《DSP及其應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

DSP及其應(yīng)用DSPandApplications【課程編號】XZ261011【課程類別】專業(yè)限選課【學(xué)分?jǐn)?shù)】2.5【先修課程】單片機、C語言/C++【學(xué)時數(shù)】47【適用專業(yè)】電子信息工程專業(yè)、自動化專業(yè)、通信專業(yè)一、教學(xué)目的、任務(wù)（必備項）隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)在各類電子產(chǎn)品和電子系統(tǒng)中的地位與作用日趨重要。目前，從雷達(dá)、軍事通信等軍用電子設(shè)備，到音響、電話機等消費類電子產(chǎn)品，幾乎無一不應(yīng)用DSP技術(shù)。DSP原理及其實現(xiàn)業(yè)已成為從事電子技術(shù)的工程技術(shù)人員，必須掌握的基礎(chǔ)理論和基本技能之一。數(shù)字信號處理（DSP）不僅有著自己獨立完整的理論體系，而且實踐性很強，所以本課程偏重于實驗教學(xué)。通過本課程的學(xué)習(xí)和實驗訓(xùn)練，了解當(dāng)前國內(nèi)外常用DSP處理器的結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用范圍及其基本使用方法；了解TI公司TMS320系列處理器的基礎(chǔ)知識，掌握ST公司STM32F4/7系列處理器的基礎(chǔ)知識、編程及其實現(xiàn)，進一步鞏固數(shù)字信號處理（DSP）的基本理論知識。二、課程教學(xué)的基本要求本課程為《數(shù)字信號處理》理論課的延伸，主要討論DSP技術(shù)的基本理論和常用算法實現(xiàn)以及DSP器件的一般結(jié)構(gòu)特征、軟件體系、編程方法、基本的開發(fā)調(diào)試技巧。通過本課程的學(xué)習(xí)，鞏固和加深對數(shù)字信號處理理論的認(rèn)識，掌握以STM32F4/7系列為代表的定點DSP、DSC器件的硬件結(jié)構(gòu)、開發(fā)過程和基本數(shù)字信號理論算法，如FIR濾波器、IIR濾波器、DFT變換等的實現(xiàn)，為將來在工作中能夠熟練地使用各種DSP器件去實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法打下堅實的基礎(chǔ)。三、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配（必備項）（一）總論（或緒論、概論等）學(xué)時（3）主要內(nèi)容：一、DSP基礎(chǔ)二、DSC及Cortex-M4基礎(chǔ)三、STM32F4開發(fā)四、DSP應(yīng)用教學(xué)要求：掌握DSP和DSC的概念。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：課后上網(wǎng)查資料，了解DSP和DSC有什么作用。（二）第一章……ARMCortex-M4內(nèi)核及DSC介紹學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1數(shù)字信號控制（DSC）概要2Coretx-M4處理器概要3從Cortex-M3到Cortex-M44常見ARMCortex-M4處理器教學(xué)要求：掌握DSC的概念，掌握Coretx-M4的特點與內(nèi)核結(jié)構(gòu)，掌握STM32F4的功能。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：（三）第二章……STM32F4電路設(shè)計學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1STM32F1與STM32F4之間的兼容性設(shè)計2STM32F407最小系統(tǒng)設(shè)計3通信接口電路設(shè)計4ADC與DAC接口5LCD接口6SDIO接口7圖像傳感器及接口8以太網(wǎng)接口9引腳安排說明10本書配套開發(fā)板教學(xué)要求：掌握STM32F4最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計方法。重點掌握STM32F4LCD接口以及以太網(wǎng)接口電路設(shè)計方法。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）安排一次作業(yè)。（四）第三章……STM32F4程序設(shè)計入門學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1Keil環(huán)境下的第一個STM32F407程序2第一個基于GCC的STM32F407程序3STM32F4標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫4STM32F標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫使用規(guī)則5在RealViewMDK中使用STM32F4外設(shè)庫6在GCC中的應(yīng)用STM32F4外設(shè)庫教學(xué)要求：每位學(xué)生都學(xué)會STM32F4的編輯工具的使用方法，并且能做簡單的入門程序。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次STM32F4程序設(shè)計入門實驗。（五）第四章……STM32F4GPIO及應(yīng)用學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1STM32F4GPIO的結(jié)構(gòu)與特點2STM32F1和STM32F4系列GPIO的差異3STM32F4GPIO測試程序4STM32F4外設(shè)庫應(yīng)用程序分析教學(xué)要求：掌握STM32F4GPIO的結(jié)構(gòu)與特點，并且能編寫一個LED流水燈程序。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次LED流水燈程序?qū)嶒灐＃┑谖逭隆璖TM32F4NVIC及中斷管理學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1STM32F4中斷控制器2STM32F4中斷管理3STM32F4中斷向量配置方法4Cortex-MSysTick定時器5SysTick測試程序6SysTick程序分析7STM32F4外部中斷8STM32F4外部中斷實例9STM32F4中斷配置教學(xué)要求：掌握STM32F4中斷基本原理，特別是NVIC的工作原理。能編寫STM32F4外部中斷應(yīng)用程序和SysTick中斷程序。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次SysTick及外部中斷實驗。（七）第六章……STM32F4USART通信學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1STM32F4的USART接口2USART通用串口程序設(shè)計3USART通用串口C++程序設(shè)計4中斷方式的數(shù)據(jù)接收5USARTC++驅(qū)動程序的設(shè)計教學(xué)要求：掌握USART通用串口程序設(shè)計的設(shè)計方法。包括查詢方法和中斷方法。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次USART通用串口程序設(shè)計實驗。（八）第七章……STM32F4定時器學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1STM32F4定時器的種類2STM32F4通用定時器計數(shù)模式3STM32F4通用定時器基本應(yīng)用4通用定時器工作模式教學(xué)要求：掌握STM32F4定時器的使用方法。特點是熟悉STM32F4通用定時器計數(shù)模式和基本應(yīng)用。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次STM32F4通用定時器基本應(yīng)用實驗。（九）第八章……STM32F4FSMC接口及LCD屏控制學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1STM32F4的FSMC接口2LCD驅(qū)動芯片及接口3基于FSMC的TFT驅(qū)動程序設(shè)計4FSMC接口驅(qū)動TFT屏的測試程序5觸摸屏介紹6觸摸屏驅(qū)動IC7觸摸屏測試程序8觸摸屏驅(qū)動程序分析9觸摸屏校準(zhǔn)教學(xué)要求：（必備項）其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次STM32F4FSMC接口及LCD屏控制實驗。（十）第九章……STM32F4ADC應(yīng)用學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1STM32F4ADC模塊2STM32ADC測試實例教學(xué)要求：掌握STM32F4ADC的編程方法，包括輸入配置、轉(zhuǎn)換模式選擇等。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次ADC編程實驗。四、教學(xué)重點、難點及教學(xué)方法1.重點牢固掌握DSP/DSC的原理；牢固掌握DSP/DSC開發(fā)工具的使用；掌握DSP/DSC程序設(shè)計、開發(fā)環(huán)境及其使用方法，常用數(shù)字信號處理算法的DSP/DSC實現(xiàn)及其在各種系統(tǒng)中的實際應(yīng)用等。重點掌握DSP/DSC的硬件設(shè)計，以及GPIO、中斷、定時器、串口、ADC等模塊的程序設(shè)計。2.難點難點是DSP/DSC的LCD顯示、以及網(wǎng)接口等程序設(shè)計。以及無限沖激響應(yīng)（IIR）濾波器、有限沖激響應(yīng)（FIR）濾波器、快速付氏變換（FFT）的DSP編程與設(shè)計。3.教學(xué)方法采用講課與實驗相結(jié)合的方法。讓學(xué)習(xí)多練習(xí)，帶著項目去練習(xí)，帶著練習(xí)過程中遇到的問題去學(xué)習(xí)理論知識，尋找解決辦法。五、考核方式及成績評定方式方式一：期考+平時成績+實驗成績。期考為開卷形式。方式二：作品設(shè)計成績+平時成績+實驗成績。作品設(shè)計成績包括作品設(shè)計、作品演示、作品答辯、作品設(shè)計報告。六、教材及參考書目１、推薦教材:[1]廖義奎.ARMCortex-M4嵌入式實戰(zhàn)開發(fā)精解——基于STM32F4.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20132、主要參考書:[1]姚文詳.ARMCortex-M3權(quán)威指南.北京:北京航空航天大學(xué)出版出版社,2009.[2]STM32103XX數(shù)據(jù)手冊[EB/OL].意法半導(dǎo)體.2007.[3]李寧.基于MDK的STM32處理器開發(fā)應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.[4]廖義奎.STM32F207高性能網(wǎng)絡(luò)型MCU嵌入式系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2012.9.[5]王永宏,徐煒等.STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理與實踐[M].北京