DSP芯片原理與應用的教學改革研究與探索

摘 要 隨著DSP技術應用得越來越廣泛，DSP芯片原理與應用已成為本科電子科學與技術專業高年級的一門實踐應用類課程，對該課程的教學改革也刻不容緩。本文在分析了該課程的教學現狀及存在的問題基礎上，從理論、實踐和考核方法上進行了教學改革的研究和探索。通過近三屆的實踐教學表明，該課程教學改革效果良好。

關鍵詞 DSP 教學改革 理論 實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

從2009年起鄭州科技學院電氣工程學院把“DSP芯片原理與應用”課程作為電子科學與技術專業本科生的教學實踐必修課。通過該課程的學習，使學生掌握DSP芯片的組成結構、工作原理、特性，了解DSP技術的應用和發展方向，培養學生綜合運用知識分析與處理數字信號的能力。通過課題組積極探索該課程的教學改革，學生們對DSP技術的理論理解能力和實際應用能力都得到顯著提高。

1 課程現狀及存在的問題

（1）理論內容具有知識面廣、綜合性強的特點。該課程對于很多邊緣學科都有所涉及，多個學科交叉混合，且有一定的規律性和系統性，比如數字信號處理、計算機的組成、微機原理、C語言程序設計等、匯編語言程序設計以及各類算法的實現等多項內容，都需要教師在精講個別知識點的同時，還要注意各知識的繼承銜接問題。

（2）課程內容多，課時少。“DSP芯片原理與應用”一般安排60個教學課時，其中理論教學課時40個，實驗教學課時20個。由于該課程所涵蓋的知識面寬，并有很強的理論性和實踐性，難度比較大，而學生比較缺乏掌握該課程的系統知識和理論知識的能力，僅憑借課上教師的講解，學生很難真正地掌握知識之間的內在聯系，無法達到預期的教學效果。

（3）DSP芯片種類繁多、實用性強，難以兼顧。自1982年出產第一款美國德州儀器公司DSP芯片TMS32010以來，先后有有很多公司生產DSP芯片。而這些芯片無論是硬件結構還是軟件指令都無法通用，甚至同一個公司不同系列的DSP硬件結構和指令都大不相同，如TI公司的C2000、C5000、C6000。

2 改革措施

2.1 理論教學改革

2.1.1 合理選取教學內容

DSP應用技術課程的教學內容的選擇余地較大，結合數字信號處理理論與技術的最新進展，有目的地選擇適合電子科學與技術專業光伏方向學生的教材和輔助教材——劉和平老師的《TMS320LF240xDSP C語言開發應用》、張毅剛老師的《TMS320LF240x系列DSP原理、開發與應用》和張雄偉老師的《DSP芯片的原理與開發應用》等。數據處理性能和數據I/O性能是DSP芯片的兩大重要性能，為實現這些性能，重點講解DSP芯片特殊的硬件結構和軟件，DSP芯片的特點能更好地被學生理解掌握，并將其優勢在實際應用過程中發揮得淋漓盡致。教學內容上，增加了DSP集成開發環境CCS的使用，這對于學生仿真調試DSP程序有很好的幫助。同時，通過某些完整的DSP設計實例，讓學生更加直觀、形象地認識DSP。

2.1.2 比較對比法教學

“DSP芯片原理與應用”這門課的先修課程是“單片機原理”、“微機原理與接口技術”和“C語言程序設計”課程。由于本課程的學時限制，要重點利用這類課程中與DSP技術相似點進行比較對比教學，把DSP與單片機、8088微機的異同點歸納總結出來。其中學生可以自學其相同點，教師重點講解其不同點，這樣學生能從不同角度、不同層次更加深入地了解掌握這些知識點，學生把前后所學知識順利地串聯在一起也有利于減少授課時數。對于簡單的驗證性實驗，教師可以在課堂上講解完本節內容后，利于多媒體教學工（下轉第142頁）（上接第92頁）具進行演示，這就節省了很多教學時間，也有利于學生全面掌握DSP，對其有一個更深層次的理解。

2.2 實踐教學改革

實踐教學是應用型本科人才培養的重要環節，實踐教學的改革是提高人才培養質量的關鍵。學院為加強實驗室建設，購置了DSP實驗平臺，該平臺采用模塊化設計，包括D/A、A/D、串口通信單元、CPLD、數碼管、液晶顯示等資源，不僅可以進行驗證性實驗，還可以開展豐富的設計實驗。

學生們囿于以驗證性為主的傳統實驗，不能突破常規，對學生創造性思維的培養造成阻礙。以學生為中心的實驗教學則能充分調動學生的學習主動性，學生參與設計實驗、分析實驗后，無論是其獨立思考能力還是其創新思維都有顯著提高，因此，實驗內容由基礎性和應用性兩個部分組成。

讓學生真正學會使用DSP實驗平臺是基礎性實驗的最終目的，學生通過對簡單的DSP程序的編寫調試，最后能夠熟練使用CCS集成開發環境和簡單數字信號處理算法的編程實現，并掌握DSP外設的使用，實驗性教學把DSP的基本理論和算法結合在一起，培養學生理論聯系實際的動手操作能力。

2.3 考核方法

課程考核就是考查學生的學習情況。該考核的作用就相當于一個風向標或指揮棒，讓學生了解具體用什么方式、什么方法對其掌握知識的情況進行考查，并給出客觀的評價。應用性強是DSP技術的一個顯著特點。如果還按之前只注重理論考核的方式，就完全背離了當初課程設置的教學目標，不利于展開實驗教學的改革?，F在該課程期末成績評定中，40%是理論考核，40％是實驗考核，并著重突出考核學生的應用、實踐和調試能力。其中實驗考核，學生做設計性實驗的時間為一周，最后要求其在規定的時間內完成相應的實驗內容，并回答相關的問題，評定則以演示內容和答辯情況為依據。而平時理論課上的表現和實驗中的表現則是另外20%的評定依據。該考核的實施說明：這種方法使大多數同學更加重視實驗，學生能夠熟練掌握所學知識。

3 總結

通過近三屆的教學實踐表明， “DSP芯片原理與應用”課程教學改革在一定程度上是可行的和有效的。以DSP為平臺進行畢業設計的本科生呈上升趨勢，如基于DSP的頻譜分析、基于DSP指紋識別系統等。有些同學在全國電子設計大賽中對于DSP處理器的應用，取得了2011年全國電子設計大賽二等獎的佳績。

DSP原理與應用專業課程集專業性和應用性于一體，隨著新型芯片的不斷更新，其功能越來越強大并呈現多元發展，DSP原理與應用的課程內容和教學方法也需要根據實際情況進行改革創新，這對于培養出與時俱進、專業理論知識與實踐水平過硬、創造性思維能力強的的復合型人才有很大裨益。