2011年 DSP 設計與應用實驗課程new

1、DSP 設計與應用實驗教學大綱課程名稱：DSP設計與應用英文名稱：DSP Design and Application課程代碼：2206012211適用專業(yè)：電子信息工程專業(yè)與自動化課程性質：非獨立設課 課程屬性：限選課程學時學分：課程總學時： 46/3 實驗課學時：10實驗個數(shù)： 5其中應開實驗項目：5 必開實驗項目：5 選開實驗項目：0一、課程性質、地位與任務DSP設計與應用是電子信息工程專業(yè)與自動化專業(yè)選修的一門專業(yè)課。通過DSP設計與應用課程的學習，使學生系統(tǒng)的了解數(shù)字信號處理的應用，掌握DSP系統(tǒng)的基本組成、結構，DSP與外部設備之間的連接技術，各種DSP算法的實現(xiàn)，DSP的基本原理

2、及應用方法。通過課堂教學和實驗環(huán)節(jié)，結合TMS320C55x系列DSP，使學生掌握通用DSP組成、內(nèi)部結構、常用的DSP算法等基本原理，培養(yǎng)學生們應用DSP硬件和軟件基礎知識的能力，達到能夠利用外圍芯片設計開發(fā)小規(guī)模的DSP應用系統(tǒng)的目的，為將計算機運用到現(xiàn)代通訊、信息處理、自動控制與檢測等領域打下堅實的基礎。本課程基本任務：課程性質：DSP設計與應用實驗是電子信息工程專業(yè)與自動化的選修專業(yè)課程。課程地位：DSP設計與應用實驗的開出與掌握程度將直接影響學生今后對數(shù)字信號處理器及算法的認識和設計。課程作用：1培養(yǎng)學生的計算機交互的匯編語言編程能力、DSP系統(tǒng)下得C語言編程能力、程序設計開發(fā)能力，

3、提高學生的數(shù)字信號處理及嵌入式程序開發(fā)興趣，使學生初步掌握DSP程序設計的思想和方法。培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新意識，使學生掌握實驗研究的基本方法，提高學生的分析能力和創(chuàng)新能力。2. 提高學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際和實事求是的科學作風，認真嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，積極主動的探索精神，遵守紀律，團結協(xié)作，愛護公共財產(chǎn)的優(yōu)良品德?；救蝿眨?DSP設計與應用實驗，加深對講授內(nèi)容的理解，尤其是DSP下匯編語言的一些語法規(guī)定，光靠課堂講授，既枯燥無味又難以記住，通過多次上機實驗，就能自然地、熟練地掌握。2.熟悉一種DSP下的開發(fā)的環(huán)境（CCS）。一個程序必須在一定的計算機系統(tǒng)的硬件和軟件條件下運行，通

4、過實驗運行一個匯編程序，可以熟練掌握某種計算機系統(tǒng)的使用，再遇到其他系統(tǒng)時便可以觸類旁通。3.通過實驗，學會聯(lián)機調試程序。聯(lián)機調試時容易發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤，并能很快地排除這些錯誤，使程序能正確運行，同時很好的掌握和應用的課程的相關知識。二、教學基本內(nèi)容和要求（一）教學基本內(nèi)容（主要是描述基本實驗內(nèi)容，定稿后請刪除括號里全部內(nèi)容）DSP設計與應用實驗包括DSP匯編語言的基本運算符和表達式、數(shù)據(jù)的類型、解決問題的算法、程序的基本組成結構、程序設計與調試、常用DSP算法設計等。逐步培養(yǎng)學生熟練的抽象思維力、邏輯推理能力和自學能力。具體的教學內(nèi)容如下：1. 熟悉Code Composer Studio

5、使用，掌握用C語言為基礎編寫DSP程序。（1）熟悉Code Composer Studio集成運行環(huán)境。（2）掌握匯編語言與C語言的混合編程的書寫格式和結構；掌握DSP上機步驟。2. 熟悉DSP進行外部擴存儲空間。（1）了解DSP實驗箱中TMS320VC5509外部擴展存儲空間上的擴展；（2）掌握C語言中使用DSP擴展的控制寄存器的方法3. 掌握DSP中斷與IO控制方法。（1）了解VC5509定時器與外部中斷的工作原理；（2）掌握VC5509定時器與外部中斷的編程控制方法；（3）掌握VC5509的中斷結構和對中斷的處理流程；（4）掌握VC5509的通用IO口的控制方法；（5）掌握利用中斷控制D

6、SP通用IO產(chǎn)生不同占空比的PWM信號；（6）掌握VC5509的通用IO口的控制方法；（7）掌握利用中斷控制DSP通用IO產(chǎn)生不同占空比的PWM信號；（二）重點、難點和處理辦法重點：DSP的CCS下進行C語言與匯編語言編程，DSP存儲器擴展，DSP定時器與外部中斷的工作原理, 通用IO口的控制方法。難點： DSP定時器與外部中斷的工作原理, 通用IO口的控制方法，DMA訪問。處理辦法：對于重點知識，針對性安排實驗進行訓練；對于難點則增加知識點訓練的實驗數(shù)量來增加知識的理解，并要求學生在課外增加實驗學時進行自學，有必要的時候通過測試來檢查學生對重點和難點實驗的掌握程度。（三）能力培養(yǎng)基本要求獨立

7、實驗的能力能夠通過閱讀實驗教材、查詢有關資料和思考問題，掌握實驗原理及方法、做好實驗前的準備；正確使用儀器及輔助設備、獨立完成實驗內(nèi)容、撰寫合格的實驗報告；培養(yǎng)學生獨立實驗的能力，逐步形成自主實驗的基本能力。分析與研究的能力能夠融合實驗原理、設計思想、實驗方法及相關的理論知識對實驗結果進行分析、判斷、歸納與綜合。掌握通過實驗進行程序設計的基本方法，具有初步的分析與研究的能力。理論聯(lián)系實際的能力能夠在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并學習解決問題的科學方法，逐步提高學生綜合運用所學知識和技能解決實際問題的能力。創(chuàng)新能力能夠完成符合規(guī)范要求的設計性、綜合性內(nèi)容的實驗，進行初步的具有研究性或創(chuàng)意性內(nèi)容的實驗

8、，激發(fā)學生的學習主動性，逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。（四）分層次教學基本要求基礎性實驗：匯編語言編譯環(huán)境的練習，匯編語言的數(shù)據(jù)類型、運算符及表達式，匯編語言的數(shù)據(jù)輸入與輸出。CCS下的C語言基礎編程。設計性實驗：指示點控制實驗；直流電機控制；步進電機控制。綜合性實驗：DSP的定時器與外部中斷實驗（五）教學模式和教學方法的基本要求應積極創(chuàng)造條件進行實驗室開放，在教學時間、空間和內(nèi)容上給學生較大的選擇自由。為一些實驗基礎較為薄弱的學生開設預備性實驗以保證實驗課教學質量；為學有余力的學生開設提高性、研究性實驗，提供延伸課內(nèi)實驗內(nèi)容的條件，以盡可能滿足各層次學生求知的需要，適應學生的個性發(fā)展。創(chuàng)造條件，充

9、分利用包括網(wǎng)絡技術、多媒體教學軟件等在內(nèi)的現(xiàn)代教育技術豐富教學資源，拓寬教學的時間和空間。提供學生自主學習的平臺和師生交流的平臺，加強現(xiàn)代化教學信息管理，以滿足學生個性化教育和全面提高學生科學實驗素質的需要?？己耸菍嶒灲虒W中的重要環(huán)節(jié)，應該強化學生實驗能力和實踐技能的考核，鼓勵建立能夠反映學生科學實驗能力的多樣化的考核方式。分組實驗一般每組1人為宜。三、實驗項目與學時安排本課程宜在第7學期進行。根據(jù)課程特點，實驗分3部分和3大類（基礎實驗、設計實驗、綜合實驗）。基礎實驗、設計實驗為必做實驗，綜合實驗為課外選做實驗。在課程安排時，既要考慮兩種實驗類型的分配，又要符合三部分實驗內(nèi)容的規(guī)定比例。DS

10、P實驗對實驗設備要求較高，需要安裝CCS集成調試環(huán)境和TMS320VC5509實驗箱，因此較難滿足每人一臺套實驗設備的要求。電子信息工程專業(yè)與自動化專業(yè)學時數(shù)為10學時，每個實驗為2個學時（每個學時以50分鐘計算）。設計性實驗包括在10學時之內(nèi)。在進行設計性實驗時，全天開放實驗室。在實驗課中，教師講課一般不超過15分鐘，還可以采用微機、錄像片、掛圖等教學手段和措施。實驗項目和課時分配表：編號實驗項目名稱實驗學時實驗類別實驗類型必開選開課外公共基礎學科基礎專業(yè)實驗演示性驗證性綜合、設計性研究性1Code Composer Studio 使用與編寫以C語言為基礎的DSP實驗22指示點控制實驗23D

11、SP的定時器與外部中斷24直流電機控制25步進電機控制2總學時：10四、實驗內(nèi)容與基本要求第一部分 基礎實驗實驗一 Code Composer Studio 使用與編寫以C語言為基礎的DSP實驗基本概念：利用CCS編譯、連接、調試、運行教學目的：（1）掌握Code Composer Studio 2.21 的安裝和配置步驟過程；（2）了解DSP開發(fā)系統(tǒng)和計算機與目標系統(tǒng)的連接方法；（3）了解Code Composer Studio 2.21 軟件的操作環(huán)境和基本功能，了解TMS320C55xx 軟件開發(fā)過程?；疽螅海?）學會建立CCS配置；（2）熟悉在PC機利用CCS進行交叉編譯。教學內(nèi)容

12、：（1）利用CCS編輯一個DSP下得C程序，實現(xiàn)Z=X+Y；（2）在PC機上對CCS建立、配置、調試和運行該程序。第二部分 設計實驗與綜合實驗實驗二 指示點控制實驗基本概念：指示燈、存儲空間擴展教學目的：（1）了解ICETEK-VC5509-A 板在TMS320VC5509DSP 外部擴展存儲空間上的擴展；（2）了解ICETEK-VC5509-A 板上指示燈擴展原理；（3）學習在C 語言中使用擴展的控制寄存器的方法?；疽螅海?）學會ICETEK-VC5509-A 板在TMS320VC5509DSP 外部擴展存儲空間上的擴展方法；（2）掌握在C 語言中使用擴展的控制寄存器的方法。教學內(nèi)容：實

13、現(xiàn)指示燈控制顯示。實驗三 DSP的定時器與外部中斷實驗基本概念：定時器、外部中斷教學目的：（1）通過實驗熟悉VC5509A 的定時器；（2）掌握VC5509A 定時器的控制方法；（3）掌握VC5509A 的中斷結構和對中斷的處理流程；（4）學會C 語言中斷程序設計，以及運用中斷程序控制程序流程。基本要求：（1）掌握VC5509A 定時器的控制方法；（2）掌握C 語言中斷程序設計，以及運用中斷程序控制程序流程。教學內(nèi)容：采用中斷方式也可以實現(xiàn)指示燈的定時閃爍。實驗四 直流電機控制實驗基本概念：I/O、PWM教學目的：（1）學習用C 語言編寫中斷程序，控制VC5509 DSP 的通用I/O管腳產(chǎn)生

14、不同占空比的PWM信號；（2）學習VC5509DSP 的通用I/O 管腳的控制方法；（3）學習直流電機的控制原理和控制方法。教學內(nèi)容：（1）用C 語言編寫中斷程序，控制VC5509 DSP 的通用I/O管腳產(chǎn)生不同占空比的PWM信號；（2）通過I/O管腳產(chǎn)生的PWM實現(xiàn)對直流電機的控制。實驗五 進電機控制實驗基本概念：步進電機、中斷、初始化教學目的：（1）通過實驗學習使用C5509DSP 的擴展I/O 端口控制外圍設備信息的方法；（2）掌握使用C5509DSP通用計時器的控制原理及中斷服務程序的編程方法；（3）學習步進電機控制方法。教學內(nèi)容：使用C5509DSP通用計時器的控制原理及中斷服務程

15、序的編程實現(xiàn)步進電機的正反轉及調速。五、實驗主要應配套儀器設備 序號實驗項目名稱主要儀器設備所屬實驗室1Code Composer Studio 使用與編寫以C語言為基礎的DSP實驗計算機、ICETEK-VC5509DSP實驗室2指示點控制實驗計算機、ICETEK-VC5509DSP實驗室3DSP的定時器與外部中斷計算機、ICETEK-VC5509DSP實驗室4直流電機控制計算機、ICETEK-VC5509DSP實驗室5步進電機控制計算機、ICETEK-VC5509DSP實驗室六、考核方式與成績評定1要求考勤，如3次不到取消其實驗成績。2實驗結束前半小時進行實驗驗收，記錄本次實驗情況和成績。3在實驗期間，嚴格遵守實驗室紀律，保持實驗室整潔。4實驗報告要求：每做一個實驗，要求每個學生必須做好實驗報告：（1）實驗報告可以是電子文檔，也可以是手寫報告。（2）實驗報告文字必須工整、圖表規(guī)范。（3）實驗報告要體現(xiàn)設計性（包括設計任務、算法分析設計、程序流程圖、注釋的程序清單和實驗結果分析）。5實驗考核辦法：（1）全部實驗結束后，安排一次實驗考試，限制時間，對做過的實驗項目進行抽簽考試。（2）用最后一次實驗的時間，在檢查時逐個以口試的方式進行測試、詢問，對每個學生的編程調試能力進行評