DSP應用技術課程教學改革的研究與探索

葉 青 黃 明 宋 鵬

北方工業大學 北京 100144

DSP應用技術課程教學改革的研究與探索

葉 青 黃 明 宋 鵬

北方工業大學 北京 100144

DSP應用技術課程是一門集工程性、技術性和實踐性于一體的專業課程。結合我校DSP應用技術教學當前實際情況，針對DSP應用技術課程的教學現狀和課程特點，從理論教學和實驗教學兩個方面對該課程進行了改革，提高了課程的整體教學效果，達到了理論教學與實踐教學緊密結合的目的。

DSP應用技術；教學改革；研究與探索

隨著信息技術的發展，數字信號處理作為數字化最重要的技術之一正以前所未有的速度向前發展。數字信號處理器(Digital Signal Processor)也稱為DSP芯片，是專門針對數字信號處理需要而設計的一種微處理器，其主要應用是實時快速地實現各種數字信號處理運算。DSP芯片自20世紀70年代末80年代初誕生以來，已經在信號處理、通信、語音處理、圖形圖像、軍事、儀器儀表、自動控制、醫療、家用電器等多個領域得到廣泛的應用，DSP芯片成為數字信號處理領域不可替代的器件。由于DSP應用技術的內容涉及的理論與技術非常廣泛，實踐性又很強，DSP應用技術已成為電子、通信類專門人才應具備的一項重要的專業技能。為滿足社會對掌握DSP技術的人才的迫切需求，我國許多高校先后在電子和通信類專業開設了DSP應用技術課程，因此對DSP教學進行研究具有重要的現實意義，如何更好地進行DSP應用技術理論和實驗教學并使學生具備良好的DSP應用開發能力成為當前教學改革工作中的一件大事。

1 DSP應用技術課程的教學現狀和課程特點

DSP應用技術作為一門年輕的課程在當前高校中開設，以其工程性、技術性和實踐性集于一體的特征受到了學生的廣泛歡迎。該課程涉及的知識面廣，教學內容多，通過本課程的學習，要求學生熟悉DSP的硬件結構、指令系統和開發平臺，掌握數字信號處理的基本理論和算法，學會使用匯編語言、C/C++語言、DSP代碼生成與調試等相關工具，并要求學生把學到的理論和方法在實驗中加以驗證。該課程在本科生中開設重點在于培養學生具備利用通用可編程數字信號處理器芯片完成數字信號處理硬件系統設計和軟件編程的能力。

DSP應用技術課程在我校作為電子信息工程、通信工程等專業本科生的一門重要的專業課程。該課程具有以下特點：

1.1 需要前期課程理論知識支撐

DSP應用技術教學需要學生具有較扎實的前期課程理論知識，學生要掌握電子技術、微機原理、數字信號處理等課程的理論知識和相關算法，同時還應該具有匯編和C語言的編程能力。

1.2 課程內容多，課時緊

DSP應用技術課程內容多、課時緊，DSP芯片具有復雜的內部結構，教學過程需要對其豐富的硬件資源、特殊的指令系統以及匯編程序設計、高級語言編程、開發工具CCS的使用進行一一講解，因此必須對教學內容進行整合，爭取用最少的學時，達到最佳的效果。

1.3 實踐性強

DSP應用技術課程以實驗教學為主，要求學生從實踐中掌握DSP的集成開發環境CCS的使用、DSP匯編指令、DSP片內片外資源的初始化和驅動程序、數字信號處理各種算法的實現。因此該課程實驗教學的開設需要提供DSP開發板、DSP仿真器和計算機，學生才可以在DSP實驗室完成各種實驗。

1.4 DSP芯片種類繁多，更新速度快

DSP芯片種類繁多，不同公司的芯片無論是硬件結構還是匯編指令都不通用。甚至同一個公司不同系列的DSP結構和指令也都大不相同。各校DSP課程由于專業不同，定位不同及選用的DSP芯片類型也不相同，教學內容也就各不相同，教材也多種多樣。DSP芯片更新速度快，DSP應用技術課程的內容也需要經常更新，體現出DSP技術的發展狀況。

基于D S P應用技術的上述特點，如何在有限的教學時數內高質量地完成DSP課程大量內容的教學任務，如何使該課程與實際應用相結合，使學生掌握用理論分析處理實際信號、設計實際系統的方法，是當前教學改革研究的一個熱點，是提高教學質量必須解決的問題。

2 DSP應用技術理論課程教學改革

DSP應用技術課程教師課堂教學和學生學習的難度都較大，理論教學環節必須幫助學生理解和掌握該課程的基本概念、基本原理。根據DSP應用技術課程的特點和我校課程開設的實際情況，我們總結出一套自己的教學方法，主要有：

2.1 采用多媒體與傳統板書相結合的教學方式

根據該課程內容多、課時緊、學習起來較枯燥的特點，我們注重應用多媒體課件教學，制作出一套內容豐富、注重實例演示的多媒體教學課件，該套多媒體教學課件可以將許多示意圖生動地展示給學生，如DSP的硬件結構、流水線操作示意圖、控制時序的工作流程等，還可以節省更多的課堂時間；同時理論課堂教學中利用傳統板書教學方法講授重點和難點，增加學生對知識點的理解。將多媒體教學方式與傳統板書教學方式結合起來能夠更快更好地向學生傳輸大量信息。

2.2 突出教學內容，開拓學生知識面

教學內容圍繞DSP主要是對數字信號進行處理這一特點，在了解DSP芯片結構的前提下側重于DSP芯片的特性和使用。增加DSP應用技術中所用到的集成開發環境CCS使用方法的具體介紹，減輕學生學習開發環境的難度；同時增加片內外圍設備的介紹，拓寬學生的知識面。鑒于DSP技術的不斷發展，教學中增加DSP發展的新趨勢，使學生多接觸新知識。當然有限的課堂講述并不可能把全部相關的知識講述清楚，課堂中給學生列出相關內容的參考文獻，學生可在課后自己閱讀，拓展學生知識面。實踐證明，這種做法收到了很好的效果。

2.3 大力開展網絡教學

結合我校已有的多模式教學網，建立教學網站，網站中包含教學課件、習題解答、課外輔導資料、實驗指導書和例程、課外科研活動選題資料、網絡答疑以及網絡互動等項目。這些都為學生學習DSP課程提供了良好的學習資源，達到了輔助教學的目的。

3 DSP應用技術實驗課程教學改革

D S P應用技術實驗教學是該課程的重要組成部分，其任務是通過實驗教學，使學生對DSP應用技術有一個清楚全面地認識并激發起學生對DSP知識的濃厚興趣，熟悉TMS320C54X開發工具CCS的使用，鍛煉學生的軟件編程和硬件調試能力，培養學生分析問題解決問題的綜合設計能力。我校結合TMS320VC5402芯片對DSP應用技術課程的實驗教學進行如下改革：

(1)根據DSP實驗平臺的硬件條件，結合國內知名高校DSP應用技術實驗課程所開設的內容，規范并編寫了DSP應用技術課程實驗指導書。

(2)開發了TMS320VC5402最小系統板，并供學生實驗使用，使學生更好地了解DSP系統板的構成，提高了學生的學習興趣。

(3)擴充硬件教學設備，以硬件仿真器編程控制DSP芯片的實驗教學模式取代過去DSP軟件仿真器編程為主的實驗教學模式。我校購置大量DSP實驗設備，在新的DSP實驗平臺的硬件條件上，全面開展采用硬件仿真器編程控制DSP芯片的實驗教學模式，通過學生自己動手搭建實驗平臺，安裝驅動程序，使用DSP編程工具CCS編寫程序，編譯、鏈接、裝載、執行、查看執行結果等各個步驟加深對DSP應用技術的整體認識，掌握DSP芯片的應用技術，使實驗教學與課堂教學內容緊密結合，鍛煉學生的編程能力并強化學生的硬件基礎知識。

(4)開設了DSP應用技術實驗課程的開放實驗環節，給學生提供一個良好的學習環境和實驗平臺，鍛煉了學生的動手和編程能力，為我校順利開展此類課程設計、畢業設計、大學生科技行動及各類電子競賽奠定良好的基礎。

4 結束語

通過對DSP應用技術理論教學和實驗教學的教學改革，大幅度地提升了課堂教學和實驗教學的整體教學效果，達到了理論教學與實踐教學緊密結合的目的，為學生打下堅實的數字信號處理理論基礎，提高了他們分析問題和解決問題的能力、實踐動手能力、設計和創新能力。隨著數字信號處理技術的快速發展，我門需要緊跟時代步伐，不斷改進DSP技術這門課程的教學內容、教學方法和教學形式，培養出合格的有技術、有創新能力的應用性人才。

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Abstract: DSP application technology is a professional course with engineering, technical and practical. In this paper,combining the current actual situation of DSP application technology teaching in our school, we carry on the teaching reform of DSP application technology based on teaching situation and characteristics of curriculum, which includes theoretical teaching reform and practical teaching reform. The teaching reform improves the whole course teaching effect and achieves the closely combination of theoretical teaching and practical teaching.

Key words: DSP application technology; teaching reform; research and exploration

Research and exploration on teaching reform of DSP application technology

Ye Qing, Huang Ming, Song Peng
North China university of technology, Beijing, 100144, China

2010-10-19

葉青，碩士，講師。

北方工業大學2010年教育教學改革項目。