DSP应用技术课程教学与实践

摘 要：根据DSP应用技术课程特点,对传统教学模式进行探索,提出多角度多层面的教学方法.并以实际教学情况为例,重点探讨在实践环节中采用的多种教学手段,有效激发学生学习的主动性,提高学生的动手能力和创新水平,对培养优秀DSP技术研发人员具有参考价值.

关 键 词：DSP应用技术；教学方法；实践教学；创新能力

中图分类号：G642.0文献标志码：A摇文章编号：1674-9324（2013）30-0242-02

在如今信息社会发展趋势下,培养适应现代进程的数字人才尤为重要,因此本系在多门专业课的基础上开设了“DSP应用技术”课程.DSP可以理解为数字信号处理的理论和方法（DigitalSignalProcessing）,也可以看成是数字信号处理可编程微处理器（DigitalSignalProcessor）的缩写.前者内容已经在课程“数字信号处理”中学习过,而“DSP应用技术”这门课主要指的是后者[1,2].近年来新兴的一些学科,如模式识别、人工智能、神经网络等,都与DSP技术息息相关,DSP技术已成为目前应用广泛、发展迅速的一项前沿技术领域[3].通过多年从事“DSP应用技术”课程的教学,根据该课程特点及学生实践情况,总结重点难点,提出适应现代科技人才培养的DSP课程教学的几点建议.

一、课程特点及教学现状

1.涉及内容多.DSP芯片集成度高,诸多模块内部结构复杂且模块间相互密切关联,每个模块又涉及其控制方法、内部寄存器设置及相应的程序设计,课程信息量较大.目前学时数为32学时,内容包括DSP的硬件结构原理、特殊的指令系统以及软硬件仿真开发等.

2.知识更新快.随着DSP产品的快速更新换代,不断出现新产品、新技术、新应用,因此课程内容也需随着现代技术发展及时更新.另外,各个学校DSP课程由于专业定位不同及选用的DSP芯片不同,教学内容及教材也无法一致,这些都给教学带来一定的挑战.本系根据专业课程设置及学生学习情况,扎扎实实开展DSP教学及课外活动,并经常派教师外出学习交流,开阔眼界,提高教学能力.

3.综合性强.DSP是一门综合性很强的课程,并以计算机原理、单片机技术、数字信号处理等做为前期课程.学习DSP技术要求学生不但要具有较强的硬件设计能力,并能够熟练使用汇编语言、C/C++语言、MATLAB、CCS等相关工具进行算法开发和软件设计[4].另外,进行算法开发还要求学生了解和掌握数字信号处理的理论知识和相关算法,比如有限长、无限长冲激响应滤波器算法,快速傅里叶变换算法等等.

4.实践应用强.该课程的教学目的是使学生掌握DSP的应用技术,这也决定了课程本身更强调实践环节.因此,本系建立了专门的DSP实验室,为学生提供良好的实验环境,培养学生的动手能力和创新能力.实验课程设置为16学时,包括8个由易到难的实验内容：熟悉开发环境CCS；数据存取实验；I/O实验；同步串口实验；定时器实验；FFT算法实验；FIR滤波器算法实验；语音FIR滤波器设计实验.在初步熟悉CCS开发环境的基础上,鼓励学生多做综合性较强的实验,强烈激发其学习兴趣.

二、教学方法探索与实践

1.多角度多层面教学.DSP处理器具有很高的操作灵活性和速度,它具有先进的哈佛结构（一条程序总线、三条数据总线和四条地址总线）、专门硬件逻辑的CPU、高容量的片内存储器、丰富的片内外设和专用的指令集[5].丰富的硬件资源、特殊的指令系统以及汇编程序设计、高级语言编程、开发工具CCS的使用构成了庞大的DSP教学内容,因此本系采用多角度多层面的教学方式,使得学生在有限的课时内充分掌握DSP的关键技术.

多角度包括理论实验相结合角度、学生应试与就业角度、与其他课程内容关联角度等等.多层面包括内容重点难点层面、学生层次分类层面、院系资源教师水平层面等等.多角度多层面权衡利弊,协同发展,使得本系DSP教学工作取得非常好的效果.

2.理论教学中结合实验.在理论教学过程中引入实验内容,课堂上将实验演示作为提高学生学习兴趣的方法,从而使枯燥的理论教学内容更加生动丰富.由于目前市场上的DSP实验箱只注重了课程内容中简单功能的实现,并未注重实验的拓展性与实用性,使得学生单纯为了完成任务而做实验,缺乏学习的主动性.因此在授课过程中,以教师的小型项目为例,贯穿整个教学过程,从头到尾向学生展示讲解DSP技术的实现过程、软硬件设计中排错的方法等,使得学生对课程的学习目的清晰明确,对知识的学习兴趣更加浓厚,并主动尝试去研究开发一些DSP相关作品.

3.鼓励学生参与竞赛科研.为了增强学生在人才市场的竞争能力,提高其综合素质显得尤为重要,尤其是对于电子信息工程专业的学生,应特别注重其实践能力的培养,而DSP正是电子信息领域中必须掌握的技术之一.因此,本系结合实际科研情况,吸纳部分优秀学生走进研究室,让其参加到科研工作中来,并鼓励学生通过学术讲座、技术交流、社会调查、论文写作等方式提高动手能力及培养创新思维.通过以上教学方法的实施,学生研发兴趣显著提高,主动参与各种竞赛及创新型活动,如大学生创新性实验、全国大学生电子设计竞赛、“飞思卡尔杯”全国智能汽车竞赛、“美新杯”大学生物联网创新创业大赛等等,并且每次参赛都能取得可喜的成绩.学生不但凭借创新活动的成绩在毕业时找到理想的工作,更重要的是在大学期间充实了课外时间,养成了勤奋学习的习惯.

4.多元化教学手段.当今网络日益成熟,建立网络教学平台成为我们与学生沟通的另一途径,本系专门开设了DSP技术校内论坛并建立了公共信箱,这样既方便为学生提供与学科相关的技术资料,又增强了学生上网获取信息的意识.实践证明,这种做法收到了很好的效果,学生在学习之余,能够积极地去了解国外科技发展的最新动态,丰富知识,开拓视野.另外,在网络上我们还能够与学生进行在线交流,随时随地与学生沟通,并经常在网络讨论组中针对一些技术问题多人在线讨论,气氛热烈,受益颇深.

三、结束语

本系课程及实验过程中所用芯片为TI公司的TMS320C54X,在一些拓展实验及创新设计时,还用到了教师的个人项目实验资源,这里很感谢每一位教师为学生在DSP技术方面的成长做出的贡献.我们还要继续努力,学习其他学校的先进技术和宝贵经验,使我们培养的DSP人才更加优秀.