【分　 类】 教育科学
【关 键 词】 DSP；教学方法；实验教学
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正文：
摘要：本文分析探讨了计算机专业本科“DSP应用开发技术”课程教学目标和特点, 指出在该课程教学中以培养实做开发能力为侧重点, 着重对课程工程应用教学目的和教学手段等方面进行了分析,从分析硬件结构和编程模型结合、合理选择授课内容，精心设计安排实验三方面对教学方法进行探讨，对提高该课程的教学质量做了有益的探索。
 
关键字：DSP；教学方法；实验教学
中图分类号: G642        文献标识码: A
 
随着数字化时代的来临，数字信号处理技术及嵌入式系统技术的飞速发展，DSP应用技术已广泛应用于移动通信、音频视频处理、语音和军事等领域。当今社会对DSP专业人才的需求量也越来越大，对高校培养的懂DSP技术专门人才也提出了更高的要求。我院是以培养应用型人才作为本科教学任务目标的普通本科院校，教学上理论知识以“够用适度”为原则，尽可能提高学生动手实践能力。从2008年修订教学计划后，计算机科学与技术专业开设了“DSP应用开发技术”课程，以满足社会对DSP专业人才的需求。
通常“DSP应用开发技术”课程需要学完“数字电子技术”、“信号与系统”、“单片机原理与应用”、“数字信号处理”课程之后开设，是一门综合性、实践性都很强的专业技术课程。国内从事这门课程教学的一线教师对该课程教学内容和教学中的难点、重点做了很好的思考和总结^[1][2][3]；也对教学手段和教学方法等做了探索和研究 ^[4][5][6]。我校计算机科学与技术专业侧重嵌入式系统应用开发方向，课程中的硬件部分不仅包含DSP芯片本身，还包含相关多种外围电路，软件部分需要用汇编语言或C语言开发。由于DSP主要应用于对各种数字信号进行处理，对于普通本科的计算机专业，受到教学课时限制，与通信技术有关的“信号与系统”、“数字信号处理”等先导课程没有开设，这给“DSP应用开发技术”理论和实验教学带来很大的难度。
为了培养学生的DSP实用开发设计能力，要求对DSP硬件结构和数字信号处理的基本理论有一定了解和掌握，更重要的是掌握初步的DSP软硬件开发技术。理论教学应选择难度适中的教学内容,教学过程中运用多种教学手段，如多媒体、对比等教学方法更加生动地授课，才达到较好的教学效果。培养应用型人才，教学中应更加注重实验教学，突出设计开发与调试优化技能的培养。我们实验教学考虑到DSP器件应用的广泛性和开发入门的难易程度，采用合众达公司的DEC5416实验板及TI公司的CCS 集成开发环境较为合适。实验教学相对理论教学, 更具有直观性、实践性和创新性。本文着重从三个方面对“DSP应用开发技术”理论和实验课程的教学方法进行探讨。
一. 结合DSP结构特点，建立DSP编程模型
对于大部分数字信号处理算法，如各种滤波处理、正反离散傅式变换等，主要是进行相乘及累加运算（简称MAC）以及循环重复操作。为了提高运算速度，DSP硬件结构上做了特殊设计。在介绍DSP内核结构时，将涉及硬件结构的指令和优化编程方法结合起来讲授。使学生了解指令集与硬件平台的关系,了解指令在CPU中的工作原理。例如：介绍乘法累加器时，首先介绍乘法器两个乘数来自两个输入通道，其中一个输入通道包括：累加器A、总线P，C，D，则乘数一可来自累加器A或总线P，C，D；乘数二可来至暂存器、累加器、总线D；乘法器的输出作为MAC累加器的一个输入，而MAC累加器的另一输入连接至累加器A或B。借助硬件支持的单重复、块重复指令，多组数据相乘且同时由累加器进行累加求和，即形如y=的数学运算就会被快速计算完成。从MAC输入结构上看到，两个乘数提供方式有两种：其一由暂存器输入和一个由数据总线取得，其二也可以两个乘数同时由两条数据总线取得。前者对应的乘法指令为：LD *ARx+, T，MPY *ARy+, A，这是单操作数乘法指令。后者对应的乘法指令为：MAC ARx+, ARy+, A是双操作数乘法指令，这里ARx、ARy辅助寄存器，表示由两条数据总线，间接读取数据空间地址单元中数据。显然双操作数指令更为高效。通过这种讲授方式，让同学们了解指令集是适应DSP硬件结构的，程序优化需要针对具体硬件结构。
二.合理选择讲授内容，突出重点和难点
根据“DSP应用开发技术”授课经验，笔者认为课程重点和难点包括DSP的内核结构、多总线结构、内存空间与物理存储器的映射、COFF文件概念和程序设计等。为了发挥DSP快速运算的优势，学会汇编语言编程是必要的；为了提高效率，掌握采用汇编与C/C++混合编程是最佳开发模式。
数字滤波器的实现是课程重点内容，在讲授FIR滤波器时,计算机专业的学生没有学过“信号与系统”、“数字信号处理”课程，对信号的频谱和信号由时域到频域的变换概念不清楚，FIR滤波器设计需要应用这方面理论知识。受本课程课时局限，不能全面介绍，让学生了解滤波器基本概念，对滤波器设计不作具体要求；指导感兴趣、学过MATLAB软件的同学，采用窗函数设计法，计算滤波器的系数。计算得到的滤波器系数为后面讲授FIR滤波器的DSP汇编编程实现提供了基础，同时也调动了同学们的学习积极性。
DSP作为实现高速数字运算处理的嵌入式处理器，在芯片的内部结构、外部接口技术、应用系统的设计与单片机以及8086系列处理器差别很大。在教学中讲解各章重点和难点内容时，要围绕和突出高速运行这一特点,合理安排内容讲授前后次序。
三.精心设计实验内容，注重实做技能培养
实验教学对理解和巩固理论教学内容，提高实做能力起着重要作用。我们采用讲练结合的教学方法。在上FIR滤波器实验课时，将两个不同频率的正弦信号叠加，加载到DSP系统的输入端口, 利用DSP对信号进行滤波处理。通过观察实验现象，验证信号处理的基本理论, 加深了对信号滤波处理的理解, 增强了学生分析问题的能力。DSP应用技术课程实验体现了理论教学和实验教学的统一。
DSP应用技术实验要求学生学会CCS集成环境的使用、资源的编程与应用。由于课时较少，仅仅依靠课堂授课是不能学会DSP编程开发的，这就需要学生课下花费大量时间，才能很好掌握DSP编程技能。通过实验课上和课下调试实验程序，查看特殊功能寄存器和存储器数据变化，逐步掌握指令执行过程和编程及优化技术。要做到这一点，首先要调动学生学习这门课的积极性，每次实验课设计好必做实验项目和选做项目以及实验评分标准，鼓励引导同学利用课下时间完成选做项目和实验数据的分析验证。通过不断对内容强化和深入学习，达到更好掌握DSP应用开发课程内容。
四.结束语
随着数字信号处理及嵌入式系统技术的飞速发展，本科生开设“DSP应用技术”门类课程的高校已经越来越多,为进一步提高教学质量, 以适应培养创新型实用技术人才需要, 对这门课程的教学, 从内容到方法上还需要做许多探索和改进。只有结合学生的实际情况不断探索，才能收到良好的教学效果。

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