《数字信号处理技术与芯片开发》课程教学大纲（本科）.docx

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1、数字信号处理技术与芯片开发Digital Signal Processing and Development Technologies课程代码：06410153学 分：2学 时：32（其中：讲课学时：32 实验学时：0上机学时：0 ）先修课程：C语言程学设计、数字信号处理、计算机信息基础（或微机原理及接口 技术、单片机原理）适用专业：物联网工程教 材：DSP芯片的原理与开发应用（第4版），张雄伟、曹铁勇等编著、电子 工业出版社，2010年7月第3次印刷一、课程性质与课程目标（一）课程性质DSP原理与应用课程是通信工程和物联网类专业的选修课，也可作为非通信工 程电类专业的选修课。DSP原理及应用

2、是在学习单片机原理课程的基础上，运用数字信 号处理等专业知识，使学生在信号的分析处理、硬件电路设计及开发等方面的知识面得 到进一步扩充。在此基础上要求学生掌握DSP芯片的基本结构、基于DSP芯片的软硬 件设计方法。通过学习使学生了解当前数字信号处理软硬件技术发展的方向。（二）课程目标课程的具体目标如下：DSP原理与应用主要讲述DSP芯片的基本原理、开发和应用，包括：课程目标1：掌握DSP芯片的基本结构和特征，DSP系统运算量的分析课程目标2：掌握数值计算中定点和浮点DSP处理的运算基础及计算，基本非线性 运算方法的实现课程目标3：掌握DSP芯片中TI公司的CCS集成开发环境的使用方法课程目标4

3、：掌握基于C语言和汇编语言的DSP开发方法，DSP芯片的存储资源 管理课程目标5：掌握DSP芯片集成外设的开发，DSP脱机系统的设计课程目标6：将通信基本理论与实践有机结合，对数字信号领域实际问题进行表达安排。2017年7月20日附录1实验评价内容和评分细则实验报告考查内容与评分比重评分项 编号实验评价内容所占 比重要求对毕业要求指 标点支撑1实验的设计与实现能力30%能够设计与实现实验5-22问题分析和观察能力50%能够正确的分析和解释实验数据。5-23报告清晰，按时提交20%报告清晰，提交准时5-2实验报告评分细则（每次实验报告按100分计算）项目优良中及格不及格实验的设计与 实现能力（3

4、0 分）能够根据实验要 求，设计实验， 给出解决步骤， 并总结规律。（27-30 分）能够根据实 验要求，设计 实验，并给出 解决步骤。 （24-26 分）能够根据实验 要求，设计实 验，并给出解 决步骤，但步 骤不完整。 （21-23 分）能够根据实 验要求，设 计实验，步 骤不完整。（18-20 分）不能够正确的完 成，或者实验效 果出入较大。（18 分以下）问题分析和观 察能力（50分）根据实验现象分 析正确问题，并 给出改进性建议 （45-50 分）根据实验现 象分析正确 问题。（40-45 分）能够根据实验 现象基本分析 问题。（35-40 分）根据实验现 象部分的分 析问题。（30

5、-35 分）不能根据实验现 象分析问题，。 （30分以下）报告清晰，按 时提交（20分）报告清楚，按时 提交。（18-20分）报告较清楚， 按时提交。（16 分）推迟一天，但 报告清楚。（14 分）推迟2天， 报告不清楚。（12分）推迟三天以上。 （12分以下）与建模的能力。课程目标7：具备DSP系统性能分析能力，掌握制约数字信号处理的主要因素，具 有改善其性能的能力。课程目标8：具有数字信号处理软硬件设计技能，能够实施系统设计，具有一定的 创新意识。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支持的毕业要求指标点如下：指标点2.1：具备对物联网领域复杂工程问题进行识别和有效分解的能力。

6、指标点112能够在多学科环境下的项目分析、设计、实施过程中，利用工程管理 原理和经济决策方法，分析处理工程问题、得到有效结论。指标点12.1：能够认识不断学习的必要性，具有采用合适方法、不断学习和发展的 能力。求指标点课程目未指标点2.1指标点 11.2指标点 12.1课程目标1V课程目标2V课程目标3VV课程目标4VV课程目标5VV课程目标6V课程目标7VV课程目标8VV二、课程内容及要求第一章概述本章支持课程目标：1.1掌握DSP芯片的基本结构和特征，DSP系统运算量的分析;2.1将通信基本理论与实践有机结合，对数字信号领域实际问题进行表达与建模的能力。（一）教学内容与教学方法LDSP概述

7、及系统基本结构和设计流程：DSP工程实现方法、系统框图（讲授）2 . DSP芯片分类：数据格式（讲授）.DSP芯片的选择：样点、帧处理方式和实时性（讲授）（二）知识、能力与素质等方面的基本要求1 .掌握DSP系统的组成和性能指标，理解DSP系统的设计流程，具有对特定应 用进行系统设计的能力；2 . 了解DSP系统以及芯片的特点、发展简史、分类，能够为不同的应用需求 选择相应的DSP芯片；3 .理解具体应用中芯片的选择指标和方法，能够将理论指标转化为实际的产品 参数从而满足实际应用需求。（三）重点与难点.重点DSP系统的的结构和设计流程，DSP工程实现方法和系统框图的应用指导 意义.难点DSP芯

8、片的选择中实时性的理解和计算第二章DSP芯片基本特征本章支持课程目标：L1掌握DSP芯片的基本结构和特征，DSP系统运算量的分 析；2.2具备DSP系统性能分析能力，掌握制约数字信号处理的主要因素，具有改善其 性能的能力；1.5掌握DSP芯片集成外设的开发，DSP脱机系统的设计。（一）教学内容与教学方法.DSP芯片基本结构（讲授）1 . CPU （讲授）.存储单元（回顾+讲授）2 .集成外设与接口（回顾+讲授）.中断（回顾+讲授）（二）知识、能力与素质等方面的基本要求.理解DSP芯片的基本机构，掌握哈弗结构和冯氏机构特点；1 .理解DSP与计算机系统的联系与区别，掌握MAC执行单元的结构；.了

9、解DAP芯片的存储单元、集成外设和接口；2 .掌握中断的基本流程，中断矢量表的实现和结构。（三）重点与难点.重点哈弗结构所产生的流水线处理模式；DSP芯片与计算机系统的异同。1 .难点中断处理基本流程及中断矢量表的结构和实现。第三章DSP芯片开发环境本章支持课程目标：L3掌握DSP芯片中TI公司的CCS集成开发环境的使用方法； 2.3具有数字信号处理软硬件设计技能，能够实施系统设计，具有一定的创新意识。（一）教学内容与教学方法.软件开发流程（讲授）1 .软件开发环境（讲授+案例）.硬件开发环境（讲授）（二）知识、能力与素质等方面的基本要求.掌握CCS集成开发环境的基本使用，能建立基本的开发工程

10、项目。1 .了解不同的开发平台，理解软硬件开发的基本流程和架构。（三）重点与难点.重点CCS基本工程项目的搭建与调试。1 .难点CCS集成开发环境的调试工具的使用和熟练程度。第四章DSP数值运算基础本章支持课程目标：L2掌握数值计算中定点和浮点DSP处理的运算基础及计算， 基本非线性运算方法的实现；2.2具备DSP系统性能分析能力，掌握制约数字信号处理 的主要因素，具有改善其性能的能力。（一）教学内容与教学方法.定点基本概念（讲授）1 .定点运算实现基本原理（讲授）.定点算术运算实现基本原理（讲授+对比）2 .非线性运算定点实现方法（讲授）.浮点数表示方法（讲授）3 .基本浮点运算（讲授）.非

11、线性浮点运算快速实现（讲授）（二）知识、能力与素质等方面的基本要求.掌握数的Q和S定标表示方法；理解数值范围和精度的关系；1 .掌握定浮数据的转换，理解数值与编码的关系。2 .掌握定点运算的算法模拟和分析，理解数值计算误差的数据格式来源。3 .掌握查表法的适用范围和具体实现方法，理解混合法的使用目的。4 .掌握IEEE浮点数格式，能够对一般浮点数进行TMS320格式浮点编码。（三）重点与难点.重点掌握浮点数的定点转换，掌握TMS320格式浮点编码。1 .难点理解数值计算误差的数据格式来源。第五章DSP存储资源管理本章支持课程目标：L4掌握基于C语言和汇编语言的DSP开发方法，DSP芯片 的存储

12、资源管理；2.3具有数字信号处理软硬件设计技能，能够实施系统设计，具有一 定的创新意识。（一）教学内容与教学方法.C5000存储区组织（讲授+演示）1 .程序结构与COFF目标文件格式（讲授）.存储区分配（讲授）（二）知识、能力与素质等方面的基本要求.掌握DSP芯片的空间与存储器的异同和联系；掌握空间到存储器映射方法。1 .理解COFF文件格式的块处理方式，理解程序重定位技术。2 .掌握CMD文件的作用和基本使用命令。（三）重点与难点1.重点理解块和程序重定位技术，掌握CMD文件的基本使用。2.难点理解空间和存储器的联系及管理方法。第六章DSP软件开发本章支持课程目标：1.4掌握基于C语言和汇

13、编语言的DSP开发方法，DSP芯片 的存储资源管理；2.3具有数字信号处理软硬件设计技能，能够实施系统设计，具有一 定的创新意识。（一）教学内容与教学方法LDSP芯片的C语言开发（对比+讲授）2 . C语言的代码优化（自学）.汇编指令系统及格式（讲授）3 .汇编代码优化（自学）. C和汇编语言混合编程（讲授）（二）知识、能力与素质等方面的基本要求.掌握DSP芯片C开发的语法与标准C语言的异同。1 .理解C及汇编语言代码的优化方法及基本策略。2 .掌握C和汇编混合编程方法。（三）重点与难点.重点掌握DSP芯片的C和汇编编程。1 .难点C和汇编代码的优化。第七章DSP脱机系统开发本章支持课程目标：

14、1.5掌握DSP芯片集成外设的开发，DSP脱机系统的设计；2.3 具有数字信号处理软硬件设计技能，能够实施系统设计，具有一定的创新意识。（一）教学内容与教学方法.脱机系统概念（讲授）1 .DSP芯片的自举（讲授）.DSP脱机系统的实现（自学）（二）知识、能力与素质等方面的基本要求.掌握脱机系统的基本概念。1 .理解DSP芯片的自举方式。2 .掌握BOOT表。（三）重点与难点.重点掌握脱机系统的概念。1 .难点BOOT表的配置和使用。三、学时分配及教学方法及对指标点的支撑（按序填写）学时分配教学方法对指标点的 支持讲 课实验上 机课外第一章概述2讲授、案例2.1第二章DSP芯片基本特征2讲授2.

15、1第三章DSP芯片开发环境4讲授、对比11.2,12.1第四章DSP数值运算基础101讲授、对比11.2,12.1第五章DSP存储资源管理3讲授、对比11.2,12.1第六章DSP软件开发5讲授、对比、案例11.2,12.1第七章DSP脱机系统开发41讲授、对比、案例11.2,12.1合计302四、本课程开设的实验项目与其它教学活动（一）实验项目编号实验项目名称学时类型要求备注1CCS使用入门2随堂演示学生软 仿真报告2板载LED指示灯实验2随堂演示学生软 仿真报告3DSP定时器中断实验2随堂演示学生软 仿真报告实验1 CCS使用入门1 .实验目的了解CCS开发环境和基本功能，了解C55软件开

16、发过程2 .实验主要内容(1)学习创建工程和管理工程的方法(2) 了解基本的编译和调试功能3 .设备要求ICETEK-VC5509-A-USB-EDU 实验箱一台(1) PC兼容机一台(已安装CCS)实验2板载LED指示灯实验1 .实验目的了解C语言中使用扩展的控制寄存器的方法2 .实验主要内容(1)根据要求连接ICETEK-VC5509-A-USB-EDU实验箱。(2)观察LED灯显示效果。3 .设备要求(1) ICETEK-VC5509-A-USB-EDU 实验箱一台PC兼容机一台(已安装CCS)实验3 DSP定时器中断实验1 .实验目的了解C语言中断程序设计方法4 .实验主要内容(1)根

17、据要求连接ICETEK-VC5509-A-USB-EDU实验箱。观察LED灯显示效果。5 .设备要求ICETEK-VC5509-A-USB-EDU 实验箱一台（1） PC兼容机一台（已安装CCS）（二）其它教学活动课后习题和自学实验报告以书面作业形式提交批改计等级分。五、课程考核考核方式或 途径考核要求考核权重备注平时作业按照作业题目进行评分，总分数平 均计算（5次以上）10%根据平时作业得 分取平均值自学实验完成实验报告，主要考查观察与分 析能力20%评分细则见附录1期末考试米用闭卷考试。试卷题型包括简 答、分析题和计算，以卷面成绩的 70%计入课程总成绩。70%六、参考书目及学习资料1 .

18、数字信号处理（原理实现及应用基于MATLABSimulink与TMS320c55xx DSP 的实现方法原书第3版,Sen M. Kuo （作者）,Bob H. Lee （作者）,Wenshun Tian （作者），王 永生（译者），王进祥（译者），曹贝（译者），清华大学出版社；第1版（2017年6月1日）2 .DSP原理与应用教程（第二版），张卫宁（编者），科学出版社；第2版（2015 年2月1日）3 .DSP嵌入式系统综合设计案例精讲，：魏伟等编著，化学工业出版社；第1 版（2016年5月1日）七、大纲说明1 .采用多媒体教学手段，建议采用讲做结合的方式，多种教学手段综合运用。2 .课后每章习题要完成2-3道习题，以加深学生对所学内容的理解和掌握。3 .本课程有10个学时的实验，具体实验内容可由任课教师根据实际教学情况适当