《DSP及其應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

DSP及其應(yīng)用DSPandApplications【課程編號(hào)】XZ261011【課程類(lèi)別】專(zhuān)業(yè)限選課【學(xué)分?jǐn)?shù)】2.5【先修課程】單片機(jī)、C語(yǔ)言/C++【學(xué)時(shí)數(shù)】47【適用專(zhuān)業(yè)】電子信息工程專(zhuān)業(yè)、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、通信專(zhuān)業(yè)一、教學(xué)目的、任務(wù)（必備項(xiàng)）隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)在各類(lèi)電子產(chǎn)品和電子系統(tǒng)中的地位與作用日趨重要。目前，從雷達(dá)、軍事通信等軍用電子設(shè)備，到音響、電話(huà)機(jī)等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，幾乎無(wú)一不應(yīng)用DSP技術(shù)。DSP原理及其實(shí)現(xiàn)業(yè)已成為從事電子技術(shù)的工程技術(shù)人員，必須掌握的基礎(chǔ)理論和基本技能之一。數(shù)字信號(hào)處理（DSP）不僅有著自己獨(dú)立完整的理論體系，而且實(shí)踐性很強(qiáng)，所以本課程偏重于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，了解當(dāng)前國(guó)內(nèi)外常用DSP處理器的結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用范圍及其基本使用方法；了解TI公司TMS320系列處理器的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握ST公司STM32F4/7系列處理器的基礎(chǔ)知識(shí)、編程及其實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步鞏固數(shù)字信號(hào)處理（DSP）的基本理論知識(shí)。二、課程教學(xué)的基本要求本課程為《數(shù)字信號(hào)處理》理論課的延伸，主要討論DSP技術(shù)的基本理論和常用算法實(shí)現(xiàn)以及DSP器件的一般結(jié)構(gòu)特征、軟件體系、編程方法、基本的開(kāi)發(fā)調(diào)試技巧。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，鞏固和加深對(duì)數(shù)字信號(hào)處理理論的認(rèn)識(shí)，掌握以STM32F4/7系列為代表的定點(diǎn)DSP、DSC器件的硬件結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)過(guò)程和基本數(shù)字信號(hào)理論算法，如FIR濾波器、IIR濾波器、DFT變換等的實(shí)現(xiàn)，為將來(lái)在工作中能夠熟練地使用各種DSP器件去實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理算法打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配（必備項(xiàng)）（一）總論（或緒論、概論等）學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：一、DSP基礎(chǔ)二、DSC及Cortex-M4基礎(chǔ)三、STM32F4開(kāi)發(fā)四、DSP應(yīng)用教學(xué)要求：掌握DSP和DSC的概念。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：課后上網(wǎng)查資料，了解DSP和DSC有什么作用。（二）第一章……ARMCortex-M4內(nèi)核及DSC介紹學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：1數(shù)字信號(hào)控制（DSC）概要2Coretx-M4處理器概要3從Cortex-M3到Cortex-M44常見(jiàn)ARMCortex-M4處理器教學(xué)要求：掌握DSC的概念，掌握Coretx-M4的特點(diǎn)與內(nèi)核結(jié)構(gòu)，掌握STM32F4的功能。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）：（三）第二章……STM32F4電路設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：1STM32F1與STM32F4之間的兼容性設(shè)計(jì)2STM32F407最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)3通信接口電路設(shè)計(jì)4ADC與DAC接口5LCD接口6SDIO接口7圖像傳感器及接口8以太網(wǎng)接口9引腳安排說(shuō)明10本書(shū)配套開(kāi)發(fā)板教學(xué)要求：掌握STM32F4最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)掌握STM32F4LCD接口以及以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)方法。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）安排一次作業(yè)。（四）第三章……STM32F4程序設(shè)計(jì)入門(mén)學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：1Keil環(huán)境下的第一個(gè)STM32F407程序2第一個(gè)基于GCC的STM32F407程序3STM32F4標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)4STM32F標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)使用規(guī)則5在RealViewMDK中使用STM32F4外設(shè)庫(kù)6在GCC中的應(yīng)用STM32F4外設(shè)庫(kù)教學(xué)要求：每位學(xué)生都學(xué)會(huì)STM32F4的編輯工具的使用方法，并且能做簡(jiǎn)單的入門(mén)程序。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）：安排一次STM32F4程序設(shè)計(jì)入門(mén)實(shí)驗(yàn)。（五）第四章……STM32F4GPIO及應(yīng)用學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：1STM32F4GPIO的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)2STM32F1和STM32F4系列GPIO的差異3STM32F4GPIO測(cè)試程序4STM32F4外設(shè)庫(kù)應(yīng)用程序分析教學(xué)要求：掌握STM32F4GPIO的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，并且能編寫(xiě)一個(gè)LED流水燈程序。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）：安排一次LED流水燈程序?qū)嶒?yàn)。（六）第五章……STM32F4NVIC及中斷管理學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：1STM32F4中斷控制器2STM32F4中斷管理3STM32F4中斷向量配置方法4Cortex-MSysTick定時(shí)器5SysTick測(cè)試程序6SysTick程序分析7STM32F4外部中斷8STM32F4外部中斷實(shí)例9STM32F4中斷配置教學(xué)要求：掌握STM32F4中斷基本原理，特別是NVIC的工作原理。能編寫(xiě)STM32F4外部中斷應(yīng)用程序和SysTick中斷程序。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）：安排一次SysTick及外部中斷實(shí)驗(yàn)。（七）第六章……STM32F4USART通信學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：1STM32F4的USART接口2USART通用串口程序設(shè)計(jì)3USART通用串口C++程序設(shè)計(jì)4中斷方式的數(shù)據(jù)接收5USARTC++驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)教學(xué)要求：掌握USART通用串口程序設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法。包括查詢(xún)方法和中斷方法。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）：安排一次USART通用串口程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。（八）第七章……STM32F4定時(shí)器學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：1STM32F4定時(shí)器的種類(lèi)2STM32F4通用定時(shí)器計(jì)數(shù)模式3STM32F4通用定時(shí)器基本應(yīng)用4通用定時(shí)器工作模式教學(xué)要求：掌握STM32F4定時(shí)器的使用方法。特點(diǎn)是熟悉STM32F4通用定時(shí)器計(jì)數(shù)模式和基本應(yīng)用。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）：安排一次STM32F4通用定時(shí)器基本應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。（九）第八章……STM32F4FSMC接口及LCD屏控制學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：1STM32F4的FSMC接口2LCD驅(qū)動(dòng)芯片及接口3基于FSMC的TFT驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)4FSMC接口驅(qū)動(dòng)TFT屏的測(cè)試程序5觸摸屏介紹6觸摸屏驅(qū)動(dòng)IC7觸摸屏測(cè)試程序8觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序分析9觸摸屏校準(zhǔn)教學(xué)要求：（必備項(xiàng)）其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）：安排一次STM32F4FSMC接口及LCD屏控制實(shí)驗(yàn)。（十）第九章……STM32F4ADC應(yīng)用學(xué)時(shí)（3）主要內(nèi)容：1STM32F4ADC模塊2STM32ADC測(cè)試實(shí)例教學(xué)要求：掌握STM32F4ADC的編程方法，包括輸入配置、轉(zhuǎn)換模式選擇等。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實(shí)驗(yàn)、習(xí)題課、討論課、其它實(shí)踐活動(dòng)）：安排一次ADC編程實(shí)驗(yàn)。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及教學(xué)方法1.重點(diǎn)牢固掌握DSP/DSC的原理；牢固掌握DSP/DSC開(kāi)發(fā)工具的使用；掌握DSP/DSC程序設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)環(huán)境及其使用方法，常用數(shù)字信號(hào)處理算法的DSP/DSC實(shí)現(xiàn)及其在各種系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用等。重點(diǎn)掌握DSP/DSC的硬件設(shè)計(jì)，以及GPIO、中斷、定時(shí)器、串口、ADC等模塊的程序設(shè)計(jì)。2.難點(diǎn)難點(diǎn)是DSP/DSC的LCD顯示、以及網(wǎng)接口等程序設(shè)計(jì)。以及無(wú)限沖激響應(yīng)（IIR）濾波器、有限沖激響應(yīng)（FIR）濾波器、快速付氏變換（FFT）的DSP編程與設(shè)計(jì)。3.教學(xué)方法采用講課與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法。讓學(xué)習(xí)多練習(xí)，帶著項(xiàng)目去練習(xí)，帶著練習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題去學(xué)習(xí)理論知識(shí)，尋找解決辦法。五、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定方式方式一：期考+平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)。期考為開(kāi)卷形式。方式二：作品設(shè)計(jì)成績(jī)+平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)。作品設(shè)計(jì)成績(jī)包括作品設(shè)計(jì)、作品演示、作品答辯、作品設(shè)計(jì)報(bào)告。六、教材及參考書(shū)目１、推薦教材:[1]廖義奎.ARMCortex-M4嵌入式實(shí)戰(zhàn)開(kāi)發(fā)精解——基于STM32F4.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20132、主要參考書(shū):[1]姚文詳.ARMCortex-M3權(quán)威指南.北京:北京航空航天大學(xué)出版出版社,2009.[2]STM32103XX數(shù)據(jù)手冊(cè)[EB/OL].意法半導(dǎo)體.2007.[3]李寧.基于MDK的STM32處理器開(kāi)發(fā)應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.[4]廖義奎.STM32F207高性能網(wǎng)絡(luò)型MCU嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2012.9.[5]王永宏,徐煒等.STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理與實(shí)踐[M].北京