基于項(xiàng)目驅(qū)動的DSP技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)改革

吳勇+杜洋+馬金銘+陳亞飛

摘 要：針對DSP技術(shù)及應(yīng)用課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，在分析教學(xué)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，為了改善教學(xué)效果，提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力，在教學(xué)過程中將理論和實(shí)踐、軟件和硬件有機(jī)地結(jié)合，通過項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，使學(xué)生在參與DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中對課程有更深刻的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：DSP技術(shù)；教學(xué)改革；項(xiàng)目驅(qū)動

一、引言

數(shù)字信號處理器（DSP）是當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的熱點(diǎn)之一。隨著DSP芯片運(yùn)算能力與外設(shè)功能的大幅度提升，其應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。美國德州儀器的TMS320F281X系列DSP芯片內(nèi)集成了高速的DSP內(nèi)核及大量flash存儲器、高速RAM存儲器以及面向電機(jī)控制的事件管理器、多通道的高速A/D轉(zhuǎn)換模塊等，為設(shè)計(jì)功能復(fù)雜的數(shù)字控制系統(tǒng)提供了高性能的單芯片解決方案，廣泛應(yīng)用于精密運(yùn)動控制、數(shù)字電源、可再生能源電力線通信、家用電器，醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。

二、課程內(nèi)容與教學(xué)現(xiàn)狀

本院選用TI公司C2000系列TMS320F2812作為學(xué)習(xí)對象，課程要求學(xué)生掌握有關(guān)DSP硬件、軟件及相關(guān)片內(nèi)外設(shè)的基本知識。目前，大多數(shù)DSP課程的教學(xué)順序基本上都是DSP芯片內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)、中斷系統(tǒng)、片內(nèi)外設(shè)、編程語言、人機(jī)接口及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，各知識點(diǎn)教學(xué)相對獨(dú)立。而DSP課程的理論性又非常強(qiáng)，即使教師講解得非常透徹，但是沒有實(shí)際動手設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過程，學(xué)生對理論知識還是無法理解，更不要說應(yīng)用了。如何才能通過實(shí)踐理解理論、應(yīng)用理論，做到理論與實(shí)踐的完美結(jié)合，成為教師迫切需要解決的問題。

三、基于項(xiàng)目的DSP教學(xué)改革

1.改革的總體思路。現(xiàn)在大多數(shù)高校DSP課程的學(xué)時都不多，而課程的理論性很強(qiáng)，在有限的課時內(nèi)講解完理論后，根本沒有動手設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時間。學(xué)生自己不動手設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)，永遠(yuǎn)也理解不了書本上知識。如果教師在教學(xué)過程中能讓學(xué)生邊學(xué)邊做，按照項(xiàng)目模塊安排課程內(nèi)容，通過具體的項(xiàng)目組織課程講解，重新組織編排教學(xué)內(nèi)容，合理科學(xué)地進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容體系改革，就可以讓學(xué)生在自己動手完成項(xiàng)目的過程中重新構(gòu)建相關(guān)理論知識，并發(fā)展職業(yè)能力。

2.理論與實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目化。在理論教學(xué)中，不應(yīng)只是簡單介紹芯片的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，而是應(yīng)該把相關(guān)的理論知識結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)行講授。在學(xué)習(xí)階段，可以讓學(xué)生做一些簡單的項(xiàng)目，但無論項(xiàng)目大小設(shè)計(jì)中都基本包括項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目的預(yù)期功能、相關(guān)理論知識的講解、硬件電路設(shè)計(jì)、軟件編程及調(diào)試、電路板的焊接、軟硬件的集成調(diào)試等幾個方面的工作內(nèi)容。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中，學(xué)生做到了理論和實(shí)際應(yīng)用的融會貫通，增強(qiáng)了動手能力，為今后就業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與教學(xué)案例。在DSP技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)中，引入項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，根據(jù)課程的知識體系設(shè)計(jì)了一個直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)項(xiàng)目。項(xiàng)目中包括DSP最小系統(tǒng)、人機(jī)接口、事件管理器、ADC模塊、驅(qū)動模塊等理論知識和實(shí)踐技能。項(xiàng)目使用到的元器件有32位F2812DSP芯片、微型直流電動機(jī)、驅(qū)動模塊L298、霍爾傳感器、光電編碼器等。教師對每一個器件用途進(jìn)行由淺入深的詳細(xì)講解。項(xiàng)目所需要的元器件確定之后，就可以用proteus軟件畫出硬件設(shè)計(jì)電路圖。依據(jù)實(shí)際工作的所需畫出軟件流程圖，根據(jù)軟件流程圖，用CCS2000軟件進(jìn)行程序的編寫、調(diào)試，最終下載到電路板進(jìn)行軟硬件的集成測試。

可以把較大的項(xiàng)目任務(wù)按模塊進(jìn)行分解，然后再對學(xué)生進(jìn)行分組，每組中的成員分工進(jìn)行每個模塊的調(diào)試，單個模塊的測試通過后，再整合成一個調(diào)速控制系統(tǒng)，所有成員一起進(jìn)行集成調(diào)試。這樣既增強(qiáng)了學(xué)生的動手能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

4.考核方式的改革。DSP是一門以應(yīng)用為主要目標(biāo)的課程，因此課程考核中也應(yīng)著重考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。具體的考核辦法如下：在考核時，首先讓學(xué)生自己選擇一個合適的課題或者教師推薦DSP應(yīng)用系統(tǒng)課題，如果課題較大的話，可以幾個學(xué)生為一組共同完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)；課題確定下來之后，在規(guī)定的時間內(nèi)，學(xué)生要查找資料確定設(shè)計(jì)方案；方案一旦確定下來，就要著手具體的設(shè)計(jì)工作，應(yīng)詳細(xì)記錄設(shè)計(jì)中遇到的問題解及解決方法，在最終的答辯考核中要進(jìn)行闡述；作品完成后，小組中各個成員都要整理資料，做出整個開發(fā)過程的PPT進(jìn)行答辯。

四、結(jié)束語

把項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法引入DSP技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)簡要介紹芯片原理，著重加強(qiáng)對學(xué)生綜合應(yīng)用知識能力的培養(yǎng)，使其在有限時間內(nèi)既掌握DSP基本原理，又以明確的應(yīng)用目標(biāo)為牽引充分鍛煉編程開發(fā)能力和實(shí)際動手能力。

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作者簡介：吳勇女，遼寧阜新人，講師，碩士，主要研究方向：運(yùn)動控制；杜洋、馬金銘、陳亞飛，北華大學(xué)電氣信息工程學(xué)院自動化系2014級學(xué)生。