《DSP技术及应用-第3版》(教案大纲)

PAGE《DSP技术及应用》课程教学大纲制定(修订)人:制定(修订)时间:年月所在单位:审核人：课程基本信息课程代码课程类别专业选修课课程名称中文名称DSP技术及应用英文名称DSPTechnologyandApplication学分数2.5总学时数40讲课学时32实验学时8开课单位电子信息与计算机工程学院适用专业通信工程、信息工程、电子信息工程、电气工程及自动化、测控技术与仪器先修课程数字信号处理、信号与系统、通信原理选用教材DSP技术及应用（第2版）．陈金鹰．机械工业出版社,2016主要教学参考书TMS320C54xDSP结构、原理及应用．戴明桢．北京航空航天大学出版社,2001DSP技术与应用实例．赵红怡．电子工业出版社,2012DSP技术及应用．吴冬梅．北京大学业出版社,2006.考核方式及成绩评定闭卷考试，总成绩＝卷面成绩（60%）＋平时成绩（40%）本课程在专业课程体系中的地位和作用本课程是电子信息专业的专业方向课程。主要涉及DSP芯片技术及应用，DSP是数字信号处理器的简称，是一种具有特殊结构的微处理器，自70年代未第一个DSP芯片诞生以来，已经得到了飞速的发展，最高速度已经达到9000MIPS。主要功能是用硬件芯片实现数字信号处理、信号与线性系统、通信原理理论课程中涉及的各种算法问题。目前，DSP技术已广泛应用于通信、军事、医疗、汽车、仪器仪表、家用电器、石油勘探、航空航天、人工智能、工业自动控制等领域。因此DSP芯片技术已经成为通信专业学生必需获知的重要的前沿高新技术之一。二、课程内容与学时分配表序号章节内容学时分配讲课实验其他1第一章数字信号处理技术基础22第二章DSP芯片结构介绍123第三章DSP指令系统及特点44第四章DSP软件开发过程45第五章汇编语言编程举例86第六章信号处理方法的硬件实现27第七章DSP实验8合计328机动总计40三、课程目标任务及基本要求通过本课程的学习，培养学生建立对DSP芯片技术的初步概念，能根据科研项目的不同，合理选择适当的芯片；对TMS320C54x芯片的组成、功能、性能、特点、工作原理有一个基本的概念；学习TMS320C54x芯片的指令系统，寻址方式、指令与数据地址的生成、流水线操作等；学习DSP软件开发过程中汇编语言源程序的编写规范、汇编和链接过程、C语言和汇编语言的混合编程；学习使用TMS320C54x芯片的助记符指令，常用算法的实现技巧，对存储器空间的分配和正确使用；学习信号源设计、线性时不变系统设计、信号检测系统设计、信号调制功能设计、模拟电路功能设计、梳状滤波器设计；通过基本算术运算、正弦波信号发生器、FIR数字滤波器、快速傅立叶变换的实现4个实验，学习DSP集成开发软件平台CCS的使用方法，学习数据文件的关联调用、CPU及存储器空间的数据查找、信号的波形仿真输出。帮助学生悉用DSP芯片解决数字信号处理理论中的算法问题和工程实际问题，探索利用DSP芯片技术解决大学生创新创业中的相关问题。基本要求是对DSP芯片技术有所了解，能根据科研项目的不同，合理选择适当的芯片；对DSP芯片的硬件结构、组成和工作原理有较深入的理解，掌握中断向量的计算方法和中断过程的处理；掌握TMS320C54x芯片汇编语言的寻址方式、了解流水线操作概念和指令系统；掌握汇编语言程序的编写、汇编和链接方法，了解C语言与汇编语言程序间相互调用时对变量和函数的协调处理；理解常用TMS320C54x芯片的汇编语言指令、掌握小数运算和浮点运算、浮点数与定点数的相互转换、FIR滤波器的和IIR滤波器的实现技巧、链接器命令文件的编写；通过应用程序的汇编、链接，可执行程序的调用、运行，存储器和CPU中各寄存器数据的查找，数据文件的关联，探针、断点的使用，掌握CCS软件的使用方法。掌握用DSP解决简单的数字信号处理应用问题的设计思路，探讨如何利用DSP芯片技术解决大学生创新创业中的相关问题。四、课程的重点和难点重点在于DSP系统的技术特点及DSP系统的设计思路；TMS320C54x芯片的硬件结构、基本特点和工作过程；对指令系统的寻址方式的理解，汇编语言程序的编写方法、汇编和链接过程；正确使用常用TMS320C54x芯片的助记符指令，正确处理和安排程序空间和数据空间；小数运算和浮点运算、浮点数与定点数的相互转换，实现FIR和IIR滤波器的不同方法；数字系统的模型建立、算法的建立、参数的获取、程序的设计和功能的实现；开发软件CCS的使用，数据文件的关联调用、存储器空间和CPU相关寄存器中查找数据、信号的波形获取。利用本课程所学知识解决大学生创新创业中的相关问题，逐步培养独立编程解决实际问题的能力。难点是DSP设计中的软件与硬件功能划分；TMS320C54x芯片各功能电路的工作原理；指令地址与数据地址的生成、流水线操作和冲突；对汇编命令的理解、对程序中各段的划分与处理、C语言与汇编语言程序间的变量和函数调用；小数运算和浮点运算、浮点数与定点数的相互转换、FIR滤波器和IIR滤波器实现中的技巧；数字系统的模型建立、算法的建立、参数的获取，程序调试、故障诊断；DSP技术在大学生创新创业中的应用。五、授课内容及要求第一章数字信号处理技术基础教学目的：通过对模拟与数字系统的比较、数字信号处理器分类、数字信号处理芯片应用范围和基于DSP的应用系统设计方法的介绍，使学生对DSP的芯片技术及其应用有所了解。教学重点和难点：重点在于DSP系统的技术特点及DSP系统的设计思路。难点是DSP设计中的软件与硬件功能划分，DSP技术在大学生创新创业中的应用。主要教学内容及要求：本章介绍模拟与数字系统的比较、数字信号处理器分类、数字信号处理芯片应用范围和基于DSP的应用系统设计方法，主要内容包括模拟系统的问题和数字系统的优势，DSP芯片的演进、DSP芯片主要供应商的产品比较、不同系列芯片的应用范围、DSP系统总体方案设计、系统软件设计、系统硬件设计、系统联合调试。本章安排课时2学时，要求学生对DSP芯片技术有所了解，能根据科研项目的不同，合理选择适当的芯片。第二章DSP芯片结构介绍教学目的：介绍TMS320C54x芯片的硬件结构和基本特点，使学生对TMS320C54x芯片的组成、功能、性能、特点、工作原理有一个基本的概念。教学重点和难点：重点在于TMS320C54x芯片的硬件结构、基本特点和工作过程。难点是各功能电路的工作原理。主要教学内容及要求：本章介绍TMS320C54x芯片的硬件结构和基本特点，主要涉及的内容包括：TMS320C54xDSP芯片的CPU结构、总线结构、存储器结构、在片外围电路、定时器、时钟发生器、主机接口、串行口结构、外设接口、复位与省电模式、中断处理、自举加载、对外引脚。本章安排课时12学时，要求对DSP芯片的硬件结构、组成和工作原理有较深入的理解，掌握中断向量的计算方法和中断过程的处理，以便能正确使用和发挥DSP芯片的技术优势。第三章DSP指令系统及特点教学目的：讲解TMS320C54x芯片的指令系统，学习指令的寻址方式、指令与数据地址的生成、流水线操作等。教学重点和难点：重点在于对指令系统的寻址方式的理解。难点为指令地址与数据地址的生成、流水线操作和冲突的理解。主要教学内容及要求：本章主要介绍TMS320C54x芯片的指令系统，包括指令系统的立即数寻址、绝对地址寻址、累加器寻址、直接寻址、间接寻址、存储器映像寄存器寻址、堆栈寻址、分支转移操作、调用和返回、条件指令中的条件判断、简单条件指令的重复操作、块重复操作、循环的嵌套、延迟分支转移、流水线操作与冲突、指令系统概述等。本章安排课时4学时，要求掌握TMS320C54x芯片汇编语言的寻址方式、了解流水线操作概念和指令系统。第四章DSP软件开发过程教学目的：介绍DSP软件开发过程，讲解汇编语言源程序的编写规范、汇编和链接过程、C语言和汇编语言的混合编程。教学重点和难点：重点在于汇编语言程序的编写方法、汇编和链接过程。难点为对汇编命令的理解、对程序中各段的划分与处理、C语言与汇编语言程序间的变量和函数调用。主要教学内容及要求：本章主要在介绍DSP软件开发过程，包括汇编语言源程序的句法格式、汇编语言源程序的数据形式、汇编命令、宏定义和调用、COFF文件中对段的定义和对段的处理、对文件的链接、链接器命令的使用方法、C语言和汇编语言的混合编程。本章安排课时4学时，要求对DSP的芯片的开发过程有所了解，掌握汇编语言程序的编写、汇编和链接方法，了解C语言与汇编语言程序间相互调用时对变量和函数的协调处理。第五章汇编语言编程举例教学目的：讲解如何使用TMS320C54x芯片的助记符指令，常用算法的实现技巧，对存储器空间的分配和正确使用，解决通信系统中常见数字信号的处理问题。教学重点和难点：重点是如何正确使用常用TMS320C54x芯片的助记符指令，正确处理和安排程序空间和数据空间，小数运算和浮点运算、浮点数与定点数的相互转换，实现FIR和IIR滤波器的不同方法。难点是小数运算和浮点运算、浮点数与定点数的相互转换、FIR滤波器和IIR滤波器实现中的技巧。主要教学内容及要求：本章介绍如何利用TMS320C54x芯片的汇编指令解决电子信息系统中常见数字信号处理问题，常用算法的实现技巧。包括堆栈的使用、四则运算、单操作数和双操作数的寻址方法、长字运算和并行运算、小数运算和浮点运算、浮点数与定点数的相互转换、正弦和余弦及方波信号发生器的实现、FIR滤波器的和IIR滤波器的实现，线性缓冲区和循环缓冲区的使用、链接器命令文件的编写。本章安排课时8学时，要求理解常用TMS320C54x芯片的汇编语言指令、掌握小数运算和浮点运算、浮点数与定点数的相互转换、FIR滤波器的和IIR滤波器的实现技巧、链接器命令文件的编写。第六章信号处理方法的硬件实现教学目的：讲解信号源设计、线性时不变系统设计、信号检测系统设计、信号调制功能设计、模拟电路功能设计，帮助学生进一步熟悉用DSP芯片解决数字信号处理理论中的算法问题和工程实际问题，探索利用DSP芯片技术解决大学生创新创业中的问题。教学重点和难点：重点是数字系统的参数的获取、程序的实现，逐步培养独立编程解决实际问题的能力。难点是数字系统的模型建立、算法的建立。主要教学内容及要求：本章通过信号源设计、线性时不变系统设计、信号检测系统设计、信号调制功能设计、模拟电路功能设计，涉及相关运算、卷积运算、模拟传输函数到数字传输函数的转换运算的实现方法。帮助学生进一步熟悉用DSP芯片解决数字信号处理理论中的算法问题和工程实际问题，体会DSP芯片在实际工作中的重要地位和作用，探索利用DSP芯片技术解决大学生创新创业中的相关问题。本章安排课时2学时，要求了解用DSP解决简单的数字信号处理应用问题的设计思路，探讨如何利用DSP芯片技术解决大学生创新创业中的相关问题。第七章DSP实验教学目的：用基本算术运算、正弦波信号发生器、FIR数字滤波器、快速傅立叶变换的实现4个实验来介绍DSP集成开发软件平台CCS的使用方法。学习数据文件的关联调用、存储器空间的数据查找、CPU及相关寄存器中数据的设置与查找、信号的波形仿真输出。教学重点和难点：教学重点为开发软件CCS的使用，数据文件的关联调用、存储器空间和CPU相关寄存器中查找数据、信号的波形获取。难点是程序调试、故障诊断。主要教学内容及要求：本章通过安排基本算术运算、正弦波信号发生器、FIR数字滤波器、快速傅立叶变换的实现4个具体的DSP实验，使学生对DSP开发的全过程有一个总体了解。主要学习内容包括：集成开发环境CCS的安装、设置和使用，通过汇编、链接产生输出文件，通过探针、断点的设置和数据文件的关联调来获取或存放运算数据，通过在存储器空间和CPU相关寄存器中查找数据来检验程序运算结果、通过信号的波形获取来直观查看编程设计效果。本章安排课时8学时，分两次组织实验，每次实验4学时。第1次实验要求完成实验一和实验二，第2次实验要求完成实验三和实验四。要求学生通过应用程序的汇编、链接，可执行程序的调用、运行，存储器和CPU中各寄存器数据的查找，数据文件的关联，探针、断点的使用，掌握CCS软件的使用方法。六、课程教学的有关说明本课程课内外学时比例：1:1；平均周学时：4学时。对下述有关情况做出说明：1．本课程自学内容及学时：除完成本课程规定教学内