《DSP原理与应用》教学大纲

《DSP原理与应用》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：06150291课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论24学时，实验8学时）先修课程：高等数学、电路分析基础、数字电子技术、C程序设计等后续课程：无适用专业：医学信息工程开课单位：电子信息工程学院一、课程说明《DSP原理与应用》是医学信息工程专业的一门专业选修课。本课程主要讲授DSP原理及应用相关内容，使学生了解DSP的发展状况和应用领域，掌握DSP的基本硬件结构和CCS集成开发环境知识，学习DSP的硬件设计和软件编程的基本方法，培养学生利用DSP分析解决实际应用问题的能力，为今后从事相关技术工作打下基础。本课程采用理论教学为基础实验教学为辅的配置方式，强调培养运用专业技术知识解决实际问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握DSP结构原理、时钟、定时器、中断系统及片内外设等知识内容，能够合理的选用DSP芯片及外设资源进行DSP控制系统硬件部分的搭建和设计，培养良好的实践动手能力，树立正确的劳动观念，增强工程素养。课程目标2：理解DSP的各类寄存器、GPIO及外设接口，掌握CCS集成开发环境，能运用DSP开发工具进行DSP系统软硬件仿真、调试及系统开发，培养解决实际案例的工程能力，培养良好的团队合作能力和创新意识，增强社会责任感和爱国主义情怀。课程目标3：理解DSP的含义、结构特点、发展历程与国内外现状，了解DSP的应用领域和未来发展方向，并能不断学习DSP技术知识提升自我，增强科技强国的使命感和责任感，培养良好的自学能力和科学的思维方法，为个人成长和职业发展打下坚实基础。三、课程目标与毕业要求《DSP原理与应用》课程教学目标对医学信息工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.3掌握医学信息工程所需的专业知识，并能将其综合应用于解决复杂医学信息工程问题。课程目标1：掌握DSP结构原理、时钟、定时器、中断系统及片内外设等知识内容，能够合理的选用DSP芯片及外设资源进行DSP控制系统硬件部分的搭建和设计，培养良好的实践动手能力，树立正确的劳动观念，增强工程素养。M5.使用现代工具5.2能够开发和利用现代工程工具、信息技术工具对复杂医学信息工程问题进行辅助设计、预测和模拟。课程目标2：理解DSP的各类寄存器、GPIO及外设接口，掌握CCS集成开发环境，能运用DSP开发工具进行DSP系统软硬件仿真、调试及系统开发，培养解决实际案例的工程能力，培养良好的团队合作能力和创新意识，增强社会责任感和爱国主义情怀。H12.终身学习12.2能够通过学习不断提升自我，适应工程技术的发展，满足个人或职业发展的需求。课程目标3：理解DSP的含义、结构特点、发展历程与国内外现状，了解DSP的应用领域和未来发展方向，并能不断学习DSP技术知识提升自我，增强科技强国的使命感和责任感，培养良好的自学能力和科学的思维方法，为个人成长和职业发展打下坚实基础。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.认识DSP1.1数字信号处理的概念1.2DSP的结构特点1.3DSP的发展现状及应用教学要求：使学生掌握数字信号处理的概念，掌握DSP的结构特点，了解微处理器及DSP的发展历程及现状，了解DSP的应用领域及发展前景。重点：DSP的含义；DSP的结构特点；微处理器及DSP的发展历程。难点：DSP的结构特点。21、2、32.DSP的硬件结构2.1概述2.2CPU及CPU寄存器2.3时钟及存储器配置2.4GPIO2.5中断系统及定时器教学要求：使学生了解DSP内部结构组成，了解CPU与CPU寄存器，掌握DSP时钟产生与控制方法，掌握DSP的通用I/O口、中断系统管理机制及CPU定时器等相关知识。重点：DSP的总线体系与CPU寄存器功能；存储器空间特点；时钟的产生与控制；GPIO；中断系统管理；CPU定时器。难点：中断系统管理机制；CPU定时器。1041、2、33.CCS集成开发环境3.1概述3.2CCS集成开发环境搭建主要步骤3.3CCS基本操作3.4用CCS实现简单程序开发及调试教学要求：使学生了解CCS集成开发环境；掌握CCS软件基本操作与环境搭建；掌握用CCS实现程序开发的步骤。重点：CCS软件基本操作；环境搭建；难点：环境搭建；用CCS实现简单程序开发。442、34.片内外设4.1概述4.2控制类外设4.3ADC模数转换单元4.4串行通信外设教学要求：使学生了解DSP常见的控制类外设；掌握ADC的采样方式及工作模式；了解DSP常见的串行通信外设。重点：控制类外设使用方法；ADC内部结构及工作模式；串行通信类外设的通信格式及数据收发程序的读写等。难点：增强型脉宽调制EPWM的使用方法；ADC内部结构及工作模式。81、2、3合计2482.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.认识CCS集成开发环境实验内容：认识实验平台和熟悉CCS集成开发环境。实验要求：熟悉实验平台，了解CCS软件，利用CCS进行简单程序开发。22、32.数据存取实验实验内容：读写DSP内存单元的数据和复制内存单元的数据。实验要求：了解DSP芯片内部存储器配置，掌握DSP内存单元数据的存取、复制等操作。21、2、33.数字I/O实验-交通灯实验内容：编写程序实现交通灯控制。实验要求：了解DSP芯片硬件结构，熟悉DSP的GPIO，结合实验平台和CCS软件实现对交通灯的控制。41、2、3合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务及相关能力的培养，使学生比较系统地了解DSP的原理及应用相关知识，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力。在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学讲授CCS集成开发环境及利用CCS进行DSP系统开发的基本理论、基本知识和基本技能。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。采用教师讲授和学生动手操作的方法，每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材：（1）马骏杰,高俊山,张思艳.DSP控制器原理与应用教程(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2021.（2）宁改娣,张虹.DSP控制器原理及应用(第3版)[M].北京:科学出版社,2018.2.参考书：（1）马骏杰.嵌入式DSP的原理与应用(第2版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2020.（2）彭启琮,李玉柏,管庆.DSP技术的发展与应用(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2013.（3）苏奎峰,常天庆,吕强等.TMS320X28335DSP应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2016.（4）刘向宇.TMS320F28335DSP开发实战[M].北京:清华大学出版社.2016.3.期刊：（1）刘爱珊.数字信号处理及DSP芯片的发展前景[J].光通信研究,2001(05):48-51.（2）魏晓云,陈杰,曾云.DSP技术的最新发展及其应用现状[J].半导体技术,2003(09):18-21.（3）马晓东,李冰琪,魏鹏等.DSP技术发展与应用研究综述[J].电子世界,2018(24):46-47.（4）YuXB,ZhangYF,FuYG.ResearchonAppliedTechnologyinDigitalSignalProcessor(DSP)[J].AdvancedMaterialsResearch,2014,978:193-196.（5）于靖涛,王月猛,孙莹.DSP原理及应用技术研究综述[J].电子世界,2019(16):87-88.（6）陈颂韶.数字信号处理技术研究应用现状与发展趋势[J].天津科技,2021,48(11):52-54.4.网络资源：（1）中国电子网技术论坛-DSP技术,/iclist-10-1.html（2）电子发烧友DSP论坛,/zhuti_DSP_1.html（3）华东子.DSP初学者学习宝典.2020,2,14./p/106985266七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现15（1）根据课堂出勤、课堂活动、课堂回答问题等情况进行考核，满分100分；（2）以课堂表现成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√762实验25（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√10123作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√532期末考核50（1）期末考核成绩100分，以考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核DSP含义及发展应用、硬件结构组成及原理、CCS集成开发环境及软件编程、GPIO、中断系统、定时器、片内外设等内容；（3）期末考核采用大作业形式进行，题型可包括填空、选择、简答、程序分析或设计等。√√√23225合计：100分454312八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业、实验、大作业等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核成绩为100分（权重50%），通过大作业考核学生对课程知识的理解；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重50%）；过程性考核和期末考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100≥x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现30不迟到、不早退，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于等于90%。不迟到、不早退，认真参与教学活动，回答问题准确率大于等于80%。不迟到、不早退，参与教学活动，回答问题准确率大于等于70%。不旷课，但上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，几乎不参与教学活动。作业20作业完整，思路清晰，准确率大于等于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于等于80%，字迹工整。不交作业1次，准确率大于等于70%。不交作业2次，准确率大于等于60%。不交作业3次及以上，准确率小