《DSP原理与应用》课程教学大纲.docx
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课程英文名
DSPTheoryandApplication
课程编号
B0504610
课程类别
专业课
课程性质
限选
学 分
3
总学时数
48
开课学院
计算机学院
开课教研室
计算机应用技术研究所
面向专业
计算机科学与技术
开课学期
6
《DSP原理与应用》课程教学大纲
注：
课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课/实践课/通识类选修课；课程性质是指必修/限选/任选
毕业要求
支撑度
教学方式
考核方式
毕业要求1：
工程知识：
能够将数学、自然科学、工
程基础和专业知识用于解决复杂工程问题
M
课堂知识性教学
随堂验收
毕业要求2：
问题分析：
能够应用数学、自然科学和
工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。
毕业要求3：
设计/开发解决方案：
能够设计针对复杂
工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环
境等因素。
M
上机实验
实验报告
毕业要求4：
研究：
能够基于科学原理并采用科学方
法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与
解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。
L
课外资料查找
课堂演讲
毕业要求5：
使用现代工具：
能够针对复杂工程问题，
开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具
和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。
毕业要求6：
工程与社会：
能够基于工程相关背景知
识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题
解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。
毕业要求7：
环境和可持续发展：
能够理解和评价针
对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续
发展的影响。
课程的毕业要求覆盖表
7
毕业要求8：
职业规范：
具有人文社会科学素养、社
会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。
毕业要求9：
个人和团队：
能够在多学科背景下的团
队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。
毕业要求10：
沟通：
能够就复杂工程问题与业界同行
及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。
并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。
毕业要求11：
项目管理：
理解并掌握工程管理原理与
经济决策方法，并能在多学科环境中应用。
毕业要求12：
终身学习：
具有自主学习和终身学习的
意识，有不断学习和适应发展的能力。
注：
L——低相关支撑；M——中相关支撑；H——高相关支撑
一、课程目标与教学任务
数字信号处理器DSP（DigitalSignalProcessor）是一种新型、基于超大规模集成技术和计算机技术、适用于高速数字信号处理的高速多位单片计算机，本课程是计算机科学与技术专业学生的专业课程，是一门理论联系实际，软件、硬件紧密结合的课程。
课程的教学目标是：
使学生通过本课程的学习后能较全面、深入地理解和掌握DSP的基本特征、工作原理；掌握嵌入式硬件、软件设计思想和方法；培养学生以DSP为核心的嵌入式系统软硬件综合开发能力，为他们今后从事相关领域的工作打下较坚实的基础。
通过本课程各项教学活动的实施，将培养学生以下几方面的能力：
（1）课程将介绍DSP处理器的发展过程、相关软硬件技术背景及当前发展趋势，介绍Texas Instruments公司推出的C6000系列DSP的基本结构、指令系统，能让学生从纵
向和横向、历史和现代两个方面了解DSP处理器的概貌、性能改进过程以及技术发展趋势，理解技术背景及需求。
（2）课程将学习DSP处理器的硬件外围接口和外部存储器，掌握这种外围接口的逻辑、典型电路、读写时序、编程方法等工程技术要点，了解各DSP处理器的BGA封装与目标系统PCB设计原理和具体电路，培养学生利用DSP处理器进行核心系统硬件设计的能力。
（3）课程将学习几种数字信号处理的算法及实现机制，如FFT算法、FIR算法、IIR算法等以及在DSP处理器上的实现，逐步培养学生对数字信号处理的相关基本理论与软件设计能力。
（4）课程教学过程中要求学生学习DSP处理器核心系统的调试和仿真技术，完成若干数字信号处理算法在DSP处理器上的实现和调试等，并引入现场演示教学环节，分小组
进行，每个小组有一个组长，负责组织本组成员的分工及合作，从而培养学生的口头及书面表达能力、组织管理能力、人际交往能力和团队协作能力。
（5）大纲所要求教学内容中有10%左右的内容需要学生自学，包括DSP处理器的指令系统、内部寄存器配置。
学生必须自行查阅相关英文文献资料，自主学习DSP外围设备的初始化和应用等，培养了学生的自主学习能力。
二、课程内容与基本要求
1、DSPs概论
a）实时数字信号处理与DSPs芯片
理解实时数字信号处理和DSPs的基本概念，了解DSPs的发展历史、Texas
Instruments公司的DSPs以及开发环境和工具。
b）DSP的基本结构与指令集
掌握TI公司C6000系列DSP的硬件接口，了解中央处理单元、片内程序和数据存储器、片外存储器接口、直接存储器访问控制器、流水线、多通道缓冲串口、通用定时器、中断选择器的工作原理，掌握定点DSP指令集。
c）DSPs主机端口的原理及应用
了解主机端口的工作原理，掌握控制寄存器的配置方法，存取操作。
2、DSPs核心系统硬件设计
a）EMIF接口
了解SDRAM、SBSRAM、FlashROM、FIFO等片外存储器在核心系统中与DSP
EMIF接口的设计原理、工作原理以及地址分配。
b）DSP核心系统
了解DSP核心系统中Reset电路、时钟电路等电源系统设计。
3、DSP软件调试技术
a）利用CCS开发DSP程序
掌握TI公司DSP的开发环境CCS，学会安装开发环境，在开发环境中新建工程，使用CCS下的基本工具开发和调试DSP程序。
b）定浮点运算程序的设计与分析
掌握DSP的定浮点表示方式，通过分析定点小数乘法、64位整数加减法以及浮点运算等程序设计，进一步掌握DSP的定浮点运算程序的设计。
c）FFT运算程序的设计与分析
掌握FFT运算的原理，学会在开发环境CCS下开发FFT运算程序，并利用断点、
WatchWindow、单步调试、ViewGragh等调试方法进行程序运行分析。
d）IIR和FIR数字滤波器程序的设计与仿真
掌握数字滤波器的表示方法，学会在开发环境CCS下开发IIR和FIR数字滤波器程序，并利用各种调试方法进行程序仿真。
掌握DSP/BIOS功能及其组件，学会使用
DSP/BIOS测试模块LOG和STS，并利用DSP/BIOS的模块测试FIR数字滤波器程序。
三、实践环节及基本要求
共16学时：
1.CCS使用实验（1学时）
安装CCS5.5以及SEEDXDS560plus仿真器，建立简单工程，练习“helloworld”打印程序。
2.片上资源应用实验1（1学时）
掌握DSP数据存取、EMIF口数据读写，GPIO读写，以及对定时器进行编程设置和调试
3.片上资源应用实验2（1学时）
理解直接存储器访问控制器的工作原理，掌握使用DSP/BIOS对直接存储器访问控制器的编程设置和调试，实现数据从片内到片内，片外到片外，以及片内外存储器之间的搬运。
4.板卡应用实验1（1学时）
掌握DSP扩展数字I/O口的方法，练习交通灯实验。
了解PWM的原理，练习直流电机控制实验。
5.板卡应用实验2（1学时）
掌握DSP的异步串口UART，以及同步串口MCBSP、MCASP，练习音频采集和播放实验。
6.DSP算法实验1（1学时）
掌握FFT运算的原理，学会在开发环境CCS下开发FFT运算程序，并利用断点、
WatchWindow、单步调试、ViewGragh等调试方法进行程序运行分析。
7.DSP算法实验2（1学时）
掌握自适应滤波运算的原理，学会在开发环境CCS下开发滤波运算程序，并利用断点、WatchWindow、单步调试、ViewGragh等调试方法进行程序运行分析。
8.图像采集与播放实验（1学时）
掌握图像采集与播放的原理，学会在开发环境CCS下开发图像处理的程序。
9.图像几何变换实验（1学时）
掌握图像几何变换的原理，学会在开发环境CCS下开发图像缩放的程序。
10.图像增强实验（1学时）
掌握图像增强的原理，学会在开发环境CCS下开发图像滤波的程序。
11.图像边缘检测实验（1学时）
掌握图像边缘检测的原理，学会在开发环境CCS下开发图像滤波的程序。
12.综合实验（6学时）
各组建立与视频编解码相关或者与视频检测相关的DSP工程。
四、与其它课程的联系
先修课程：
程序设计基础、数字电路与硬件描述语言、计算机组成原理。
后续课程：
无
五、教学组织
本课程教学实施过程中将采用如下教学方法和教学手段：
（1）多媒体教学；
（2）小班化教学；（3）案例法教学；（4）讨论课及课堂演讲；
（5）要求自学部分教学内容。
六、学时分配
教 学 内 容
讲课时
数
实验时
数
实践学
时
上机时
数
自学时
数
习题数
讨论时
数
实时数字信号处理、DSPs芯片
3
0
0
0
2
利用CCS开发简单DSP程序
3
0
0
1
EMIF接口及定时器
2
1
3
1
EDMA接口
2
1
3
1
PWM接口
2
1
3
1
同步和异步串口
2
1
3
1
FFT算法程序的设计与分析
2
1
3
1
滤波算法程序的设计与分析
2
1
3
1
图像采集与播放
2
1
3
1
图像几何变换的设计与分析
2
1
3
1
图像增强的设计与分析
2
1
3
1
图像边缘检测的设计与分析
2
1
3
1
综合实验需求分析和设计
3
0
0
0
3
综合实验开发
0
6
0
0
3
综合实验验收
3
0
0
0
3
合 计
32
16
30
11
11
总 计
48学时+30自学学时
七、考核方式
本课程为考查课程。
期末总成绩由平时成绩以及综合性实验成绩按一定比例组成，平时成绩占比例60%，综合性实验成绩占比例40%，总成绩满分100分。
平时成绩包括以下3个部分：
（1）课堂考勤：
10分
（2）实验报告：
10分
（3）随堂测试：
40分，随堂测试包括每人每次实验随堂检查的情况。
综合性实验成绩包括以下3个部分：
（1）课堂演讲讨论：
10分
（2）综合性程序：
20分
（3）需求分析、详细设计和测试报告：
10分
八、教材与参考书
主要参考书：
1.DSPs原理及应用教程，薛雷、张金艺等，清华大学出版社，2007。
2.高速数字信号处理器结构与系统，高梅国等，清华大学出版社，2009。
3.DSP芯片的原理与开发应用（第4版），张雄伟等，电子工业出版社，2009
4.达芬奇技术：
数字图像/视频信号处理新平台，彭启琮，电子工业出版社，2008。
5.DSP原理及其C编程开发技术，（美）RulphChassaing著，电子工业出版社，2005。
6.TMS320DM642DSP应用系统设计与开发，王跃宗等，人民邮电出版社，2009。
7.TMS320C6000系列DSPs原理与应用，李方慧等，电子工业出版社，2005。
九、说明
本大纲于2015年10月制定，首次使用时间为2016年9月。
每学期授课之后可增补和
删改。
执笔人：
张桦审核人：
冯建文
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