DSP技术与工程应用课程教学大纲
实践课程实验学时比例要增加
一、课程基本信息
课程编号：AS33121
课程名称：DSP技术与工程应用
英文名称：DSP Technology and Engineering Applications
课程学时：32 讲课学时：24 实验学时：8 上机学时：0 习题学时：0
课程学分：2
开课单位：航天学院控制科学与工程系
授课对象：自动化专业本科生
开课学期：4秋
先修课程：C语言，模拟电子技术、数字电子技术、数字信号处理
二、课程目标
数字信号处理器（DSP）是一种适合于进行数字信号处理运算的微处理器，也是自动化专业技术工程化的基础，在自动控制、导航、图像处理等领域获得了广泛应用。本课程以TI公司的TMS320F2812微处理器为对象，课堂讲授系统地介绍了DSP处理器的基本结构和工作原理，主要内容包括芯片典型结构、指令系统、集成开发环境（CCS）等内容，使学生具备应用DSP处理器进行控制系统设计的基本工程实践能力；课程实验着重加深学生对处理器结构、原理及性能的理解和掌握，培养学生基本的软件编程和系统调试技能。
通过课堂讲授和实验教学相结合的形式，培养学生严谨、创新的学习态度，提高学生工程化能力及分析、解决问题能力，支撑自动化专业学生培养目标中相应指标点的达成。
本课程要达到的目标主要包括：
课程目标1：了解DSP处理器的基本概念、技术发展、硬件结构、功能配置、指令系统与编程格式；掌握处理器集成开发环境（CCS）的安装、配置及基本使用方法；学会基于C语言或汇编语言进行典型系统应用程序设计的方法。
课程目标2：培养学生自主学习本专业新技术、新知识的能力，具有通过多种途径进行文献资料查阅、系统信息获取的能力；具有基于F2812微处理器构建控制系统的基本能力。
课程目标3：基于控制学科专业对实际系统开发能力的需求，使学生了解数字信号处理器芯片的选型原则、基本接口电路的初步设计、简单应用程序的开发等工程内容，具备针对实际问题进行分析和求解的能力，为将来能够胜任航空航天等专业领域的控制系统开发设计打下基础。
三、课程目标与毕业要求指标点对应关系
毕业要求 | 毕业要求指标点 | 课程目标 |
1.工程知识 | 1-2能运用数学和专业知识对自动化系统进行分析、设计和优化。 1-3能运用工程基础和专业知识对自动化系统工程问题的解决方案进行技术实现和性能检验。 | 课程目标1 |
2.问题分析 3.设计/开发解决方案 | 2-2能从系统的角度识别和表达自动化系统工程问题中的需求、制约和冲突因素。 3-1能够根据指标需求及约束因素，确定自动化系统的总体设计方案。 3-2能够把对自动化系统的总体性能指标或功能要求分解到各个单元，为器件选型提供依据。 | 课程目标2 |
5.使用现代工具 | 5-1能够针对所涉及的自动化系统的特点，选择或提出恰当的技术方案。 5-2能够运用现代软硬件开发、测试与分析工具对自动化系统进行分析、设计与实现。 | 课程目标3 |
四、课程目标与课程内容对应关系
序号 | 教学内容 | 教学要求 | 学时 | 教学方式 | 对应课程 目标 |
1 | 1.绪论 （1）介绍数字信号处理器概念、结构及技术发展等； （2）介绍处理器类型、性能、应用及发展趋势。 | 1.了解本课程学习的目的和内容； 2.了解数字信号处理器特点及技术发展现状。 3.通过讲解技术发展史，激发学生的学习热情。 | 2 | 授课 | 课程目标1 |
2 | 2.处理器结构和基本原理 （1）介绍处理器基本结构、核心特性、组成原理； （2）介绍处理器基本功能模块，系统控制方式，寄存器系统。 | 1.掌握DSP系统的基本硬件结构和工作原理； 2.了解DSP开发板的组成、功能及应用； 3.了解系统设计的基本步骤和要点。 | 2 | 授课 | 课程目标1 课程目标2 |
3 | 3.系统控制与中断管理 （1）介绍DSP的系统控制逻辑、时钟系统； （2）介绍多功能复用引脚GPIO接口； （3）介绍DSP的分层中断管理模式，CPU、PIE及外设中断的使用。 | 1.了解DSP处理器系统功能的配置； 2.熟悉GPIO接口的分组及功能； 3.掌握中断的配置方法及响应过程。 | 2 | 授课 | 课程目标1 |
4 | 4.存储器及外部扩展接口 （1）介绍DSP片内和片外存储器的分类、定义、结构，以及编程特性等； （2）介绍外部扩展接口XINTF的功能、结构、特点及应用环境。 | 1.熟悉存储器的类型及特性； 2.掌握外部扩展接口的性能和配置方法。 | 2 | 授课 | 课程目标1 |
5 | 5.串行通信接口SCI 介绍DSP的SCI串行通信接口的结构、原理、数据格式、寄存器配置等内容。 | 1.熟悉串行通信接口的性能和特点； 2.掌握串行通信接口的配置及基本编程方法。 | 2 | 授课 | 课程目标1 |
6 | 6.串行外设接口SPI 介绍DSP的SPI串行外设接口的结构、原理、数据格式、寄存器配置等内容。 | 1.熟悉串行外设接口的性能和特点； 2.掌握串行外设接口的配置及基本编程方法。 | 2 | 授课 | 课程目标1 |
7 | 7.模数A/D转换模块 （1）介绍模数转换模块工作的基本原理和设置； （2）阐述A/D转换模块的初始化及简单编程； | 1.熟悉模数A/D转换模块的结构和性能； 2.掌握A/D模块的寄存器配置及工程应用方法。 | 2 | 授课 | 课程目标2 |
8 | 8.事件管理器模块 （1）介绍DSP事件管理器模块中定时器、比较单元、脉宽调制电路、捕获单元的原理及配置方法； （2）介绍定时器和比较单元PWM波形产生的原理及配置方法； （3）介绍正交编码脉冲电路和光电编码器的工作原理及工程应用； （4）介绍事件管理器单元在运动控制中的应用。 | 1.熟悉事件管理器单元的结构及性能； 2.掌握PWM信号产生的配置及编程； 3.了解正交编码脉冲电路及光电编码器的原理； 4.掌握应用事件管理器模块实现电机闭环控制方法。 | 4 | 授课 演示 | 课程目标2 |
9 | 9.引导装载BootLoader 介绍DSP从内部BOOTROM进行系统程序的装入和加载过程，并阐述引导装载的数据流格式。 | 1.熟悉BootLoader的系统程序装载流程； 2.了解从内部BOOTROM、FLASH、SARAM或OTP不同位置引导装载的方法； 3.掌握DSP系统引导装载的数据流格式。 | 2 | 授课 演示 | 课程目标2 |
10 | 9.集成开发环境CCS 介绍DSP集成开发环境CCS软件的安装、配置及使用方法。 | 1.熟悉CCS的安装、驱动及基本功能； 2.掌握项目建立、源程序代码编写及配置文件编程； 3.了解系统程序开发、编译链接、调试及数据分析方法。 | 4 | 授课 演示 | 课程目标2 |
11 | 10.实验 （1）模数（A/D）转换实验； （2）LED二极管阵列显示实验； （3）异步串口通信实验； （4）直流电机开环控制实验。 | 1.熟悉基于CCS软件及开发板的系统设计方法； 2.根据实验内容掌握系统开发步骤及方法； 3.学习采用DSP处理器设计实现工程应用的技能。 | 8 | 实验 | 课程目标3 |
五、课程教学方法
1、课堂讲授
采用多媒体课件与传统板书相结合的方式，DSP处理器与同类处理器对比讲授的方法，增加本课程课堂教学内容的信息量，增强知识点的直观性，激发学生的学习兴趣。课堂讲授中采取“先提问、后讲解”的教学步骤，培养学生思考、分析和解决问题的能力，提问还有助于反馈讲授效果和活跃课堂气氛，引导学生主动学习本课程的专业知识。
2、案例演示
采用具体工程案例演示的教学方法，将理论教学与工程实践相结合，引导学生应用先修课程的专业知识融合本课程的教学内容，熟悉数字信号处理器在典型工程应用中的开发步骤和使用方法，加深学生对本课程内容的认识和理解。
3、实验教学
通过学生分组实验的教学方法，培养学生运用本课程专业知识研究、解决控制系统工程问题的能力。采用分组实验的方式，还可以锻炼学生沟通表达和团队协作的能力。本课程安排4个实验内容，基本涵盖了全部教学内容的实际应用，要求学生按照实验指导书的分组完成，并提交实验报告。
六、课程考核方法
期末考核方式为课程设计报告和实验报告，总成绩以百分计，满分100分，其中课程设计报告占考核成绩的80%；实验报告占考核成绩的20%。各考核环节所占分值比例及考核细则如下:
考核环节 | 所占分值 | 考核与评价细则 | 对应课程目标 |
课程设计报告 | 40 | 课程设计报告中基础知识和系统设计共分为3个题目进行考核。其中基础知识2个10分题目，题型为简答；系统设计1个20分题目，考核微处理器系统功能配置能力。 | 课程目标1 |
40 | 课程设计报告中工程应用部分共3个题目。其中1个10分题目考核硬件电路设计能力；2个15分题目考核软件代码开发能力。 | 课程目标2 | |
实验报告 | 20 | （1）实验报告成绩满分20分，要求按实验指导书完成4个实验； （2）报告主要考核学生基础知识的理解、系统设计水平、软硬件调试能力等。 | 课程目标3 |
七、主要教材与参考书
1.《数字信号处理器原理及应用》，哈尔滨工业大学出版社，王岩、奚伯齐等，2016.
2.《DSP及其应用实践》，哈尔滨工业大学出版社，王岩，2010.
大纲撰写人：王岩、奚伯齐 大纲审核人：
