_DSP原理及应用_实践教学模式研究

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁电气电子教学学报󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2009年9月

󰀁DSP原理及应用󰀁实践教学模式研究

张雪英,李鸿燕,张小玫

(太原理工大学信息工程学院,山西太原030024)

摘󰀁要:实践环节是培养高素质电子信息专业人才的重要环节之一,本文在对DSP实践教学现状分析的基础上,从DSP实践教学内容、教学方法、教学形式等几个方面进行了探讨,并提出了相应的方法和措施,可供相关专业参考。关键词:DSP;实践教学;教学模式

ResearchonthePracticeTeachingofDSPPrincipleandApplication

ZHANGXue-ying,LIHong-yan,ZHANGXiao-mei

(CollegeofInformationEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

Abstract:Practiceisanimportantsteptocultivatehighdiathesiselectroninformationprofessionalperson.BasedonanalysisoftheDSPpracticeteachingsituation,thepapermainlydiscussesthecourse'steachingcontent,teachingmeansandteachingform,putsforwardcorrespondingmeansandmeasures.Thesecanbereferredbyrelatedmajors.

Keywords:DSP;practiceteaching;teachingmode󰀁󰀁DSP(DigitalSignalProcessor)技术包含数字信号处理的硬件和软件技术。近年来新兴的一些学科,如模式识别、人工智能、神经网络等,都与DSP技术息息相关,DSP技术已成为目前应用广泛、发展迅速的一项前沿技术领域。我国DSP技术的发展明显落后于美国和欧洲发达国家,高等院校的教育还没有完全跟上,缺少一批能够开发和应用DSP的人才,而市场对DSP工程师的需求却处于逐年递增的状态,DSP课程已成为电子类专业培养自主创新能力人才的一门重要课程。DSP技术的实践性较强,将DSP技术引入到实践教学中,其意义重大。本文结合我校开设的󰀁DSP原理及应用󰀁这门课程,就其教学及实践等方面进行探讨。

1󰀁DSP实践教学现状分析

DSP技术是语音处理、图像处理、无线电、通信等信号处理的有效工具,其先修课程为信号与系统、数字信号处理、单片机原理、微机原理等课程。国内大多数高校已先后开设了DSP技术这门课程,并配备有相应的实验环节。课程最终目的是为了让学生掌握DSP的基本原理、了解DSP的设计开发过程、熟悉DSP系列芯片的特点、学会使用CCS集成开发环境实现软件开发、掌握软件开发工具DSP/BI-OS的使用方法和具体配置。课程所涉及内容可给后续高年级学生的综合设计、大学生实验竞赛、毕业设计和今后的就业提供有利的帮助。将DSP技术

基金项目:山西省晋教育[2005]19号太原理工大学2005年高等教育教学改革省级项目;电子科学与技术专业教学指导分委员会教育教学改

革与实践项目(2007);太原理工大学实验教师创新性实验计划项目(2008)

作者简介:张雪英(19-),女,教授,博士生导师,教育部电子科学与技术专业教学指导分委员会委员,主要从事语音信号处理及多媒体信息

处理方面的研究工作。第31卷󰀁增刊󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁电气电子教学学报

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引到实践教学中来,应将教学形式多样化,在内容编排上要充分考虑高校的教学需求、平台成本和学生的层次,面对不同层次的学生应有不同的教学目的和要求,大多数学生重在了解DSP的基本原理及实现方法,而对动手能力强、对DSP有浓厚兴趣的学生应为其提供相应的实验环境和学习指导,鼓励其参加比赛和申报各种评奖。

设计完成后,要对完成情况进行考核和评价,评

价的内容包括:对课题的理解程度、课题设计方案是否合理、课题完成情况、设计报告质量以及程序代码是否高效等诸多方面。关键要考虑对学生程序开发能力的培养,要求学生在编写程序时严格按照相应的标准进行程序开发,这样有助于培养学生科学严谨的学术作风。

2.3󰀁自选实验课题

通过设置一些基础实验,给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案、选择相关器件或芯片实现,培养学生的基本实验能力和基本素质,加深对基础理论知识的理解。学生可以完成一些基本实验,例如DSP基本运算实验,学习DSP算术指令的使用,并掌握DSP的基本寻址方式;存储器实验,掌握DSP程序空间和数据空间的分配,学习DSP对不同存储空间的访问方法;FIR滤波器设计实验,学习使用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理,掌握FIR滤波器的设计方法;FFT变换实验,学习用FFT对连续信号和时域信号进行谱分析的方法;跑马灯实验,学习并掌握DSP外部I/O的使用。完成实验后,要求写出实验报告,对设计进行总结。学生在自己编写程序的过程中可能存在概念错误、程序结构错误及指令语法错误等诸多问题,通过实验过程分析并解决这些问题,提高学生分析问题和解决问题的能力。

2󰀁实践教学内容

实践教学的具体形式分为学生参与科研型、学生课程设计型及自选实验课题型等。2.1󰀁学生参与科研

对部分优秀本科生实行开放式教学,并让其参加到科研工作中来,结合国家和省内大学生电子设计竞赛和科研项目,培养学生的工程应用能力。课程教学中,应给学生提供一些实际的项目,让学生参与其中,鼓励学生参加各种形式的科技创新活动,例如大学生创新性实验、电子科技设计竞赛等活动,让学生将DSP应用到创新性作品的设计和研发中去。在项目综合设计过程中,教师仅起指导作用,让学生自主查阅资料并自主开展项目的研究性学习。通过学生进行复杂系统的设计,使学生掌握应用DSP技术及方法解决复杂问题的能力和科技创新能力。2.2󰀁学生课程设计

通过开设DSP课程设计,培养学生综合运用所学知识,解决实际问题的能力。在教学中,应给学生提供一些项目库,例如,通过定时器中断设计,学习DSP中断系统,掌握中断程序的设计方法;通过自适应滤波器设计,了解自适应滤波器的特点和应用,熟悉使用DSP实现自适应滤波器的过程;通过键盘接口设计,学习键盘接口的原理,掌握通过输入、输出端口扩展键盘的方法;通过串行通讯接口设计,了解DSP串行接口的使用;通过语音压缩算法的DSP实时系统设计,掌握DSP芯片应用系统的设计、调试和开发过程。

在进行课程设计时,学生以3-4人组建一个课题小组。从项目库中选择一个项目,在规定的时间里完成整个设计,然后编程实现,并撰写课题设计总结报告。在课题综合设计过程中,让学生自主查阅资料并自主开展课题的研究性学习,教师仅起到指导作用。3󰀁实践教学方法研究

3.1󰀁以实际案例组织教学内容

󰀁DSP原理及应用󰀁课程讲授TMS320CX系列DSP芯片及其应用方法,内容包括TMS320CX系列的硬件结构、指令系统、汇编语言程序的开发工具、汇编语言程序设计、应用程序设计、片内外设、接口及应用、硬件设计、DSP集成开发环境CCS等内容。对应这一内容的每一主要章节,在实践教学环节,以一个应用实例的设计要求以及设计方法来组织教学内容和教学过程。例如,通过一些数据块传送实验,熟悉DSP的存储器配置,掌握DSP的寻址方式;通过中断处理实验,学习TMS320CX的中断系统,了解DSP中断系统的处理流程,掌握中断程序的设计方法;通过A/D、D/A转换实验,熟悉DSP和外围器件的连接和操作,了解DSP对数据的处理能力;通过语音处98

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁电气电子教学学报󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2009年9月

理综合实验,实现语音信号的采集、滤波、输出及频谱分析,学习数字信号处理基本理论的实现;通过数码显示实验和交通灯实验,熟悉DSP的I/O访问方式,掌握I/O口的扩展。通过实际案例来组织教学,可以巩固学生对所学知识的理解,激发学生的兴趣。

3.2󰀁建立网络教学平台

到目前为止,各大高校都已建立起了校园网络。网络的出现极大地推动了学习方式的改进,它不受时间、空间的约束,能够快速便捷地实现信息共享和知识更新。在DSP实践教学过程中,可以借助网络对传统教学方式进行补充,通过网络教学平台,公布实践教学的教学大纲、教学日历,上载教学讲义、授课课件和演示案例,并开设问题讨论专栏和教师答疑信箱。教师可以通过网络教学平台,给学生提供实验项目库、给出实验要求,发布各种消息,答疑并批改作业;学生可以登陆网络教学平台,浏览各种资源,收看教学视频,提交实验报告,进行成绩查询。为学生自学、复习提供丰富的资源,充分体现教师与学生间的网络互动,使教师与学生、学生与学生之间的沟通更加顺畅。

3.3󰀁采用多元化教学

在实践教学方法上,可以采用多元化教学方法,例如计划型教学方法,由教师指定实验要求、实验条件、实验内容,让学生动手去做,完成基本教学内容;启发式教学方法,由教师提出一些具有启发性和诱导性的课题,由学生去补充完成,增强学生主动思考的能力和自信心的形成;开放式教学方法,对教学内容和实验器材,要对学生定时开放,提高学生动手能力。

4󰀁结语

本文根据实践教学的综合性、阶段性、创新性和开放性原则,本着以教师为主导,以学生为主体,倡导学生自主学习的方针,对实践教学的内容和方法进行了研究。在实践教学内容上,对不同层次的学生进行不同程度的教学内容,普通学生通过参加课程设计和自选实验课题,提高其对基础知识、基本方法的理解,增强基本技能;有兴趣又有能力的学生,通过参与教师科研、申报学生科研项目、参加创新性实验和电子科技设计竞赛,提高其科研水平和综合素质。另外,在实践教学方法上,实现多元化教学模式,以实际案例组织教学内容,对于不同的教学内容,都有实践环节与其相对应,加强学生对课本上所学知识的进一步理解,将理论、实验、实践三者相结合;通过网络教学平台,增强学生和教师间的交流,为学生提供更丰富、更便捷的学习环境。通过这些实践教学模式的改进,学生可以进一步加深对󰀁DSP原理及应用󰀁这门课程的认识和理解,更有利于对本课程知识的掌握。目前我们的教学已取得一定的效果,培养的学生申报的国家大学生创新性实验课题已获得立项资助。参考文献

[1]󰀁唐莺.电子技术基础课程改革的实践[J].北京:教学研究,

2006(3):152-1

[2]󰀁邹炎.DSP原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2007[3]󰀁陆松年,龚玲.课堂教学、网络教室和课程实验结合的教学方

法[J].南京:电气电子教学学报,2009,31(1):88-[4]󰀁丁守成.理工科电工电子实验教学改革的研究与实践[J].北

京:实验技术与管理,2008,25(3):114-115