《DSP原理與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《DSP原理與應(yīng)用》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱（中文）DSP原理與應(yīng)用課程名稱（英文）PrincipleandApplicationofDSP課程代碼05120089課程性質(zhì)選修課程類別專業(yè)選修課考核形式考查總學(xué)分（學(xué)時(shí)/周）2.5(48)理論學(xué)分（學(xué)時(shí)）2（32）實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)學(xué)分（學(xué)時(shí)/周）0.5(16)先修課程信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字圖像處理后續(xù)課程適應(yīng)范圍全日制本科面向?qū)I(yè)電子信息工程開課學(xué)期6開課學(xué)院電子與信息工程學(xué)院二、課程目標(biāo)及其對(duì)畢業(yè)要求的支撐2.1課程目標(biāo)DSP技術(shù)與應(yīng)用是電子信息工程專業(yè)本科生的一門專業(yè)選修課，本課程的教學(xué)能使學(xué)生了解DSP控制器的發(fā)展過程及其特點(diǎn)；使學(xué)生較熟練地掌握DSP控制的基本原理，總體結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和使用方法；學(xué)會(huì)DSP的C語言程序設(shè)計(jì)；并學(xué)會(huì)TMS320系列中1至2種芯片的使用方法，并能利用DSP設(shè)計(jì)一些典型的控制系統(tǒng)。課程具體目標(biāo)如下：課程目標(biāo)1：熟悉TI的TMS320C54x系列DSP的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、開發(fā)調(diào)試環(huán)境、語言程序設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。課程目標(biāo)2：掌握DSP系統(tǒng)研發(fā)中對(duì)于片內(nèi)外設(shè)，中斷等芯片資源的運(yùn)用，以及基于C54x特殊硬件結(jié)構(gòu)對(duì)算法進(jìn)行的優(yōu)化。配合實(shí)驗(yàn)，使同學(xué)能通過預(yù)習(xí)準(zhǔn)備與上機(jī)操作練習(xí)，熟悉軟件開發(fā)方法，理解各種DSP算法的實(shí)現(xiàn)，并掌握DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。課程目標(biāo)3：通過課堂理論教學(xué)、實(shí)踐操作和課外作業(yè)等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)DSP系統(tǒng)開發(fā)的興趣、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意愿。2.2畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)與本課程的課程目標(biāo)的之間對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。表1畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系支撐的畢業(yè)要求涉及的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)本課程的課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.2掌握電子電路等工程基礎(chǔ)知識(shí)，能將其用于分析電子電路相關(guān)的工程問題。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3H3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.1掌握設(shè)計(jì)/開發(fā)電子信息工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題解決方案所需要的專業(yè)知識(shí)和開發(fā)工具。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3H5.使用現(xiàn)代工具5.2能針對(duì)復(fù)雜工程問題，選擇并合理使用軟硬件設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3M本課程的各個(gè)課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的權(quán)值矩陣如表2所示。表2課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的權(quán)值矩陣畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)1.2畢業(yè)要求指標(biāo)3.1畢業(yè)要求指標(biāo)5.2課程目標(biāo)課程目標(biāo)課程目標(biāo)注：將一個(gè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)分解到對(duì)應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)中，每一列的權(quán)重Σ＝1。三、課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配第一部分理論教學(xué)第一章如何開始DSP的學(xué)習(xí)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：DSP基礎(chǔ)知識(shí)、DSP芯片及其特點(diǎn)、DSP芯片的類別和使用選擇、DSP芯片的的應(yīng)用和開發(fā)前景、學(xué)習(xí)DSP的方法。教學(xué)重點(diǎn)：DSP芯片及其特點(diǎn)、DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第二章TMS320F281x的結(jié)構(gòu)、資源及性能（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：TMS320F2812的主要性能、TMS320F2812的功能結(jié)構(gòu)、TMS320F2812的片內(nèi)外設(shè)、TMS320F2812的引腳分布及引腳功能。教學(xué)重點(diǎn)：TMS320F2812中央處理器、存儲(chǔ)器空間組織、片內(nèi)外設(shè)支撐的課程目標(biāo)：1，2，3第三章TMS320F281x的硬件設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：DSP最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、其他外圍電路設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)：利用TMS320F281x搭建最小系統(tǒng)的方法與步驟。第四章軟件開發(fā)環(huán)境（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：CCS集成開發(fā)環(huán)境的功能及相關(guān)操作、一個(gè)完整工程的組成及創(chuàng)建、使用C語言操作DSP的寄存器、程序的編譯鏈接及調(diào)試。教學(xué)重點(diǎn)：掌握CCS軟件的常用操作，利用CCS調(diào)試程序及軟件仿真器的使用。第五章存儲(chǔ)器與CMD文件編寫（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：存儲(chǔ)器相關(guān)的總線知識(shí)、TMS320X281x的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、外部擴(kuò)展接口、CMD文件的編寫。教學(xué)重點(diǎn)：存儲(chǔ)器相關(guān)的總線知識(shí)、鏈接命令文件的代碼編寫。第六章TMS320X281x的時(shí)鐘與控制系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：振蕩器OSC和鎖相環(huán)PLL、各種時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生、看門狗電路、低功耗模式、時(shí)鐘和系統(tǒng)控制模塊的寄存器。教學(xué)重點(diǎn)：掌握時(shí)鐘產(chǎn)生的原理、看門狗電路的原理及如何寫系統(tǒng)初始化函數(shù)。第七章CPU定時(shí)器（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：CPU定時(shí)器工作原理、CPU定時(shí)器寄存器、CPU定時(shí)器配置。教學(xué)重點(diǎn)：3個(gè)CPU定時(shí)器使用方法及其相關(guān)寄存器的配置。第八章通用輸入輸出多路復(fù)用器GPIO（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：GPIO的寄存器、GPIO寄存器位與IO引腳的關(guān)系、GPIO的應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：GPIO控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器的設(shè)置方式。第九章TMS320X281x的中斷系統(tǒng)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：X2812的CPU中斷、PIE中斷、三級(jí)中斷系統(tǒng)、中斷的應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：三級(jí)中斷機(jī)制的工作原理及相應(yīng)寄存器的設(shè)置。第十章TMS320X281x的片內(nèi)外設(shè)（12學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：事件管理器EV、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、串行通信接口SCI、串行外設(shè)接口SPI、增強(qiáng)型控制器局域網(wǎng)通信接口eCAN、多通道緩沖串行口McBSP。教學(xué)重點(diǎn)：掌握通用定時(shí)器、比較單元和捕獲單元的結(jié)構(gòu)工作原理及應(yīng)用；利用ADC模塊的中斷進(jìn)行采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換；掌握SPI模塊的工作原理；利用SCI模塊進(jìn)行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。第二部分實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)時(shí)數(shù)項(xiàng)目要求項(xiàng)目類型項(xiàng)目性質(zhì)目的要求支撐的課程目標(biāo)1CCS

環(huán)境認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)3選做操作驗(yàn)證熟悉CCS開發(fā)環(huán)境的基本使用方法；學(xué)習(xí)文件輸入/輸出功能和CCS圖形工具的使用。1，2，32CCS的C語言調(diào)試3必做操作驗(yàn)證熟悉使用軟件仿真方式調(diào)試程序；學(xué)習(xí)用C語言編制程序。1，2，33數(shù)據(jù)存取實(shí)驗(yàn)3必做操作驗(yàn)證熟悉使用硬件仿真方式調(diào)試程序；學(xué)習(xí)修改DSP存儲(chǔ)器單元的方法；學(xué)習(xí)I/O空間尋址方法及其應(yīng)用。1，2，34定時(shí)器實(shí)驗(yàn)3必做操作設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)C28x定時(shí)器和時(shí)鐘發(fā)生器的使用；學(xué)習(xí)中斷服務(wù)程序的編寫。1，2，35I/O控制模塊實(shí)驗(yàn)3必做操作設(shè)計(jì)了解通用I/O引腳的使用方法；學(xué)習(xí)使用I/O管腳控制簡(jiǎn)單外圍設(shè)備。1，2，36模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)3選做操作設(shè)計(jì)掌握A/D轉(zhuǎn)換的基本過程；熟悉A/D轉(zhuǎn)換器的使用和編程方法。1，2，37PWM輸出實(shí)驗(yàn)3選做操作設(shè)計(jì)掌握PWM脈寬調(diào)制電路的DSP實(shí)現(xiàn)原理和編程方法；熟悉使用示波器觀察信號(hào)輸出脈寬波形。1，2，38PID算法控制實(shí)驗(yàn)3選做操作綜合熟悉PID算法控制的設(shè)計(jì)方法；熟悉PID算法控制的DSP實(shí)現(xiàn)原理和編程方法。1，2，3合計(jì)學(xué)時(shí)=sum(C2:C11)24計(jì)劃學(xué)時(shí)16四、課程考核環(huán)節(jié)、評(píng)價(jià)方式、考核環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及其達(dá)成度評(píng)價(jià)4.1課程考核環(huán)節(jié)與評(píng)價(jià)方式總評(píng)計(jì)分制：百分制（√）；五級(jí)分制（）；兩級(jí)分制（）考核方式：考試（）；考查（√）課程的考核環(huán)節(jié)、評(píng)價(jià)方式、比重和對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)關(guān)系如下表4所示。表4考核環(huán)節(jié)、評(píng)價(jià)方式、比重和對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)方式比重課程目標(biāo)課堂表現(xiàn)主要包括出勤情況和課堂參與度10%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3作業(yè)所有作業(yè)批改成績的平均值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)20%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所有實(shí)驗(yàn)學(xué)生表現(xiàn)情況作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃，共設(shè)置六次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，主要考察學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的理解與應(yīng)用能力，實(shí)驗(yàn)報(bào)告采用電子稿形式20%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3期末筆試以期末筆試卷面成績作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)50%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程總成績課堂表現(xiàn)×10%+作業(yè)×20%+實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)×20%+期末筆試×50%100%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34.2考核環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及其支撐課程目標(biāo)的權(quán)值根據(jù)表4可知，本課程的3個(gè)課程目標(biāo)分別由多個(gè)考核環(huán)節(jié)來支撐，每個(gè)考核環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)標(biāo)及其對(duì)課程目標(biāo)的支撐權(quán)值如下表5所示：表5考核環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及其支撐課程目標(biāo)的權(quán)值課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)考核環(huán)節(jié)支撐課程目標(biāo)權(quán)值權(quán)值合計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)100~9089~8079~7069~60<59優(yōu)良中及格不及格課程目標(biāo)1課堂表現(xiàn)20%100%按時(shí)到課，從不缺課；課堂能積極并正確回答問題；課堂交流討論積極主動(dòng)；課堂表現(xiàn)總體很好不無故缺課、遲到早退；課堂能積極并正確回答問題；課堂交流表現(xiàn)良好；課堂表現(xiàn)總體較好不無故缺課、偶爾會(huì)有遲到早退；課堂下能正確回答問題；課堂交流表現(xiàn)這中等；課堂表現(xiàn)總體一般偶爾遲到早退；課堂回答問題和相互交流積極性尚可，態(tài)度基本端正；課堂總體表現(xiàn)尚可偶爾缺課或經(jīng)常遲到早退；課堂回答問題和相互交流積極性較差，態(tài)度不端正；課堂總體表現(xiàn)較差作業(yè)30%取所有作業(yè)批改成績的平均值作為優(yōu)秀、良好、中等、及格或不及格的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，并折算成百分制。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)20%實(shí)踐能力很強(qiáng)，善于獨(dú)立思考并與教師溝通；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄非常完整，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析正確且非常深入，報(bào)告撰寫質(zhì)量很高；實(shí)驗(yàn)過程綜合表現(xiàn)很好實(shí)踐能力較強(qiáng)，能獨(dú)立思考并與教師溝通；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄較為完整，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析正確且深入，報(bào)告撰寫質(zhì)量較高；實(shí)驗(yàn)綜合表現(xiàn)較好實(shí)踐能力一般，能對(duì)問題進(jìn)行一定的思考；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄基本完整，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析基本正確，報(bào)告撰寫質(zhì)量一般；實(shí)驗(yàn)綜合表現(xiàn)一般實(shí)踐能力尚可，能對(duì)問題進(jìn)行一定的思考；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄尚可，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析深入程度尚可，報(bào)告撰寫質(zhì)量基本滿足要求；實(shí)驗(yàn)綜合表現(xiàn)尚可實(shí)踐能力較差，態(tài)度不端；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄完整度較差，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析缺乏或應(yīng)付了事，報(bào)告撰寫質(zhì)量較差；實(shí)驗(yàn)綜合表現(xiàn)較差期末考試30%詳見期末試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。課程目標(biāo)2課堂表現(xiàn)30%100%同上同上同上同上同上作業(yè)20%同上實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)30%同上同上同上同上同上期末考試20%同上課程目標(biāo)3課堂表現(xiàn)25%100%同上同上同上同上同上作業(yè)25%同上實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)25%同上同上同上同上同上期末考試25%同上4.3課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)根據(jù)表5所列的各考核環(huán)節(jié)支撐課程目標(biāo)的權(quán)值，本課程的課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)方法如下表6所示。表6課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)方法課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)方法課程目標(biāo)1課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、期末筆試課程目標(biāo)2課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、期末筆試課程目標(biāo)3課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、期末筆試五、持續(xù)改進(jìn)本課程根據(jù)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和期末筆試、各課程目標(biāo)評(píng)價(jià)值和學(xué)生、教學(xué)督導(dǎo)等反饋，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和學(xué)習(xí)狀況；課后及時(shí)反思，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足并及時(shí)改進(jìn)。尚需在下一輪課程教學(xué)中改進(jìn)提高的，需在下一輪及時(shí)改進(jìn)和提高，確保課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和相應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)順利達(dá)成。六、推薦教材和主要參考書目1.推薦教材[1]顧衛(wèi)鋼，手把手教你學(xué)DSP--基于TM320X281x（第3版），北京航空航天大學(xué)出版社，2019.2[2]周鵬、楊會(huì)成、許鋼，DSP原理與實(shí)踐——基于TMS320F28x系列（第2版），北