DSP应用技术课程教学改革的研究与探索

叶 青 黄 明 宋 鹏

北方工业大学 北京 100144

DSP应用技术课程教学改革的研究与探索

叶 青 黄 明 宋 鹏

北方工业大学 北京 100144

DSP应用技术课程是一门集工程性、技术性和实践性于一体的专业课程。结合我校DSP应用技术教学当前实际情况，针对DSP应用技术课程的教学现状和课程特点，从理论教学和实验教学两个方面对该课程进行了改革，提高了课程的整体教学效果，达到了理论教学与实践教学紧密结合的目的。

DSP应用技术；教学改革；研究与探索

随着信息技术的发展，数字信号处理作为数字化最重要的技术之一正以前所未有的速度向前发展。数字信号处理器(Digital Signal Processor)也称为DSP芯片，是专门针对数字信号处理需要而设计的一种微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理运算。DSP芯片自20世纪70年代末80年代初诞生以来，已经在信号处理、通信、语音处理、图形图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等多个领域得到广泛的应用，DSP芯片成为数字信号处理领域不可替代的器件。由于DSP应用技术的内容涉及的理论与技术非常广泛，实践性又很强，DSP应用技术已成为电子、通信类专门人才应具备的一项重要的专业技能。为满足社会对掌握DSP技术的人才的迫切需求，我国许多高校先后在电子和通信类专业开设了DSP应用技术课程，因此对DSP教学进行研究具有重要的现实意义，如何更好地进行DSP应用技术理论和实验教学并使学生具备良好的DSP应用开发能力成为当前教学改革工作中的一件大事。

1 DSP应用技术课程的教学现状和课程特点

DSP应用技术作为一门年轻的课程在当前高校中开设，以其工程性、技术性和实践性集于一体的特征受到了学生的广泛欢迎。该课程涉及的知识面广，教学内容多，通过本课程的学习，要求学生熟悉DSP的硬件结构、指令系统和开发平台，掌握数字信号处理的基本理论和算法，学会使用汇编语言、C/C++语言、DSP代码生成与调试等相关工具，并要求学生把学到的理论和方法在实验中加以验证。该课程在本科生中开设重点在于培养学生具备利用通用可编程数字信号处理器芯片完成数字信号处理硬件系统设计和软件编程的能力。

DSP应用技术课程在我校作为电子信息工程、通信工程等专业本科生的一门重要的专业课程。该课程具有以下特点：

1.1 需要前期课程理论知识支撑

DSP应用技术教学需要学生具有较扎实的前期课程理论知识，学生要掌握电子技术、微机原理、数字信号处理等课程的理论知识和相关算法，同时还应该具有汇编和C语言的编程能力。

1.2 课程内容多，课时紧

DSP应用技术课程内容多、课时紧，DSP芯片具有复杂的内部结构，教学过程需要对其丰富的硬件资源、特殊的指令系统以及汇编程序设计、高级语言编程、开发工具CCS的使用进行一一讲解，因此必须对教学内容进行整合，争取用最少的学时，达到最佳的效果。

1.3 实践性强

DSP应用技术课程以实验教学为主，要求学生从实践中掌握DSP的集成开发环境CCS的使用、DSP汇编指令、DSP片内片外资源的初始化和驱动程序、数字信号处理各种算法的实现。因此该课程实验教学的开设需要提供DSP开发板、DSP仿真器和计算机，学生才可以在DSP实验室完成各种实验。

1.4 DSP芯片种类繁多，更新速度快

DSP芯片种类繁多，不同公司的芯片无论是硬件结构还是汇编指令都不通用。甚至同一个公司不同系列的DSP结构和指令也都大不相同。各校DSP课程由于专业不同，定位不同及选用的DSP芯片类型也不相同，教学内容也就各不相同，教材也多种多样。DSP芯片更新速度快，DSP应用技术课程的内容也需要经常更新，体现出DSP技术的发展状况。

基于D S P应用技术的上述特点，如何在有限的教学时数内高质量地完成DSP课程大量内容的教学任务，如何使该课程与实际应用相结合，使学生掌握用理论分析处理实际信号、设计实际系统的方法，是当前教学改革研究的一个热点，是提高教学质量必须解决的问题。

2 DSP应用技术理论课程教学改革

DSP应用技术课程教师课堂教学和学生学习的难度都较大，理论教学环节必须帮助学生理解和掌握该课程的基本概念、基本原理。根据DSP应用技术课程的特点和我校课程开设的实际情况，我们总结出一套自己的教学方法，主要有：

2.1 采用多媒体与传统板书相结合的教学方式

根据该课程内容多、课时紧、学习起来较枯燥的特点，我们注重应用多媒体课件教学，制作出一套内容丰富、注重实例演示的多媒体教学课件，该套多媒体教学课件可以将许多示意图生动地展示给学生，如DSP的硬件结构、流水线操作示意图、控制时序的工作流程等，还可以节省更多的课堂时间；同时理论课堂教学中利用传统板书教学方法讲授重点和难点，增加学生对知识点的理解。将多媒体教学方式与传统板书教学方式结合起来能够更快更好地向学生传输大量信息。

2.2 突出教学内容，开拓学生知识面

教学内容围绕DSP主要是对数字信号进行处理这一特点，在了解DSP芯片结构的前提下侧重于DSP芯片的特性和使用。增加DSP应用技术中所用到的集成开发环境CCS使用方法的具体介绍，减轻学生学习开发环境的难度；同时增加片内外围设备的介绍，拓宽学生的知识面。鉴于DSP技术的不断发展，教学中增加DSP发展的新趋势，使学生多接触新知识。当然有限的课堂讲述并不可能把全部相关的知识讲述清楚，课堂中给学生列出相关内容的参考文献，学生可在课后自己阅读，拓展学生知识面。实践证明，这种做法收到了很好的效果。

2.3 大力开展网络教学

结合我校已有的多模式教学网，建立教学网站，网站中包含教学课件、习题解答、课外辅导资料、实验指导书和例程、课外科研活动选题资料、网络答疑以及网络互动等项目。这些都为学生学习DSP课程提供了良好的学习资源，达到了辅助教学的目的。

3 DSP应用技术实验课程教学改革

D S P应用技术实验教学是该课程的重要组成部分，其任务是通过实验教学，使学生对DSP应用技术有一个清楚全面地认识并激发起学生对DSP知识的浓厚兴趣，熟悉TMS320C54X开发工具CCS的使用，锻炼学生的软件编程和硬件调试能力，培养学生分析问题解决问题的综合设计能力。我校结合TMS320VC5402芯片对DSP应用技术课程的实验教学进行如下改革：

(1)根据DSP实验平台的硬件条件，结合国内知名高校DSP应用技术实验课程所开设的内容，规范并编写了DSP应用技术课程实验指导书。

(2)开发了TMS320VC5402最小系统板，并供学生实验使用，使学生更好地了解DSP系统板的构成，提高了学生的学习兴趣。

(3)扩充硬件教学设备，以硬件仿真器编程控制DSP芯片的实验教学模式取代过去DSP软件仿真器编程为主的实验教学模式。我校购置大量DSP实验设备，在新的DSP实验平台的硬件条件上，全面开展采用硬件仿真器编程控制DSP芯片的实验教学模式，通过学生自己动手搭建实验平台，安装驱动程序，使用DSP编程工具CCS编写程序，编译、链接、装载、执行、查看执行结果等各个步骤加深对DSP应用技术的整体认识，掌握DSP芯片的应用技术，使实验教学与课堂教学内容紧密结合，锻炼学生的编程能力并强化学生的硬件基础知识。

(4)开设了DSP应用技术实验课程的开放实验环节，给学生提供一个良好的学习环境和实验平台，锻炼了学生的动手和编程能力，为我校顺利开展此类课程设计、毕业设计、大学生科技行动及各类电子竞赛奠定良好的基础。

4 结束语

通过对DSP应用技术理论教学和实验教学的教学改革，大幅度地提升了课堂教学和实验教学的整体教学效果，达到了理论教学与实践教学紧密结合的目的，为学生打下坚实的数字信号处理理论基础，提高了他们分析问题和解决问题的能力、实践动手能力、设计和创新能力。随着数字信号处理技术的快速发展，我门需要紧跟时代步伐，不断改进DSP技术这门课程的教学内容、教学方法和教学形式，培养出合格的有技术、有创新能力的应用性人才。

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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

叶青，硕士，讲师。

北方工业大学2010年教育教学改革项目。