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关于DSP原理及应用课程的层次递进体系教学方法研究

作者:金融论文
出处:www.lunrr.com
时间:2019-12-06

DSP是指数字信号处理器。它强大的乘法和乘法累加运算以及并行处理功能使其在通信设备,电子信息,自动化和仪器仪表领域变得越来越重要。社会对掌握DSP技术的专业工程技术人员有强烈的需求。 DSP原理和应用课程是高等学校电气,电子和通信专业的重要本科课程。我们学校的电子科学与技术专业和通信工程专业提供DSP技术课程。为了培养高能力的DSP技术人才并适应建设应用技术大学的要求,我们正在充分利用现有资源为必修课程中DSP技术课程的内容铺平道路。然后安排DSP技术课程设计,形成DSP技术课程系统。本文总结了我们在DSP课程系统中的发现。

一,DSP原理与应用课程特点及教学方法现状

DSP原理与应用课程是一门基于数字信号处理理论和算法的实践性课程。本课程的前提课程应包括:计算机原理基础,C语言编程,嵌入式ARM技术和应用,数字信号处理等。如果说的话,诸如MATLAB之类的仿真工具可以用于理论课程的研究,例如作为信号和系统,通信原理,数字信号处理等,从而使该理论形象地呈现出来。 DSP原理和应用使该理论在工程中得以实际应用。 MATLAB可以作为一种简单易用的编程语言来学习,而DSP不能仅作为通用处理器来学习,因为它会使学生感到困惑:已经拥有微控制器,ARM处理器和通用功能,为什么呢? 8086系列处理器需要DSP吗?但是,DSP原理和应用材料通常非常独立地看这门课程。像微控制器技术,微计算机原理或嵌入式ARM技术一样,DSP被视为处理器。从硬件结构开始,然后讨论汇编指令集,C语言编程,集成编程环境,外围设备和应用程序。

按照教学顺序安排的教学内容包括:DSP芯片的概念和发展历史; DSP芯片的硬件结构,包括总体结构,封装和引脚功能,CPU结构,寄存器,存储空间和I/O空间,堆栈操作,中断和复位;寻址模式和汇编语言编程,包括汇编语言编程。目标文件格式,汇编器,汇编伪指令,汇编语言源文件的编写格式和链接器;集成开发环境(CCS),包括CCS的基本操作,工程项目的调试; C语言编程,包括DSPC语言编程的基础,使用DSPC编译器,C代码优化,C语言和汇编语言的混合编程;应用程序设计,包括校准和溢出处理,基本算术运算,FIR滤波器和IIR滤波器,快速傅立叶变换;片上外设,包括时钟发生器,通用定时器,通用IO端口,外部存储器接口,多通道缓冲器串行端口,模数转换器,看门狗定时器;硬件扩展,软件包它包括外部程序存储器扩展和外部数据存储器扩展。

DSP的外围电路进入DSP芯片的结构单元。尽管考虑到学生相对容易接受处理器的硬件原理这一事实,但问题在于,解释DSP外围寄存器的地址,寻址和配置并不容易,并且没有重点介绍DSP的高速并行计算和高速乘法与加法计算的特性。

DSP芯片的结构设计既满足并行处理和高速乘法累加运算的要求,以适应数字信号处理的线性算法处理要求,又使DSP芯片结构复杂,指令丰富,需要混合编程和编程优化,特别是适应现代和高级项目工程概念,需要根据工程单位组织程序文件,这使学生难以掌握和理解DSP。分步教学模式常常无法获得令人满意的结果。因此,提出了改革DSP原理和应用课程教学的建议,但没有提及具有必修课程的系统的构成,也没有提及与预科课程的知识和技能的联系。 -必修课程。因此,该问题不涉及DSP原理和课程本身的应用来调整教学内容的顺序。

二,递进系统教学方法的水平

鉴于掌握DSP原理和课程应用的困难,有必要充分利用必修课和后续课程设计等实际教学环节,以便掌握-规划,中级和后期增强。预修指预修中的信号和系统技术,数字信号处理课程和通信原理。 DSP可以处理数字信号处理理论算法(例如卷积,数字滤波)以及数字调制和解调,编码和解码算法。实时实施。中级水平是指DSP原理和应用过程中学习的客观规律。整个课程的内容分为多个级别:第一个级别主要与前提课程相关,例如数字信号处理理论。通信原理理论等,并注意单片机和ARM处理器不能实时讨论,通用处理器一般不具有硬件实现的乘法功能,以突出DSP芯片的独特功能; C语言(集成编程环境)开始使用C语言进行编程,并辅以使用CCS,数字滤波器处理算法(例如FIR滤波器和卷积)以及在DSP上用C语言进行的其他同类实验,突出了DSP在数字上的主要功能。信号处理;第二层次的内容集中在DSP上。芯片结构,寻址方式,外设,指令系统和汇编语言编程;第三级包括C语言和汇编语言的混合编程,程序优化,应用程序设计和C55X的硬件扩展。在完成了DSP原理和应用课程之后,接下来两周或更长时间的DSP课程设计将增强学生所掌握的DSP知识和技能。这样,数字信号处理课程,专业基础理论课程,C语言编程课程和DSP课程设计都包含在DSP的系统教学中。

(1)一级理论教学内容和实践教学内容

教学内容的第一级应尝试将学生拥有的基本知识联系起来。通常,在学习DSP原理和应用课程时,学生学习了计算机基础知识,数字电路和C语言编程课程,并且学习了专业课程,例如数字信号处理和通信原理,信号和系统以及处理器的内部结构。汇编语言仍然相对较新。因此,应安排理论教学内容的第一级:DSP数字信号处理器的基本概念,DSP集成开发环境CCS及其基本操作,DSP C/C ++语言编程基础,使用两种基于C语言的DSP编程实验结束第一级教学。第一层次的教学内容主要是让学生了解DSP的概念和特点,通过C语言程序在DSP上运行,让学生掌握DSP是一种处理器的通用性,并通过DSP进行运行,例如FIR滤波数字化。信号处理C语言程序,让学生找到学习DSP的切入点。

(2)第二层次的理论教学内容和实践教学内容

第二阶段的教学旨在让学生逐渐了解DSP的特性:并行处理流水线结构,快速的硬件乘法。因此,应该安排第二层次的教学内容:DSP芯片的总体结构,包括DSP处理器的特性,多个内部总线,中央处理器,存储空间结构;片上外设,包括时钟发生器,通用定时器,外部存储器接口等,并安排相应的外设实验;然后讲授寻址方式和汇编指令系统,通用对象格式文件和段概念,汇编指令,汇编语言源程序格式,汇编语言编程实验;然后使用汇编语言编程实验结束第二级的教学内容。

汇编语言在状态寄存器标志的应用中非常简单,例如用C语言很难实现对溢出的判断。但是第二级的教学内容应该让学生认识到汇编语言对DSP处理实时复杂算法的必要性以及汇编语言的效率。

(3)理论教学内容和实践教学内容的第三层次

第三层次的教学内容基于第一层次和第二层次的教学内容,从而可以整合学生的知识,并可以将所学的DSP知识升华以形成系统的技能,为将来的职业应用奠定基础。教学内容包括:C语言和汇编语言的混合编程,包括注册规则,函数结构和调用规则,C语言和汇编语言的接口等;应用设计,包括校准和溢出处理,基本算术运算,FIR和IIR滤波器的混合语言编程; DSP硬件扩展,包括基本电路中的电源电路,调试接口电路,复位电路,时钟电路等的设计,外部程序存储器的扩展,外部数据存储器的扩展,DSP和A/D和D/A转换器接口以及其他内容;安排C语言和汇编语言的混合编程实验,例如FFT快速傅里叶变换DSP实现,自适应系统识别DSP实现和其他综合实验。

第三,跟进加强教学实践的前景

在遵循DSP原理和应用课程的DSP应用课程设计中,安排了DSP应用系统的硬件设计,并安排了各种应用实验,从外围设备的相关实验到数字图像信号处理,通信和语音信号的获取与分析。如综合实验。此外,通信教学与研究科和电子教学与研究科的相关研究项目,例如“ WLAN系统中的智能天线定位系统”,也可供学生探索和研究。

DSP的原理和应用过程采用分级系统的教学方法。由于遵循教育规则,因此从浅到深都容易进入和学习,学习困难的掌握系数分布在各级教学中,避免了初学者的学习。循序渐进,螺旋式,连续性和统一性地学习知识和技能,极大地提高了学生的学习热情,取得了良好的学习效果。

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