，20M示波器，万用表。

四、参考资料

《TMS320VC54XDSP课程实践指导书》曾浩，重大教材科《DSP技术的发展与应用》 彭启琮，高 教出版社

五、成绩评定标准

实现全部基本要求为中或者良，实现提高要求为优，实现部分基本要求为及格，其他为不及格

第四篇：电气类专业DSP原理及应用教学模式探索

电气类专业DSP原理及应用教学模式探索

摘 要：DSP原理及应用是电气类工程专业本科开设的一门专业基础课程，旨在培养本科学生掌握DSP软件编程和硬件系统设计的能力。分析了DSP原理及应用课程的体系结构与教学要求，从理论教学与实践教学两个环节，对电气类专业DSP原理及应用课程的教学模式进行了探索。两年的教学实践效果良好。

关键词：DSP原理及应用；电气类专业；理论教学；实践教学

数字信号处理是20世纪60年代前后发展起来并广泛应用于许多领域的新兴学科，而数字信号处理器（DSP）作为可编程数字信号处理专用芯片，是数字信号处理理论实用化的重要技术工具，它是综合微电子学、数字信号处理和计算机技术3个学科科研成果的微处理器元件，在电子信息、通信、自动控制仪器仪表、智能家电等高科技领域获得越来越广泛的应用[1]。随着社会对DSP人才需求的增加，学生对掌握DSP技术有着越来越浓厚的兴趣，使得很多高校在电气信息类专业及相关专业中开设了DSP原理及应用课程。

DSP原理及应用课程涵盖的知识面较宽，以数字电路、微机原理、数字信号处理以及单片机原理及应用等课程为基础，所以大部分高校在大四开设本门课程。开设DSP原理及应用课程的目的是重点培养学生具备利用通用可编程数字信号处理器芯片完成数字信号处理硬件系统设计和软件编程的能力。从课程体系结构看，DSP原理及应用课程由理论教学和实验教学两部分组成。教学内容较之单片机系统明显增多，包括DSP芯片的结构、DSP指令、DSP程序设计、DSP程序开发工具与调试工具、DSP系统设计等。因此，要求学生不但熟悉DSP的硬件结构、指令系统和开发平台，而且要学会使用汇编语言、C语言、DSP代码生成与调试等相关工具。由于DSP是一门综合性很强的课程，侧重应用原理的掌握与应用，以培养学生对DSP的实际应用能力，这些因素决定了课程本身更强调实践环节，需要综合考虑学生的专业知识背景，选择合适的DSP芯片，为学生制定合理的设计计划和任务，促进学生对本门课程的理解和掌握，在提高学习兴趣的同时能够使其真正学有所获。理论教学现状和探索

1.1 理论教学方法

DSP芯片种类多、更新换代快，而且厂商众多，不同厂商开发的DSP芯片在软硬件上的差异很大，因此，各学校DSP原理及应用课程由于专业不同、定位不同，选用的DSP芯片类型也不相同。作为一所应用型本科高校，目前我校开设DSP原理及应用课程的专业为电气工程及其自动化。本专业侧重电气传动，培养目标是具有实践经验的一线电气工程师，因此，为了提高电气类专业学生对本门课程的理解以及学生的实践应用能力，我们选择美国TI公司C2000系列TMS320LF240x的DSP芯片作为学习芯片，学习DSP相关理论知识。

我校该课程教学内容主要集中在介绍DSP芯片的硬件结构和基本特点。包括TMS320LF240x DSP芯片的CPU结构、总线结构、存储器分配、芯片外围电路、串行口、外部总线和中断等相关问题；TMS320LF240x DSP的指令系统、寻址方式、程序地址的生成以及流水线操作；软件开发过程、汇编语言程序的编写方法、汇编程序的编辑与汇编和连接。教学方式主要是多媒体教学，教学过程主要以叙述及多媒体演示的方式进行。对于教学重点内容，通过与学生生活中熟悉的例子进行比较，增加理论学习的直观性。例如：介绍TMS320LF240x DSP芯片的CPU哈佛结构和改进型的哈佛结构时，与学生普遍熟悉的计算机的冯诺依曼结构进行对比；在中断系统学习时，以学校的管理体系结构甚至社会体系结构进行类比；在介绍软件设计方法的时候，通过以常见程序为例进行介绍，使学生能够更加直观地理解。

1.2 理论教学模式探索

该课程包括实验在内共32学时，要在有限学时内高质量地完成DSP课程的大量教学及实验内容，保证学生基本掌握DSP的基本特点并能运用DSP芯片进行一些系统设计，对教师和学生确实具有很大挑战。通过近几年的教学调研发现，学生普遍反映DSP原理及应用课程知识点太多，课堂上对很多内容尤其是指令系统部分，难以理解，甚至学习结束后，对部分内容仍然理解不透。因此，这两年我校着手对本门课程进行教学改革。

在学时不变的情况下，重新选择授课内容，注重内容的精选和分块。提炼教学内容，实现授课内容的“少而精”，以提高课堂效率；课程教学遵循以讲授基本概念、掌握基本技能为主，兼顾内容全面性和系统性的原则。综合多本关于TMS320LF240x DSP的教材，我们确定了DSP原理及应用的主要授课内容。硬件部分：中央处理器、总线结构、存储器、片内外设；软件部分：集成开发环境的使用、DSP的指令系统、程序结构。为了让学生更好地掌握DSP芯片，从系统的角度理解并掌握DSP芯片的应用，我们增加了DSP的C语言以及程序设计和DSP软硬件应用两部分内容。同时，2013年我校将DSP原理及应用理论教学课时增加至40学时，以保证较为充分的授课时间，教学内容安排见表1。

在教学方法上，一部分内容继续采用多媒体教学的方式，教学过程中除采用直接描述法、对比法、类比法以及通过日常生活中熟悉的实例进行举例说明之外，将TMS320LF240x应用程序开发过程、C语言程序设计和DSP芯片的软硬件应用的授课地点改在实验室。教师在实验室教学时，可以通过实际操作、演示，增加理论教学的直观性。同时，学生也可以随时自行操作，修改部分代码，增加对DSP芯片亲近感的同时增强对本门课程的深层次理解。实验教学现状与探索

该课程配套的教学实验设备是ICETEK-LF2407-USB-EDU教学实验箱。该实验箱主要由DSP主板、电源模块、音频A/D、D/A模块、CPLD模块、外扩RAM模块、单片机模块、人机接口模块、串口收发接口模块等组成，在控制领域有很强的实用性。

2.1 传统实验教学环节

ICETEK-LF2407-USB-EDU教学实验箱提供了DSP原理及应用课程的配套实验指导书。共设计了9个实验，包括验证性实验、综合性实验和设计性实验，实验目的和要求明确，实验内容具体并有很强的灵活性，有利于发挥学生的主观能动性。目前，由于课时的限制，分配在实验环节的课时仅为6学时，仅能做3个实验。同时，因为理论教学课时少，不能系统地对本门课程进行教学，所以实验过程中，学生只能进行简单的验证性实验，要求能够打开编译环境中已有的实验项目，学会编译和下载程序，观察实验结果，对实验代码进行简单的修改。很多学生做完实验后，对DSP编程和开发环境所知甚少，实验效果不理想。

2.2 实验教学环节的探索

DSP原理及应用课程的实验教学环节，基本上设置为三层次的实验类型：验证性实验、综合实验和创新性实验[2]，每种实验的实验过程是：设置任务要求，学生自行设计解决方案。对于验证性实验，如DSP的基本特点、CCS环境的熟悉和DSP数据存取实验等，主要培养学生的学习兴趣和对芯片的初步了解；综合性实验和创新性实验由指导教师设置任务要求，在关键环节提供指导，主要由学生独立完成既定的实验任务。编程语言中，汇编程序的效率高，但它为底层设计，编程相对复杂；而C/C++更易被学生所接受，在软件系统设计中使用的较多，很多时候采用混合编程的方式[3]。

我校DSP原理及应用的实验教学，在原来验证性实验的基础上，增加了综合实验环节。利用电气实验室现有的实验条件，结合学生学习的其他知识，如PLC技术、C语言、变频调速技术等，设计三相电机的驱动系统。利用TMS320LF2407 DSP事件管理器模块产生的PWM波，并利用理论教学过程中增加的C语言编程或者利用汇编语言和C语言混合编程的方式，控制三相电机的启动、停止、转速以及转向等。对DSP原理及应用进行系统性的应用，大大激发了学生学习本门课程的兴趣，同时，也提高了他们对DSP芯片的应用能力。对DSP教学模式的进一步探索

我校对DSP原理及应用教学模式的探索和改革还在继续，对于下一步教学模式的改革，集中在三方面：

3.1 芯片升级换代

随着科技发展速度加快，产品的更新换代速度也越来越快，旧型号芯片不断被淘汰，新型号芯片层出不穷，DSP原理与应用课程的内容也需及时更新。我校电气工程类专业采用的是TMS320LF2407 DSP芯片，此款芯片不再被提倡应用在新的设计中，目前替代产品为TMS320F2808。TMS320F2808是美国TI公司C2000平台上的32位定点芯片，具有低成本低功耗和高性能处理的特点，外设功能增强且具有价格优势。改变芯片，意味着授课教材、实验设备以及配套实验等一系列的改变。

3.2 采用双语教学方式

DSP配套的说明书以及典型应用案例都是英文资料，很多教材也由英文资料翻译而来，译者在翻译过程中掺杂了自己对DSP芯片的理解，难免有模棱两可的地方。因此，建议DSP原理及应用的授课课件采用英语作为描述语言[4]。另外，本科教学过程中，专门设有专业英语课程，以提高本科生对英文文献的阅读和理解能力。DSP原理及应用的授课采用英语课件，可以实践专业英语的所学内容，让学生更好地理解DSP知识的同时，提高对科技英语的阅读和理解能力。当然，因为本科生英语水平参差不齐，重在传授DSP知识的前提下，在课件制作中尽可能采用原文的句子，在不影响句意准确表达的前提下，尽量用简单的语句表达方式，以降低英语课件的理解难度。

3.3 以实际案例组织教学内容，与科研相结合我校涉及数字信号处理及DSP芯片的科研工作很多，但是目前处于教学和科研分离的状态，没有通过科研工作进一步推动教学的发展。如果能将有关科研工作引入到教学中，作为案例进行学习，或者让学生参与到科研活动中，将非常有助于提高学生学习DSP原理及应用的兴趣和积极性，促进本门课程的学习。结束语

完成DSP原理及应用课程的教学任务，使学生掌握DSP的关键技术并具备一定的应用能力是每一位DSP课程教师面临的挑战。随着信息技术的发展，DSP技术应用领域越来越广，如何教好本门课程以及学生如何学好本门课程则成为必须解决的问题。我校对DSP原理及应用教学模式的探讨和改革，希望能为其他高校提供借鉴。

参考文献

[1] 秦永左.TMS320LF240xDSP原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2009.[2] 尹维春.面向电气类专业的DSP实验教学的探讨[J].科技致富向导，2013（24）：137.[3] 徐杰，秦士涛.基于DSP学习的多角度交叉式的研究与实践[J].边疆经济与文化，2013（6）：92-93.[4] 周亚丽.DSP原理及应用课程教学方案探索[J].科技信息，2010（29）：438-439.[5] 刘莹，李娜，冯暖.DSP教学改革的研究[J].黑龙江科技信息，2012（28）：258.[6] 侯海良，成运，陈洁.《DSP原理及应用》开放式教学初探[J].电脑知识与技术，2011（14）：164-165，174.

第五篇：DSP原理与应用教学方法研究与探索(精)

2011年第14期 数字信号处理器(Digital Signal Processor, 简称DSP 是伴随着 数字信号处理技术和集成电路微电子技术的高速发展应运而生的, 为数字信号处理算法的实现提供了高效而可靠的硬件基础, 已成 为数字信号处理算法的主要实现手段。DSP应用遍及信号处理、通 信、语音合成和图像处理、医疗设备、家用电器等领域, 已成为电气 工程、自动控制、仪器仪表类专业需要掌握的前沿高新技术。[1,2]因 此, 为更好地适应课程教学的需要 , 培养掌握DSP技术的专门人才 , 研究和探索DSP课程的教学改革方法具有重要的意义。

一、课程内容及特点

在DSP领域, 美国TI(Texas Instruments 公司的TMS320系列 DSP已成为当今世界上最有影响力的DSP芯片 , 约占世界市场份额的 60%左右, [3]其中2000系列作为TI DSP家族三大系列之一, 不仅具 有高速运算和信息处理能力, 而且具有低功耗、高性价比及高外设 集成度等特点, 将实时处理能力与外设功能集于一身, 非常适于电 气设备和自动装置的控制, 符合洛阳理工学院电气工程与自动化系(以下简称 “我系” 所设专业的特点, 因此, 选择TMS320LF240x 系列DSP作为讲授和应用对象。

从授课体系结构看, DSP课程由理论和实验两部分组成, 主要 包括DSP硬件资源、寻址方式与指令系统、程序编写与软件开发、片 内外设的应用设计以及实验环节等。该课程特点如下。[4](1 学时少 , 内容多, 综合性强。大多数高校DSP课程的学时 都安排32~48个学时, 理论教学约为24~32个学时, 实验教学约为 8~16个学时。在计划学时内, 不但要掌握DSP的硬件结构, 学习汇 编语言 , 而且还要学习片内外设的应用设计等, 课时不足, 学生普遍 认为学习难度较大。

(2 实践性强。课程的目标是培养学生DSP应用设计能力, 决 定了教学本身更注重实践环节。但由于受学时和考核方式的限制, 传统教学普遍存在重理论、轻实践的弊端, 忽略了对学生动手能力 的培养。

(3 DSP芯片种类繁多, 更新速度快。不同公司的DSP芯片在 硬件和软件上都存在很大差别, 即使同一公司不同系列DSP的硬件 结构和汇编指令也不尽相同。此外, 大多数DSP技术资料都是英文 文献, 学生不易理解和接受。

因此, 针对DSP课程特点和教学存在的问题, 改革教学内容、手 段和方法, 确定一个科学的教学体系势在必行。

二、教学目标与手段

我系自动化本科专业开设了DSP原理与应用课程, 总学时40学 时, 其中 , 理论教学32学时, 实践教学8学时。该课程安排在大四上 学期, 这时学生大都已经修完 “单片机原理”、“C语言设计”、“数 字电路”、“微机原理” 及 “数字信号处理技术” 等相关课程, 为本 课程的学习奠定了坚实的基础。

教学目标是教育方法的导向, 有什么样的教学目标决定了应采 用什么样的教学方法。DSP原理与应用作为一门重要的专业课, 其 主要任务是使学生掌握DSP芯片的基本工作原理、常用算法、片内 外设的硬件设计及软件编程方法, 基本的开发调试技巧。同时, 通 过课堂教学和实验研究的紧密结合 , 培养学生理论联系实际的思维 方式, 提高他们的动手和实践能力。通过一个系列DSP芯片的学习, 能够举一反三, 学会把握其他系列或其他公司DSP芯片的学习方 法, 为以后使用DSP器件实现复杂数字信号处理算法及相关DSP技 术的研发工作提供必要的专业理论知识和实践技能。

由于DSP课程学时少、内容多, 在教学安排时务必做到精炼, 并 且能反映知识学习与能力培养的有机结合。理论教学应根据不同内 容采用不同的方式来组织教学, 以多媒体为主, 板书为辅, 并结合 操作演示和实物等多种教学手段。[5]对于DSP硬件结构和片内外设 的基本工作原理等内容, 采用多媒体为主, 对于难点和重

点, 教师 可通过板书进一步演示、讲解和推导, 加深学生印象。在课件制作 中 , 应对内容进行提炼和剪裁, 做到简明扼要, 突出重点, 尽量避免 课本的重复和大量文字的堆砌, 可通过多媒体动画的演示, 使授课 内容变得通俗易懂。在介绍CCS集成开发环境时, 可将理论教学搬 进实验室, 教师进行多媒体演示, 学生进行同步操作;对于DSP片

DSP原理与应用教学方法研究与探索 王 燕 姚惠林

摘要:DSP原理与应用是一门工程性和实践性都很强的综合性课程, 但由于该课程具有学时少、内容多、知识面广等特点, 传统教学普遍存 在重理论、轻实践的弊端。因此, 为改善教学效果, 培养有技术、有创新能力的应用型人才 , 从改革教学手段、教学内容和教学方法入手 , 激发学 生学习的热情与信心, 提高学生动手能力和实践水平, 为实现复杂数字信号处理算法及相关DSP技术的研发 工作提供必要的专业理论知识和实 践技能。

关键词:DSP;课程特点;教学手段;教学方法

作者简介:王燕(1981-, 女, 河南驻马店人, 洛阳理工学院电气工程与 自动化系, 讲师;姚惠林(1964-, 男 , 湖北荆州人, 洛阳理工学院 电气工程与 自动化系, 副教授。(河南 洛阳 471023 中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2011 14-0082-02 DOI编码:10.3969/j.issn.1007-0079.2011.14.042 课程教材 总第201期

内外设的应用设计 , 可用多媒体展示硬件设计的原理图及软件流程 图, 并结合TMS320LF2407实验开发板进行讲解, 使学生对DSP外 设的应用设计形成直观和系统的认识。

三、教学方法研究与探索 1.采用比较式教学方法

考虑到单片机与DSP器件有相似之处, 在讲解时应注重这两者 的区别和联系, 以增强教学效果。已选修过单片机的学生对单片机 的体系结构与软硬件设计都有一定的认识和轮廓感, 在学习DSP时 会不自觉地进行比较理解, 能较快地接受和进入新课程的学习。比 如中断系统的学习, 单片机和DSP的很多基本概念、原理及使用方 法都是相似的, 如中断向量、中断优先级、中断标志及中断屏蔽等, 有了单片机中断系统学习的基础, 学生就很容易理解DSP的中断系 统, 因此, 讲授的重点应放在它们之间的区别上。(1 在中断服务 程序的末尾, 必须安排一条返回指令 , 单片机用的是RETI指令;而 DSP是RET指令。(2 单片机和DSP都有一个中断总开关位, 在主 程序的初始化中 , 必须把中断总开关位打开 , CPU才能开放中断, 单 片机是通过写1(SETB EA 来使其中断;而DSP2407则是通过写0(CLRC INTM 实现。

2.采用分组讨论式教学方法, 摆脱以往以教师为中心 , 学生被动 接受知识的传统教学模式。

对于DSP片内外设的应用设计 , 可给出一个具体示例, 把学生分 成若干小组进行讨论。具体问题能激发学生强烈的好奇心与求知 欲, 对增强学生获取知识的主动性以及培养独立解决问题的能力是 非常有效的。

如介绍CAN控制器模块时, 在讲解CAN模块基本原理、相关 寄存器及发送接收操作后, 结合教师参与过的科研项目——基于 CAN总线通信的果蔬采摘机械手控制系统, 把采摘机械手收获果 蔬的相关视频短片作为辅助教学, 激发学生的学习热情, 让学生 对CAN总线形成一个真实的感知认识, 最后再分组讨论如何从硬 件和软件两方面实现机械手各关节和上位机的CAN总线通信。讨 论结束后, 教师对结果进行补充、修正、评价和总结。这样不仅可 以激发学生自主学习的主动性, 还可以进一步培养他们的团队合 作精神。

3.弱化教学难点, 突出应用能力的培养

在DSP教学中, 汇编语言的学习一直是一个难点, 它的指令系 统比单片机要多很多, 即使同一公司, 不同DSP之间的指令也不尽 相同, 若像讲解单片机指令时逐条讲解, 不但会使学生产生畏难心 理, 而且难以达到预期的教学目的。因此, 只介绍一些简单常用的 指令 , 其他指令不要求马上掌握, 而是在需要时再去查找指令手册, 这样经过反复查找, 一些常用指令就被学生自然而然地掌握了。即 使这样, 要在较短时间内学会编写一个完整的汇编程序 , 对学生来 说还是很困难的;相比而言 , C语言的学习要简单得多, 因为大多数 学生都有C语言编程的基础。但在用C语言开发DSP程序时, 可能会 遇到一些对实时性要求较高或需要对DSP的底层资源进行操作的 场合 , 这时就会给开发带来一定的难度, 而且对于某些操作, C语言 根本无法实现, 如对INTM、OVM、CNF等位的操作, 如果把C语言 和汇编语言结合起来, 程序主体由C语言来控制;对实时性要求较 高或需要对DSP底层资源进行操作的代码用汇编语言实现, 如FFT 算法的编程, 这样可以使二者取长补短, 相得益彰, 达到对DSP软硬 件资源的最佳利用的目的。

4.加强和引导学生动手能力的培养, 突出实践教学在DSP教学中 的重要地位 DSP课程强调培养学生DSP应用系统的设计能力, 但由于实践 教学仅有8学时, 除去2学时的CCS集成开发环境配置实验, 实验学 时只剩下6学时, 远远不能满足实践教学的需要。

因此, 把实践教学扩展到12学时, 在实验内容上, 仅安排了基础 性实验, 夯实基础很重要, 只有在熟练掌握基础性实验以后, 才能 更好地引导学生根据自己的兴趣和研究需要进行综合实验和创新 实验。

基础实验主要有 :事件管理器模块中的定时器实验、PWM脉冲 实验及正交编码电路实验;A/D转换、串行通信接口和CAN通信实 验、快速傅里叶变换实验等。目的是让学生掌握软件调试工具CCS 的使用方法, 加深对理论课程的理解, 熟悉DSP片内外设的软硬件 设计方法。

但仅凭12学时实验尚无法实现让学生精通设计DSP系统应用, 因此, 还应鼓励有兴趣的学生在课余时间自行设计实验, 增加学生 自主学习和实践的机会。

另外, 在实验时间安排上, 也摒弃以往课程结束集中实验的做 法, 而是采取按照课程进度合理安排实验, 让实验贯穿于理论学习的全过程, 使实验对教学起到提纲挈领的作用。

四、结束语

通过对DSP课程的教学改革与实践, 大大提高了学生学习的积 极性和主动性, 教学效果明显改善, 但在课程的教学过程中仍然存 在很多问题和不足有待改善, 这就要求教师在以后的教学中不断 更新教学理念, 改革教学内容与方法, 切实培养学生实践和创新能 力, 为今后深入学习和应用DSP打下扎实的基础。

参考文献: [1] 张小鸣.DSP 控制器原理及应用 [M].北京 :清华大学出版社 ,2009.[2] 刘艳萍.DSP 技术原理及应用教程 [M].北京 :北京航空航天大学出 版社 ,2008.[3] 张毅刚 , 赵光权 , 孙宁, 等.TMS320LF240x 系列 DSP 原理、开发与 应用 [M].哈尔滨 :哈尔滨工业大学出版社,2006.[4] 李亚 , 罗仁泽 , 罗朗 , 等.“ DSP 芯片原理与应用”教学方法探索 [J].电气电子教学学报 ,2008,30(6:89-90.[5] 倪福银 , 朱幼莲 , 钱志文.“ DSP 技术与应用”课程教学改革 [J].江 苏技术师范学院学报 ,2010,16(6:85-88.(责任编辑 :沈清 83