《DSP技術(shù)》教學(xué)大綱

《DSP技術(shù)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13230422英文名稱：TechnologyofDigitalSignalProcessors學(xué)分：2.0學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)40學(xué)時(shí)，其中理論24學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：模擬電路基礎(chǔ)、數(shù)字電路基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程類別：專業(yè)拓展課程授課對(duì)象：機(jī)器人工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程為機(jī)器人工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)拓展課，課程內(nèi)容主要涉及DSP處理器工作原理、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。課程以實(shí)際工程應(yīng)用為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)解決自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是信號(hào)處理方向的實(shí)際工程問題的能力，以適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：能運(yùn)用DSP基本原理及技術(shù)，借助網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源和文獻(xiàn)資料，分析確定數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)實(shí)施過程中的影響因素，比較、分析和總結(jié)實(shí)施方案；課程目標(biāo)2：能根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)特定設(shè)計(jì)需求，完成信號(hào)處理系統(tǒng)的感知、控制、驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行等單元模塊的軟硬件設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)3：理解工程師的職業(yè)道德、社會(huì)責(zé)任和工程規(guī)范，并能夠在機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)字信號(hào)處理工程實(shí)踐中自覺履行責(zé)任。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重2.4能運(yùn)用相關(guān)基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析機(jī)器人工程系統(tǒng)實(shí)施過程中的影響因素，通過歸納總結(jié)獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)1H3.2能夠針對(duì)特定需求，完成感知、控制、驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行等單元模塊的設(shè)計(jì)；課程目標(biāo)2M8.3理解工程師對(duì)公眾的安全、健康和福祉，以及環(huán)境保護(hù)的社會(huì)責(zé)任，并能夠在機(jī)器人工程相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐中自覺履行責(zé)任。課程目標(biāo)3M（注：要求課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)應(yīng)是一一對(duì)應(yīng)支撐）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配（一）理論序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1DSP控制器概述：介紹DSP控制器結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、分類、應(yīng)用及發(fā)展；介紹DSP系統(tǒng)，對(duì)DSP系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)及芯片選擇等進(jìn)行詳細(xì)介紹?；疽螅毫私馐裁词菙?shù)字信號(hào)處理器；了解DSP的種類和典型DSP系列的特點(diǎn)；掌握DSP基本概念、特點(diǎn)、系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用領(lǐng)域。重點(diǎn)難點(diǎn)：DSP特征及應(yīng)用。德育要求：社會(huì)責(zé)任。2集中講授文獻(xiàn)閱讀1,2,32DSP硬件結(jié)構(gòu)及工作原理：介紹DSP硬件結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)芯片的CPU結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、時(shí)鐘系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)、引腳資源、片上外設(shè)等進(jìn)行討論?；疽螅毫私釪SP內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握DSP存儲(chǔ)器、時(shí)鐘系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)和片內(nèi)外設(shè)等的基本結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)難點(diǎn)：DSP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)。德育要求：熱愛祖國(guó)。2集中講授文獻(xiàn)閱讀1,2,33CCS集成開發(fā)環(huán)境：對(duì)CCS開發(fā)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)要說明，并介紹軟件的安裝及配置。介紹CCS的基本操作，包括CCS的窗口和工具條、文件的編輯、反匯編窗口的使用、存儲(chǔ)器窗口等。介紹CCS工程項(xiàng)目的建立和調(diào)試。結(jié)合具體實(shí)例說明利用CCS調(diào)試程序的方法?；疽螅毫私釩CS的安裝、啟動(dòng)運(yùn)行，源程序的編輯、仿真、下載、調(diào)試方法和步驟，能通過CCS下載編譯通過的DSP工程，進(jìn)行DSP芯片的單步調(diào)試、寄存器觀察、修改等操作。理解編譯過程中各類型文件的功能作用，主要包括CMD(LinkerCommandFiles)文件、GEL文件、*.out文件、*.map文件。重點(diǎn)難點(diǎn)：CCS開發(fā)環(huán)境的使用、各類型文件特征及功能。德育要求：愛崗敬業(yè)。2集中講授1,2,34DSP片上外設(shè)技術(shù)及應(yīng)用：介紹DSP片上外設(shè)原理及其應(yīng)用技術(shù)，重點(diǎn)介紹GPIO、定時(shí)器、PIE、PWM、ADC、DMA、串行通信、EMIF等的工作原理及控制方法?；疽螅赫莆誅SP的GPIO、定時(shí)器、PWM、ADC、DAC、EMIF等片上外設(shè)的使用方法。掌握DSP系統(tǒng)軟件開發(fā)流程及調(diào)試手段。重點(diǎn)難點(diǎn)：DSP片上外設(shè)工作原理及使用方法。德育要求：創(chuàng)新意識(shí)。10集中講授1,2,35數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)算法：介紹通用數(shù)字信號(hào)處理算法的基本原理及其DSP實(shí)現(xiàn)技術(shù)，包括卷積、快速傅立葉變換和FIR數(shù)字濾波器。基本要求：重點(diǎn)理解數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)卷積、快速傅立葉變換FFT及數(shù)字濾波器FIR的基本原理；掌握FFT，F(xiàn)IR程序設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)難點(diǎn)：FFT、FIR。德育要求：創(chuàng)新意識(shí)。4集中講授1,2,36DSP硬件設(shè)計(jì)：介紹典型DSP系統(tǒng)的硬件架構(gòu)；介紹DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，主要包括電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、仿真下載電路?；疽螅豪斫獾湫虳SP系統(tǒng)的硬件框圖；掌握DSP最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。重點(diǎn)難點(diǎn)：DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)。德育要求：工匠精神。2集中講授1,2,37典型DSP系統(tǒng)案例：在課堂上通過典型案例講解的方法，系統(tǒng)介紹DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、過程以及具體的電路圖和軟件流程圖。同時(shí)布置課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)，通過完成一個(gè)典型DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，達(dá)成課程目標(biāo)。基本要求：了解DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、過程以及具體的電路圖和軟件流程圖設(shè)計(jì)。能夠針對(duì)具體任務(wù)完成系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、芯片選型、原理圖設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)，并通過圖文并茂的方式展示設(shè)計(jì)過程與設(shè)計(jì)成果。重點(diǎn)難點(diǎn)：DSP系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)。德育要求：工匠精神。2集中講授文獻(xiàn)閱讀1,2,3合計(jì)24（二）實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1CCS開發(fā)環(huán)境搭建熟悉CCS開發(fā)環(huán)境，熟練進(jìn)行工程新建、編譯、鏈接、調(diào)試。要求：必修2驗(yàn)證2,32人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)熟悉GPIO等外設(shè)的工作原理及其控制技術(shù)，能進(jìn)行有關(guān)人機(jī)交互系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)，如按鍵點(diǎn)亮LED燈、LCD顯示按鍵信息等。4設(shè)計(jì)2,33電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)熟悉PWM等外設(shè)工作原理及其控制技術(shù)，能進(jìn)行有關(guān)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)，如直流電機(jī)PID閉環(huán)控制。要求：必修4設(shè)計(jì)2,34數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)熟悉ADC等外設(shè)工作原理及其控制技術(shù)，數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)算法（如FFT、FIR），能進(jìn)行有關(guān)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)。要求：必修6綜合2,3合計(jì)16注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法1．理論學(xué)習(xí)以集中授課的形式為主，討論為輔，線上線下相結(jié)合的方式；2．項(xiàng)目設(shè)計(jì)以小組形式，課外分散完成，集中答疑，集中評(píng)價(jià)；3．實(shí)驗(yàn)教學(xué)以分組分批形式組織，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師實(shí)時(shí)指導(dǎo)。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)考核、學(xué)習(xí)報(bào)告、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和期末考試組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績(jī)占50%，平時(shí)作業(yè)成績(jī)占10%，實(shí)驗(yàn)考核20%，項(xiàng)目設(shè)計(jì)成績(jī)占20%。備注：期末總成績(jī)不能低于50分；低于50分者，其總評(píng)成績(jī)?yōu)椴患案瘛?.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)考核方式課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)1000102實(shí)驗(yàn)考核01010204項(xiàng)目設(shè)計(jì)5105205期末考試500050課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值652015100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)作業(yè)根據(jù)作業(yè)題目及評(píng)分標(biāo)注進(jìn)行打分（百分制）。分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分平時(shí)作業(yè)能較好的利用DSP技術(shù)知識(shí)，分析確定影響因素，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行有效分析與總結(jié)。能較好的利用DSP技術(shù)知識(shí)，分析確定影響因素，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但分析與總結(jié)能力不足。能完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但不具備根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性分析、設(shè)計(jì)與總結(jié)。無法分析DSP系統(tǒng)應(yīng)用與設(shè)計(jì)的影響因素，未完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分析總結(jié)能力不足。2.實(shí)驗(yàn)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分課程實(shí)驗(yàn)?zāi)芨鶕?jù)要求完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并體現(xiàn)出較好的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能力，并在實(shí)驗(yàn)過程中踐行工程師規(guī)范和社會(huì)責(zé)任。能根據(jù)要求完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，具有一定的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能力，并在實(shí)驗(yàn)過程中踐行工程師規(guī)范和社會(huì)責(zé)任。能根據(jù)要求完成部分實(shí)驗(yàn)任務(wù)，系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能力較弱，基本踐行工程師規(guī)范和社會(huì)責(zé)任。無法根據(jù)要求完成部分實(shí)驗(yàn)任務(wù)，不具備系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)能力，工程師規(guī)范和社會(huì)責(zé)任意識(shí)較差。3.項(xiàng)目設(shè)計(jì)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐過程：踐行嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會(huì)責(zé)任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：能根據(jù)具體任務(wù)要求完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，性能指標(biāo)完全符合任務(wù)要求。項(xiàng)目報(bào)告：能借助網(wǎng)絡(luò)資源和文獻(xiàn)資料，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程進(jìn)行有效分析和總結(jié)。實(shí)踐過程：踐行嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會(huì)責(zé)任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：能根據(jù)具體任務(wù)要求完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，性能指標(biāo)基本符合任務(wù)要求。項(xiàng)目報(bào)告：能借助網(wǎng)絡(luò)資源和文獻(xiàn)資料，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程進(jìn)行一定的分析和總結(jié)。實(shí)踐過程：踐行嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會(huì)責(zé)任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：能根據(jù)具體任務(wù)要求基本完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，部分指標(biāo)達(dá)標(biāo)。項(xiàng)目報(bào)告：能借助網(wǎng)絡(luò)資源和文獻(xiàn)資料，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程有分析和總結(jié)。實(shí)踐過程：違反嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會(huì)責(zé)任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：大部分性能指標(biāo)不符合任務(wù)要求。項(xiàng)目報(bào)告：未對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程進(jìn)行分析和總結(jié)。4.期末試卷考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《DSP原理及應(yīng)用：TMS320F28335架構(gòu)、功能模塊及程序設(shè)計(jì)》，清華大學(xué)出版設(shè)，2018年；2.《DSP原理與應(yīng)用（第2版）》，劉偉主編，中國(guó)工信出版集團(tuán)，2017年版.3．《DSP技術(shù)與應(yīng)用基礎(chǔ)（第2版）》，俞一彪等主編，北京大學(xué)出版社，2014年；（二）參考資料2．《TMS320C674xDSP應(yīng)用開發(fā)》，汪安民主編，北京航空航天出版社，2012年版；3．《DSP原理與應(yīng)用教