DSP芯片原理與應(yīng)用的教學(xué)改革研究與探索

1、DSP芯片原理與應(yīng)用的教學(xué)改革研究與探索摘 要 隨著DSP技術(shù)應(yīng)用得越來越廣泛，DSP芯片原理 與應(yīng)用已成為本科電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)高年級的一門實(shí)踐應(yīng)用 類課程， 對該課程的教學(xué)改革也刻不容緩。 本文在分析了該課程 的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題基礎(chǔ)上， 從理論、 實(shí)踐和考核方法上進(jìn) 行了教學(xué)改革的研究和探索。 通過近三屆的實(shí)踐教學(xué)表明， 該課 程教學(xué)改革效果良好。從 2009 年起鄭州科技學(xué)院電氣工程學(xué)院把“ DSP 芯片原理 與應(yīng)用”課程作為電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的教學(xué)實(shí)踐必修 課。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握 DSP芯片的組成結(jié)構(gòu)、工作 原理、特性，了解DSP技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展方向，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)

2、 用知識分析與處理數(shù)字信號的能力。 通過課題組積極探索該課程 的教學(xué)改革，學(xué)生們對DSP技術(shù)的理論理解能力和實(shí)際應(yīng)用能力 都得到顯著提高。1 課程現(xiàn)狀及存在的問題（1）理論內(nèi)容具有知識面廣、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)。該課程對 于很多邊緣學(xué)科都有所涉及， 多個學(xué)科交叉混合， 且有一定的規(guī) 律性和系統(tǒng)性，比如數(shù)字信號處理、計算機(jī)的組成、微機(jī)原理、 C語言程序設(shè)計等、匯編語言程序設(shè)計以及各類算法的實(shí)現(xiàn)等多 項內(nèi)容， 都需要教師在精講個別知識點(diǎn)的同時， 還要注意各知識 的繼承銜接問題。（2）課程內(nèi)容多，課時少。“ DSP 芯片原理與應(yīng)用”一般 安排 60 個教學(xué)課時，其中理論教學(xué)課時 40 個，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時 2

3、0 個。由于該課程所涵蓋的知識面寬，并有很強(qiáng)的理論性和實(shí) 踐性，難度比較大， 而學(xué)生比較缺乏掌握該課程的系統(tǒng)知識和理 論知識的能力， 僅憑借課上教師的講解， 學(xué)生很難真正地掌握知 識之間的內(nèi)在聯(lián)系，無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。（3）DSP芯片種類繁多、實(shí)用性強(qiáng)，難以兼顧。自1982年出產(chǎn)第一款美國德州儀器公司DSP芯片TMS32010以來，先后有有很多公司生產(chǎn)DSP芯片。而這些芯片無論是硬件結(jié)構(gòu)還是軟件 指令都無法通用，甚至同一個公司不同系列的 DSP硬件結(jié)構(gòu)和指 令都大不相同，如 TI 公司的 C2000、 C5000、 C6000。2 改革措施2.1 理論教學(xué)改革2.1.1 合理選取教學(xué)內(nèi)容D

4、SP應(yīng)用技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容的選擇余地較大，結(jié)合數(shù)字信 號處理理論與技術(shù)的最新進(jìn)展， 有目的地選擇適合電子科學(xué)與技 術(shù)專業(yè)光伏方向?qū)W生的教材和輔助教材劉和平老師的TMS320LF240XDSP語言開發(fā)應(yīng)用、張毅剛老師的TMS320LF240）系列DSP原理、開發(fā)與應(yīng)用和張雄偉老師的 DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用等。數(shù)據(jù)處理性能和數(shù)據(jù)I/O性能是DSP芯片的兩大重要性能，為實(shí)現(xiàn)這些性能，重點(diǎn)講解DSP 芯片特殊的硬件結(jié)構(gòu)和軟件，DSP芯片的特點(diǎn)能更好地被學(xué)生理解掌握， 并將其優(yōu)勢在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)揮得淋漓盡致。教學(xué)內(nèi)容上，增加了 DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS勺使用，這對于學(xué)生仿真調(diào) 試DSP程序有很好的

5、幫助。同時，通過某些完整的DSP設(shè)計實(shí)例， 讓學(xué)生更加直觀、形象地認(rèn)識 DSP。2.1.2 比較對比法教學(xué)“ DSP芯片原理與應(yīng)用”這門課的先修課程是“單片機(jī)原理”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”和“C語言程序設(shè)計”課程。由于本課程的學(xué)時限制，要重點(diǎn)利用這類課程中與 DSP技術(shù)相似點(diǎn) 進(jìn)行比較對比教學(xué)，把 DSP與單片機(jī)、8088微機(jī)的異同點(diǎn)歸納 總結(jié)出來。其中學(xué)生可以自學(xué)其相同點(diǎn)， 教師重點(diǎn)講解其不同點(diǎn)， 這樣學(xué)生能從不同角度、 不同層次更加深入地了解掌握這些知識 點(diǎn)，學(xué)生把前后所學(xué)知識順利地串聯(lián)在一起也有利于減少授課時 數(shù)。對于簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)， 教師可以在課堂上講解完本節(jié)內(nèi)容 后，利于多媒體教學(xué)

6、工（下轉(zhuǎn)第 142 頁）（上接第 92頁）具進(jìn) 行演示，這就節(jié)省了很多教學(xué)時間， 也有利于學(xué)生全面掌握 DSP， 對其有一個更深層次的理解。2.2 實(shí)踐教學(xué)改革 實(shí)踐教學(xué)是應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)， 實(shí)踐教學(xué)的改革是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。 學(xué)院為加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)， 購置了 DSP實(shí)驗(yàn)平臺，該平臺采用模塊化設(shè)計，包括 D/A、A/D、串口通 信單元、CPLD數(shù)碼管、液晶顯示等資源，不僅可以進(jìn)行驗(yàn)證性 實(shí)驗(yàn)，還可以開展豐富的設(shè)計實(shí)驗(yàn)。學(xué)生們囿于以驗(yàn)證性為主的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)， 不能突破常規(guī)， 對學(xué) 生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)造成阻礙。 以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)則能充 分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，學(xué)生參與設(shè)計實(shí)驗(yàn)、分

7、析實(shí)驗(yàn)后，無 論是其獨(dú)立思考能力還是其創(chuàng)新思維都有顯著提高， 因此，實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容由基礎(chǔ)性和應(yīng)用性兩個部分組成。讓學(xué)生真正學(xué)會使用 DSP實(shí)驗(yàn)平臺是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的最終目 的，學(xué)生通過對簡單的DSP程序的編寫調(diào)試，最后能夠熟練使用 CCS集成開發(fā)環(huán)境和簡單數(shù)字信號處理算法的編程實(shí)現(xiàn)，并掌握 DSP外設(shè)的使用，實(shí)驗(yàn)性教學(xué)把 DSP的基本理論和算法結(jié)合在一 起，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的動手操作能力。2.3 考核方法課程考核就是考查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。 該考核的作用就相當(dāng)于 一個風(fēng)向標(biāo)或指揮棒， 讓學(xué)生了解具體用什么方式、 什么方法對 其掌握知識的情況進(jìn)行考查，并給出客觀的評價。應(yīng)用性強(qiáng)是 DSP技術(shù)的一個顯著特

8、點(diǎn)。如果還按之前只注重理論考核的方式， 就完全背離了當(dāng)初課程設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)， 不利于展開實(shí)驗(yàn)教學(xué)的 改革?，F(xiàn)在該課程期末成績評定中，40%是理論考核， 40是實(shí)驗(yàn)考核，并著重突出考核學(xué)生的應(yīng)用、實(shí)踐和調(diào)試能力。其中實(shí) 驗(yàn)考核， 學(xué)生做設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的時間為一周， 最后要求其在規(guī)定的 時間內(nèi)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 并回答相關(guān)的問題， 評定則以演示 內(nèi)容和答辯情況為依據(jù)。 而平時理論課上的表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn) 則是另外 20%的評定依據(jù)。該考核的實(shí)施說明：這種方法使大多 數(shù)同學(xué)更加重視實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠熟練掌握所學(xué)知識。3 總結(jié)通過近三屆的教學(xué)實(shí)踐表明，“ DSP芯片原理與應(yīng)用”課程教學(xué)改革在一定程度上是可行的和有效的。以DSP為平臺進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的本科生呈上升趨勢，如基于DSP的頻譜分析、基于DSP指紋識別系統(tǒng)等。有些同學(xué)在全國電子設(shè)計大賽中對于DSP處理器的應(yīng)用， 取得了 2011 年全國電子設(shè)計大賽二等獎的佳績。DS