课程信息

《DSP技术》课程教学大纲

 

《DSP技术》课程教学大纲_C66x DSP -最新版 - 2021修订.docx

DSP技术》课程教学大纲

课程名称:DSP技术

课程代码:TELE3014

英文名称:DSP   Technology and Application

课程性质:大类专业教学课程

学分/学时:2.5/30课时+18实验)

开课学期:第6学期

 

适用专业:电子信息类专业

先修课程:数字信号处理、数字系统与逻辑设计、C语言程序设计

后续课程:毕业设计

开课单位:电子信息学院

课程负责人:胡剑凌

大纲执笔人:曹洪龙

大纲审核人:胡剑凌

一、     课程性质和教学目标(在金博宝188亚洲体育备用网址 中的地位与性质及主要内容,指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平)

课程性质DSP技术是通信工程专业、信息工程专业、电子信息工程专业、微电子专业和电子科学与技术专业一门重要的专业课程,是深化通信工程专业主干核心课数字信号处理课程知识理解和运用的重要后续课程。本课程是一门实践性很强的课程,主要课程以理论教学为基础以实验教学为辅的配置方式,培养学生DSP技术方面的软硬件设计能力,并通过该课程的学习扩大学生知识面,为今后的研究和技术工作打下坚实的基础。

教学目标DSP技术是讲授利用TI TMS320C66x DSP实现实时数字信号处理的软硬件设计技术的课程,主要通过理论学习、实验、综合设计等环节,使学生了解DSP芯片的发展状况和应用领域,掌握DSP技术的硬件设计、软件设计和系统综合设计能力,培养学生利用DSP分析和解决实时数字信号处理的能力,为今后从事数字信号处理方面的应用与研究打下基础。本课程的具体教学目标如下:

1、  掌握DSP技术的基础知识,掌握数字信号处理系统框架,学习TI TMS320C66x DSPCPU架构和指令、片上设备与应用,学习DSP系统硬件平台的分析和设计方法。【1-2

2、  学习TI TMS320C66x DSP的软件开发技术,掌握利用C语言设计DSP程序的方法和优化技术以及基于SYS/BIOSDSP软件开发技术。【1-2

3、  学习CCS集成开发环境使用方法,学习实验开发平台的配置方法,掌握利用CCS和实验开发平台设计、调试和分析DSP程序的方法,并进行设计优化。【5-2

4、  学习DSP硬件平台设计技术,掌握DSP最小系统硬件和外设电路设计,并能够综合运用DSP软件和硬件设计技术解决实时数字信号处理的工程问题,并能够根据需求设计基于DSP的嵌入式系统的解决方案。【3-1

 

二、     课程目标与毕业要求的对应关系(明确本课程知识与能力重点符合标准哪几条毕业要求指标点)

毕业要求

指标点

课程目标

1、工程知识

 

1-2掌握计算机软硬件基础知识,具备对工程问题进行软硬件分析与设计的基本能力;

教学目标12

3、设计/开发解决方案

3-1能利用专业知识,根据给定的设计指标,设计电子、通信相关领域的单元或过程;

教学目标4

5、使用现代工具

5-2能针对复杂工程问题,选择并合理使用软硬件设计与仿真平台,并理解其局限性;

教学目标3

三、     课程教学内容及学时分配(含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求,指明重点内容和难点内容)(重点内容:«;难点内容:D

1、绪论(2学时)(支撑课程目标1

1.1    数字信号处理系统的构成

1.2    DSP芯片的特点

1.3    DSP的发展历程

1.4    DSP的应用

²  目标及要求:

1)  通过绪论的介绍,使得学生掌握DSP的概念、主要特点、发展历程«

2)  了解数字信号处理系统的构成和典型DSP嵌入式应用系统;

²  作业内容:

强化数字信号处理系统的基本框架包括的模块以及各个模块的作用

²  讨论内容:

以典型视频处理为实例,讨论现在数字信号处理技术对信号处理平台提出了哪些要求。

²  自学拓展:

回顾学过的数字信号处理理论和数字电路相关知识,复习C语言程序设计方法。查阅定点算法相关知识,理解数据的定标意义和方法。

2、C66x CPU架构和指令(4学时)(支撑课程目标1

2.1.  TMS320C66x DSP介绍

2.2.  TMS320C66x CorePac

2.3.  CPU数据通道和控制

2.4.  指令集系统

2.5.  流水线结构

2.6.  中断与异常管理

2.7.  软件流水循环缓存与CPU权限

²  目标及要求:

1)  通过TMS320C66x CPU架构与工作原理的介绍,使得学生掌握TMS320C66x CPU架构和指令,包括CPU CorePac、数据通道和控制、指令集系统和流水线结构等相关知识«

2)  掌握TMS320C66xDSP中断与异常管理D

3)  了解TMS320C66x DSP软件流水循环缓存与CPU权限;

²  作业内容:

强化TMS320C66x DSP的特点,并分析其计算能力以及其计算能力的提升因素;强化TMS320C66x CorePac和控制寄存器

²  讨论内容:

引入中断和异常相关知识,讨论TMS320C66x DSP处理系统事件与CPU中断和异常输入之间的关系,突出TMS320C66x CPU如何实现中断服务程序的重定位、CPU如何使能各类中断、检测各类中断以及CPU如何响应中断。

²  自学拓展:

回顾学过的数字电路相关知识,查阅TMS320VC6655 DSP的数据手册。

3、基于CCS的软件开发初步(3学时)(支撑课程目标23

3.1.  CCS 7.2.0介绍

3.2.  CCS软件开发流程

3.3.  CCS调试初步

3.4.  简单应用程序开发实例

²  目标及要求:

1)  通过CCS集成开发环境的学习掌握DSP程序设计的方法«

2)  通过典型DSP程序实例学习DSP程序调试分析方法«

3)  掌握利用时钟剖析工具分析DSP程序的时间复杂度D

4)  掌握UART通信DSP应用程序设计方法

²  作业内容:

结合基于CCSDSP程序设计与调试技术相关知识,强化利用C语言实现数字信号处理算法的DSP程序设计与应用。

²  讨论内容:

引入DSP程序设计与调试概念,讨论如何充分利用CCS提供的调试工具进行数字信号处理算法的调试与分析,并继续讨论如何实现基于TMS320C6555 DSPUART通信程序设计。

²  自学拓展:

回顾学过的C语言程序设计相关知识,查阅TI公司提供的利用C语言开发TMS320VC66x DSP程序的相关文档。

4、C66x DSP程序优化技术(3学时)(支撑课程目标23

4.1.  DSP程序优化技术的关键概念

4.2.  DSP程序优化流程

4.3.  编译选项

4.4.  基于编译器反馈信息的优化

4.5.  循环优化

²  目标及要求:

1)  通过FIR滤波DSP程序实例学习DSP程序优化方法«

2)  掌握利用CCS编译器优化DSP程序的方法«

3)  结合基于C语言的FIR滤波DSP程序设计,深化掌握基于C语言的DSP程序优化方法;

²  作业内容:

结合FIR滤波的知识,强化DSP程序优化方法的应用。

²  讨论内容:

引入DSP程序优化的概念,学习DSP程序优化的关键技术并讨论如何充分CCSDSP程序进行优化,并继续讨论利用DSP程序优化方法如何基于C语言设计高效的数字信号处理算法程序。

²  自学拓展:

回顾学过的C语言程序设计的相关知识,复习C语言程序设计中的循环优化方法。

5、C66x DSP片上设备与应用(6学时)(支撑课程目标14

5.1.  时钟产生逻辑

5.2.  外部存储器接口

5.3.  低速片上设备

5.4.  千兆以太网接口

5.5.  高速片上设备

5.6.  增强的DMA控制器

5.7.  DSP代码引导接口

²  目标及要求:

1)  掌握KeyStone架构DSP的主要片上外设及其应用方法«

2)  掌握KeyStone设备的代码引导方法«

3)  结合中断处理知识,深化掌握定时器等片上外设相关中断的处理方法D

²  作业内容:

结合KeyStone架构DSP的主要片上外设的知识,强化利用C语言进行基于C66xDSP片上外设的DSP程序设计,编写数据通信程序,在TMS320VC665实现系统上实现基于低速片上设备和高速片上设备的数据通信。

²  讨论内容:

引入片上设备配置方法,讨论对于AD采样、与其它处理器等实际应用问题如何进行C66xDSP的片上设备配置方法和程序设计方法。

²  自学拓展:

回顾学过的C66xDSP的硬件和软件设计方法,复习基于C语言的C66xDSP的片上设备程序设计、调试和优化方法。

6、C66x DSP系统硬件平台设计(6学时)(支撑课程目标4

6.1.  C6655 DSP系统硬件平台设计概述

6.2.  电源设计

6.3.  时钟设计

6.4.  外设电路设计

6.5.  电路布局布线实现

²  目标及要求:

1)  掌握基于TMS320C66x DSP的电源设计和时钟设计«

2)  掌握TMS320C66x DSP外设电路设计方法«D

3)  学习基于C66xDSP系统的电路布局布线;

²  作业内容:

结合C66x DSP系统硬件平台设计的知识,强化电源设计、时钟设计和外围电路设计的相关知识,学习TMS320VC66xDSP实验系统的硬件设计原理图,并在TMS320VC66xDSP实验系统上实现音频数据采集和回放。

²  讨论内容:

引入DSP最小系统硬件设计理念,讨论如何设计基于DSP的信号采集与分析系统的硬件系统,如何实现DSP程序的自举。

²  自学拓展:

回顾DSP软件和硬件设计的相关知识,回顾学过的数字电路相关知识,如何基于DSP系统实现数字信号处理等处理。

7、基于SYS/BIOSDSP软件开发(6学时)(支撑课程目标23

7.1.  SYS/BIOS基础

7.2.  SYS/BIOS工程的配置与构建

7.3.  SYS/BIOS的线程模块

7.4.  SYS/BIOS的线程间同步

7.5.  基于SYS/BIOS的应用系统设计

²  目标及要求:

1)  掌握SYS/BIOS工程的配置方法«

2)  掌握SYS/BIOS的多线程模块配置和应用方法;

3)  学习基于SYS/BIOS的多线程应用系统设计«

²  作业内容:

结合SYS/BIOS应用的知识,强化学习SYS/BIOS多线程系统工作的DSP程序设计方法。

²  讨论内容:

引入基于SYS/BIOS软件系统框架设计理念,讨论SYS/BIOSHwiSwiTask的合理使用以及多线程间的同步机制、缓冲区设计。

²  自学拓展:

回顾多线程同步的相关知识,复习乒乓缓冲区等处理方法。

 

8、实验(18学时)(支撑课程目标1234

序号

实验项目名称

目的要求

学时分配

实验类型

每组人数

必修/选修

1

DSP程序的调试和分析

利用C语言编写DSP程序,实现DFTFIR滤波,并利用FILE I/O、图形分析工具、Watch窗口、Profiler等工具对DSP程序进行调试和分析,分析DFTFIR滤波程序的有效性、空间和时间占用情况。

3

验证性

1

必修

2

基于DSPLibDSP程序设计

利用DSPLib编写FFT频谱分析、FIRIIR滤波实验;

3

设计性

1

必修

3

LED实验

控制LED进行亮灭效果处理;进而控制LED实现跑马灯等显示效果。

3

设计性

1

选修

4

时钟中断实验

利用时钟中断实现LED的亮灭控制,并进一步控制亮灭的时间间隔、占空比等。

3

设计性

1

选修

5

UART实验

C6655PC进行UART通信为例,掌握波特率设计和传输格式设置方法

3

设计性

1

选修

6

FLASH读写实验

利用SPI接口实现NORFLASH读写,或者利用EMIF16实现NANDFLASH读写

3

验证性

1

选修

7

DDR3访问实验

编写DSP程序,实现DDR3的访问

3

验证性

1

选修

8

音频信号采集与处理实验

学习利用I2C配置音频Codec,并通过McBSP接口实现音频信号的采集、处理和回放

3

综合性

1

必修

9

网络通信实验

编写DSP程序实现网络数据的发送与接收。

3

设计性

1

选修

10

基于SYS/BIOS应用实验

基于SYS/BIOS设计DSP程序,实现多线程同步。

3

综合性

1

必修

 

 

 

 

 

 

 

四、     教学方法

授课方式:a.理论课(采用多媒体课件讲授DSP系统软硬件设计原理等核心内容,合理安排课外拓展学习,主要采用案例教学方式理论联系实际,培养学生创新能力);b.实验环节(结合理论课教学内容,利用微视频开展翻转课堂式DSP实验教学,培养学生DSP技术方面的工程实践能力);c.答疑(每周安排固定的办公室时间,学生无需预约,可来教师办公室就课程内容进行讨论,答疑内容包括讲授内容、实验等);d.期末开卷考试。

 

课程要求:a.理论课:在理论课讲授环节中,注重概念解析,并以实际案例理论联系实际开展DSP技术的软件和硬件设计技术,培养学生逻辑思维能力、工程观点和分析与解决问题能力。根据本课程的特点,要求学生自主开展课程相关辅助材料自学;b.实验环节:要求学生遵守实验室的规章制度,建立良好的实验习惯,能够应用CCSDSP实验平台实践DSP软件和硬件设计方法,能够应用DSP技术设计DSP嵌入式系统进行信号分析和信号处理,培养学生独立进行设计和分析复杂工程问题的能力,培养学生正确地撰写记录和处理实验数据、撰写实验报告的能力和对实验结果进行分析和解释的能力,并启发学生的创新思维自主开展创新性实验活动。

五、     考核及成绩评定方式

1.       考核方式和成绩评定

考核方式:开卷笔试,平时测验及作业,课程实验考核和报告

成绩评定方式:期末考试成绩占40%,平时成绩占30%,课程实验考核和报告占30%

 

课程目标达成情况及考试成绩评定占比(%

课程教学目标

支撑毕业要求

考试和评价方式成绩占比(%

成绩比例(%

平时成绩

实验成绩

期末考试

 

教学目标1

支撑毕业要求1-2

5.1

5

5~9之间

17

教学目标2

支撑毕业要求1-2

5.1

5

5~9之间

17

教学目标3

支撑毕业要求5-2

9.9

10

10~15之间

33

教学目标4

支撑毕业要求3-1

9.9

10

10~15之间

33

合计

30

30

40

100

 

2.       考核与评价标准

实验成绩评价标准:

 

基本要求

评价标准

成绩比例(%

优秀

(90分以上)

良好

8090之间)

合格

60~80之间)

不合格

60分以下)

实验

掌握DSP技术基本知识;掌握C66xDSP程序设计方法和优化方法;掌握利用CCS和实验系统设计、调试DSP程序方法;参考实验系统学习并掌握DSP最小系统硬件和外设电路设计,能够综合运用DSP软件和硬件设计技术解决实时数字信号处理的工程问题,并能够根据需求设计基于DSP的嵌入式系统的解决方案;通过实验,使学生掌握DSP实验步骤、检查故障、分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。

能根据实验要求分析DSP硬件系统设计,并完成DSP实验中提高部分的实验达到提高目标;对获得的结果能进行有效分析;认真完成实验预习题,实验报告撰写规范,内容完整,条理清晰;报告中对实验过程叙述清晰,逻辑性强,自己努力完成,没有抄袭。实验数据记录正确、充分、完整,对实验结果有分析,有结论。

能根据实验要求分析DSP硬件系统设计,并完成部分DSP实验中提高部分内容;认真完成实验预习题,实验报告撰写较规范,内容较完整,条理清晰;报告中对实验过程叙述较清晰,逻辑性较强,自己努力完成,没有抄袭。实验数据记录正确且比较完整,对实验结果有分析,对结论说明不够。

能根据实验要求分析DSP硬件系统设计,并完成DSP实验必修内容;基本完成实验预习题,实验报告撰写尚规范,内容基本完整;报告中对实验过程叙述尚清晰,自己完成,没有抄袭。实验数据记录基本正确完整,对实验结果有一定分析,没有结论。

不能根据实验要求分析DSP硬件系统设计,不能完成DSP实验必修内容;实验报告撰写不规范或为提交实验报告;不独立完成,有抄袭现象。

20

注:该表格中比例为实验成绩的比例。

 

期末考试考核评价标准

 

基本要求

达成情况评价标准

成绩比例(%

优秀

良好

合格

不合格

教学目标1

掌握DSP技术的基础知识,学习TI TMS320C66x DSPCPU架构和指令、片上设备与应用,学习DSP系统硬件平台的分析和设计方法。【1-2

概念清晰,能准确地掌握和应用DSP技术的基础知识,包括DSPCPU架构和指令、片上设备与应用,能够准确地表达DSP系统硬件平台的分析和设计方法

概念比较清晰,能较好地掌握和应用DSP技术的基础知识,掌握DSPCPU架构和指令、片上设备与应用,能够比较熟练地表达DSP系统硬件平台的分析和设计方法

基本掌握概念,基本能应用DSP技术的基础知识,基本掌握DSPCPU架构和指令、片上设备与应用,基本能够表达DSP系统硬件平台的分析和设计方法

 

概念不清楚,未掌握DSP技术的基础知识,DSP系统硬件平台的分析和设计方法不能进行描述和表达。

17

教学目标2

学习TI   TMS320C66x DSP的软件开发技术,掌握利用C语言设计DSP程序的方法和优化技术以及基于SYS/BIOSDSP软件开发技术。【1-2

能够熟练掌握DSP的软件开发技术,熟练掌握利用C语言设计DSP程序的方法和优化技术以及基于SYS/BIOSDSP软件开发技术

较好地掌握DSP的软件开发技术,较好地掌握利用C语言设计DSP程序的方法和优化技术以及基于SYS/BIOSDSP软件开发技术

了解DSP的软件开发技术,但不够熟练,基本掌握利用C语言设计DSP程序的方法和优化技术以及基于SYS/BIOSDSP软件开发技术

不清楚DSP的软件开发技术,未掌握利用C语言设计DSP程序的相关方法

17

教学目标3

学习CCS集成开发环境使用方法,学习实验开发平台的配置方法,掌握利用CCS和实验开发平台设计、调试和分析DSP程序的方法,并进行设计优化。【5-2

能很好掌握CCS集成开发环境使用方法,掌握实验开发平台的配置方法,掌握利用CCS和实验开发平台设计、调试、分析和优化DSP程序的方法。

较好地掌握CCS集成开发环境使用方法、实验开发平台的配置方法和利用CCS和实验开发平台设计、调试、分析和优化DSP程序的方法。

基本掌握CCS集成开发环境使用方法、实验开发平台的配置方法和利用CCS和实验开发平台设计、调试、分析和优化DSP程序的方法。

未掌握CCS集成开发环境使用方法、实验开发平台的配置方法和设计、调试、分析和优化DSP程序的方法。

33

教学目标4

学习DSP硬件平台设计技术,掌握DSP最小系统硬件和外设电路设计,并能够综合运用DSP软件和硬件设计技术解决实时数字信号处理的工程问题,并能够根据需求设计基于DSP的嵌入式系统的解决方案。【3-1

掌握DSP最小系统硬件和外设电路设计,能够熟练运用DSP软件和硬件设计技术解决实时数字信号处理的工程问题,能够熟练地根据需求设计基于DSP的嵌入式系统的解决方案。

较好地掌握DSP最小系统硬件和外设电路设计,能够运用DSP软件和硬件设计技术解决实时数字信号处理的工程问题,能够根据需求设计基于DSP的嵌入式系统的解决方案。

基本掌握DSP最小系统硬件和外设电路设计,基本能够运用DSP软件和硬件设计技术解决实时数字信号处理的工程问题,基本能够根据需求设计基于DSP的嵌入式系统的解决方案。

未掌握DSP最小系统硬件和外设电路设计,不能用DSP软件和硬件设计技术解决实时数字信号处理的工程问题。

33

注:该表格中比例为期末考试卷各教学目标所占成绩比例。

 

六、     教材及参考书目

教材:

1、  胡剑凌、曹洪龙、邵雷、耿相铭. DSP技术原理与应用系统设计[M].科学出版社.2018.08

2、  自编实验讲义

 

参考文献:

1、  胡剑凌,徐盛.数字信号处理系统的应用和设计[M] .上海:上海交通大学出版社,2004

2、  TMS320C66x DSP CPU and Instruction Set Reference Guide (Literature Number: SPRUGH7). Texas Instruments Inc., Nov. 2010

3、  TMS320C66x DSP CorePac User's Guide (Literature Number: SPRUGW0C). Texas Instruments Inc., Jul. 2013

4、  彭启琮,李玉柏,管庆.DSP技术的发展与应用[M].北京:高等教育出版社,2002

5、  牛金海. TMS320C66x KeyStone架构多核DSP入门与实例精解(第二版). 上海: 上海交通大学出版社, 2017

6、  俞一彪,孙兵.数字信号处理――理论与应用[M].南京:东南大学出版社,2005

7、  俞一彪,曹洪龙,邵雷. DSP技术与应用基础(第2版)[M].北京:北京大学出版社,2014

 


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