《DSP技術》教學大綱課程編號：13230422英文名稱：TechnologyofDigitalSignalProcessors學分：2.0學時：總學時40學時，其中理論24學時，實踐16學時先修課程：模擬電路基礎、數(shù)字電路基礎、程序設計基礎C、單片機原理及應用課程類別：專業(yè)拓展課程授課對象：機器人工程專業(yè)學生教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第5學期一、課程描述和目標本課程為機器人工程專業(yè)學生的專業(yè)拓展課，課程內容主要涉及DSP處理器工作原理、數(shù)字信號處理技術及數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設計。課程以實際工程應用為導向，培養(yǎng)學生運用數(shù)字信號處理技術解決自動化領域，特別是信號處理方向的實際工程問題的能力，以適應行業(yè)的發(fā)展。本課程擬達到的課程目標：課程目標1：能運用DSP基本原理及技術，借助網絡學習資源和文獻資料，分析確定數(shù)字信號處理系統(tǒng)實施過程中的影響因素，比較、分析和總結實施方案；課程目標2：能根據(jù)數(shù)字信號處理系統(tǒng)特定設計需求，完成信號處理系統(tǒng)的感知、控制、驅動、執(zhí)行等單元模塊的軟硬件設計。課程目標3：理解工程師的職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范，并能夠在機器人相關領域的數(shù)字信號處理工程實踐中自覺履行責任。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重2.4能運用相關基本原理，借助文獻研究，分析機器人工程系統(tǒng)實施過程中的影響因素，通過歸納總結獲得有效結論。課程目標1H3.2能夠針對特定需求，完成感知、控制、驅動、執(zhí)行等單元模塊的設計；課程目標2M8.3理解工程師對公眾的安全、健康和福祉，以及環(huán)境保護的社會責任，并能夠在機器人工程相關領域的工程實踐中自覺履行責任。課程目標3M（注：要求課程目標與畢業(yè)要求指標點應是一一對應支撐）三、教學內容、基本要求與學時分配（一）理論序號教學內容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1DSP控制器概述：介紹DSP控制器結構、特點、分類、應用及發(fā)展；介紹DSP系統(tǒng)，對DSP系統(tǒng)的構成、特點及芯片選擇等進行詳細介紹?；疽螅毫私馐裁词菙?shù)字信號處理器；了解DSP的種類和典型DSP系列的特點；掌握DSP基本概念、特點、系統(tǒng)構成及應用領域。重點難點：DSP特征及應用。德育要求：社會責任。2集中講授文獻閱讀1,2,32DSP硬件結構及工作原理：介紹DSP硬件結構，重點對芯片的CPU結構、存儲器結構、時鐘系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)、引腳資源、片上外設等進行討論?；疽螅毫私釪SP內部結構，掌握DSP存儲器、時鐘系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)和片內外設等的基本結構。重點難點：DSP結構特點、存儲系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)。德育要求：熱愛祖國。2集中講授文獻閱讀1,2,33CCS集成開發(fā)環(huán)境：對CCS開發(fā)軟件進行簡要說明，并介紹軟件的安裝及配置。介紹CCS的基本操作，包括CCS的窗口和工具條、文件的編輯、反匯編窗口的使用、存儲器窗口等。介紹CCS工程項目的建立和調試。結合具體實例說明利用CCS調試程序的方法?；疽螅毫私釩CS的安裝、啟動運行，源程序的編輯、仿真、下載、調試方法和步驟，能通過CCS下載編譯通過的DSP工程，進行DSP芯片的單步調試、寄存器觀察、修改等操作。理解編譯過程中各類型文件的功能作用，主要包括CMD(LinkerCommandFiles)文件、GEL文件、*.out文件、*.map文件。重點難點：CCS開發(fā)環(huán)境的使用、各類型文件特征及功能。德育要求：愛崗敬業(yè)。2集中講授1,2,34DSP片上外設技術及應用：介紹DSP片上外設原理及其應用技術，重點介紹GPIO、定時器、PIE、PWM、ADC、DMA、串行通信、EMIF等的工作原理及控制方法。基本要求：掌握DSP的GPIO、定時器、PWM、ADC、DAC、EMIF等片上外設的使用方法。掌握DSP系統(tǒng)軟件開發(fā)流程及調試手段。重點難點：DSP片上外設工作原理及使用方法。德育要求：創(chuàng)新意識。10集中講授1,2,35數(shù)字信號處理基礎算法：介紹通用數(shù)字信號處理算法的基本原理及其DSP實現(xiàn)技術，包括卷積、快速傅立葉變換和FIR數(shù)字濾波器?；疽螅褐攸c理解數(shù)字信號處理技術卷積、快速傅立葉變換FFT及數(shù)字濾波器FIR的基本原理；掌握FFT，F(xiàn)IR程序設計方法。重點難點：FFT、FIR。德育要求：創(chuàng)新意識。4集中講授1,2,36DSP硬件設計：介紹典型DSP系統(tǒng)的硬件架構；介紹DSP最小系統(tǒng)設計方案，主要包括電源電路、晶振電路、復位電路、仿真下載電路?；疽螅豪斫獾湫虳SP系統(tǒng)的硬件框圖；掌握DSP最小系統(tǒng)的硬件設計。重點難點：DSP最小系統(tǒng)設計。德育要求：工匠精神。2集中講授1,2,37典型DSP系統(tǒng)案例：在課堂上通過典型案例講解的方法，系統(tǒng)介紹DSP系統(tǒng)設計的方法、過程以及具體的電路圖和軟件流程圖。同時布置課程項目設計任務，通過完成一個典型DSP系統(tǒng)的設計，撰寫設計報告，達成課程目標。基本要求：了解DSP系統(tǒng)設計的方法、過程以及具體的電路圖和軟件流程圖設計。能夠針對具體任務完成系統(tǒng)方案設計、芯片選型、原理圖設計、程序設計，并通過圖文并茂的方式展示設計過程與設計成果。重點難點：DSP系統(tǒng)的應用設計。德育要求：工匠精神。2集中講授文獻閱讀1,2,3合計24（二）實驗序號實驗項目實驗內容與要求學時類型對應課程目標1CCS開發(fā)環(huán)境搭建熟悉CCS開發(fā)環(huán)境，熟練進行工程新建、編譯、鏈接、調試。要求：必修2驗證2,32人機交互系統(tǒng)設計熟悉GPIO等外設的工作原理及其控制技術，能進行有關人機交互系統(tǒng)的編程設計，如按鍵點亮LED燈、LCD顯示按鍵信息等。4設計2,33電機驅動系統(tǒng)設計熟悉PWM等外設工作原理及其控制技術，能進行有關電機驅動系統(tǒng)的編程設計，如直流電機PID閉環(huán)控制。要求：必修4設計2,34數(shù)字信號處理系統(tǒng)設計熟悉ADC等外設工作原理及其控制技術，數(shù)字信號處理基礎算法（如FFT、FIR），能進行有關數(shù)字信號處理系統(tǒng)的編程設計。要求：必修6綜合2,3合計16注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設計等。四、課程教學方法1．理論學習以集中授課的形式為主，討論為輔，線上線下相結合的方式；2．項目設計以小組形式，課外分散完成，集中答疑，集中評價；3．實驗教學以分組分批形式組織，實驗指導教師實時指導。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內容主要由平時作業(yè)、實驗考核、學習報告、項目設計和期末考試組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占50%，平時作業(yè)成績占10%，實驗考核20%，項目設計成績占20%。備注：期末總成績不能低于50分；低于50分者，其總評成績?yōu)椴患案瘛?.課程目標達成考核與評價序號考核方式課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)1000102實驗考核01010204項目設計5105205期末考試500050課程目標對應分值652015100（二）考核與評價標準1.平時成績考核與評價標準平時作業(yè)根據(jù)作業(yè)題目及評分標注進行打分（百分制）。分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分平時作業(yè)能較好的利用DSP技術知識，分析確定影響因素，完成系統(tǒng)設計，并進行有效分析與總結。能較好的利用DSP技術知識，分析確定影響因素，完成系統(tǒng)設計，但分析與總結能力不足。能完成系統(tǒng)設計，但不具備根據(jù)系統(tǒng)特點進行針對性分析、設計與總結。無法分析DSP系統(tǒng)應用與設計的影響因素，未完成系統(tǒng)設計，分析總結能力不足。2.實驗考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分課程實驗能根據(jù)要求完成實驗任務，并體現(xiàn)出較好的系統(tǒng)分析和設計實現(xiàn)能力，并在實驗過程中踐行工程師規(guī)范和社會責任。能根據(jù)要求完成實驗任務，具有一定的系統(tǒng)分析和設計實現(xiàn)能力，并在實驗過程中踐行工程師規(guī)范和社會責任。能根據(jù)要求完成部分實驗任務，系統(tǒng)分析和設計實現(xiàn)能力較弱，基本踐行工程師規(guī)范和社會責任。無法根據(jù)要求完成部分實驗任務，不具備系統(tǒng)分析和設計實現(xiàn)能力，工程師規(guī)范和社會責任意識較差。3.項目設計考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分項目設計實踐過程：踐行嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：能根據(jù)具體任務要求完成控制系統(tǒng)設計，性能指標完全符合任務要求。項目報告：能借助網絡資源和文獻資料，對項目實施過程進行有效分析和總結。實踐過程：踐行嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：能根據(jù)具體任務要求完成控制系統(tǒng)設計，性能指標基本符合任務要求。項目報告：能借助網絡資源和文獻資料，對項目實施過程進行一定的分析和總結。實踐過程：踐行嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：能根據(jù)具體任務要求基本完成控制系統(tǒng)設計，部分指標達標。項目報告：能借助網絡資源和文獻資料，對項目實施過程有分析和總結。實踐過程：違反嵌入式系統(tǒng)工程師的職業(yè)道德、社會責任和工程規(guī)范。系統(tǒng)性能：大部分性能指標不符合任務要求。項目報告：未對項目實施過程進行分析和總結。4.期末試卷考核與評價標準根據(jù)課程目標及教學內容，設計期末考核試題，綜合檢驗學生對課程相關知識的掌握、綜合應用及解決復雜問題的能力，根據(jù)考試題目設計相應評分標準。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《DSP原理及應用：TMS320F28335架構、功能模塊及程序設計》，清華大學出版設，2018年；2.《DSP原理與應用（第2版）》，劉偉主編，中國工信出版集團，2017年版.3．《DSP技術與應用基礎（第2版）》，俞一彪等主編，北京大學出版社，2014年；（二）參考資料2．《TMS320C674xDSP應用開發(fā)》，汪安民主編，北京航空航天出版社，2012年版；3．《DSP原理與應用教