6013A708DSP技术及应用
发布日期：2019-04-15 （点击次数：）
DSP技术及应用课程教学大纲
课程名称： |
DSP技术及应用 |
课程模块编码： |
6013A708 |
总学时数： |
32 |
课内实践学时数： |
6 |
学 分： |
2.0 |
开课单位： |
电信学院 |
先修课程： |
单片微机原理及应用，电机学，自动控制原理 |
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适用专业： |
电气工程及其自动化 |
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一、课程性质、目的和任务
《DSP技术及应用》课程是电气工程及其自动化专业学生的任选课程之一，是一门理论与应用相结合、实践性很强的课程。通过本课程学习，使学生能较系统地掌握DSP硬件概况、内部资源与结构、外部控制电路设计等的基本知识、原理和方法，初步具备利用DSP进行电机控制或其它控制电路的设计能力，为今后工作中进行复杂DSP控制系统设计打下基础。
本课程的任务是：通过本课程教学使学生掌握DSP工作原理、TMS320C28X系列DSP芯片的基本结构、片内外设、汇编语言、C语言程序设计、CCS开发环境及其使用方法、常用数字信号处理算法的DSP实现及其各种系统中的实际应用等。为学生从事后续的课程设计、毕业设计以及DSP开发产品工作奠定技术基础。主要支撑毕业要求1.2、3.1、4.2、4.3、5.2达成。
通过本课程的学习，达到以下培养目的：
1、工程知识
在硬件上掌握DSP的硬件结构、各部件工作原理；在软件上掌握DSP的指令系统、程序设计。
2、设计/开发解决方案
能够使用TMS320C28xx系列DSP芯片独立设计简单的应用系统。
3、研究
能够针对设计开发活动中的未知问题自主选择实验或调试手段和内容，并根据实验现象或调试结果修改完善任务解决方案。
4、使用现代工具
熟练应用DSP开发工具CCS进行控制程序调试。
表1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑
毕业要求指标点 |
课程目标 |
1.2掌握专业基础知识，并能将其用于电气工程领域相关工程问题的推演和分析，得出有意义的结果。 |
课程目标1：工程知识 在硬件上掌握DSP的硬件结构、各部件工作原理；在软件上掌握DSP的指令系统、程序设计。 |
2.2能够运用工程科学的基本原理，对电气工程领域的工程实际问题进行识别和准确表达，以满足电气运行维护、工程设计的需要。 |
课程目标2：问题分析 熟练应用DSP开发工具CCS进行控制程序调试。 |
3.1能够综合运用所掌握的专业知识、技术手段和开发工具，设计满足特定需求的产品或系统。 |
课程目标3：设计/开发解决方案 能够使用TMS320C28xx系列DSP芯片独立设计简单的应用系统。 |
4.2能够运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。 4.3能够对实验结果进行合理分析、解释，通过信息综合得出合理有效的结论，完善解决方案，并反馈到工程设计和实践中。 |
课程目标4：研究 能够针对设计开发活动中的未知问题自主选择实验或调试手段和内容，并根据实验现象或调试结果修改完善任务解决方案。 |
二、教学内容及教学基本要求
第一章 DSP概述
1、教学要求
了解DSP器件的特点、种类、应用领域、技术现状和发展趋势，理解本课程的性质、任务、基本内容和要求，了解TMS320C28x系列DSP内部存储器映射图，了解TMS320C28x系列DSP外设存储器映射图，了解TMS320C28x系列DSP引脚功能，掌握常用内外部存储器的空间地址区间，掌握常用引脚的使用方法，了解I/O空间地址映射图。
2、教学内容
第一节 TMS320C28x系列DSP概况
知识要点：了解DSP器件的特点、种类、应用领域、技术现状和发展趋势，理解本课程的性质、任务、基本内容和要求；了解当前主要的DSP产品及性能。
第二节TMS320C28x系列DSP CPU控制器的功能结构图
知识要点：了解TMS320C28xDSP的CPU封装形式和应用领域，掌握TMS320C28xDSP的CPU控制器功能结构划分。
第三节 存储器映射和I/O空间
知识要点：了解TMS320C28x系列DSP内部存储器映射图，了解TMS320C28x系列DSP外设存储器映射图，了解TMS320C28x系列DSP引脚功能，掌握常用内外部存储器的空间地址区间，掌握常用引脚的使用方法，了解I/O空间地址映射图。
第四节 TMS320C28x系列DSP内部资源
知识要点：了解TMS320C28x系列DSP的CPU内部功能模块，了解系统配置和中断的概念，理解系统配置寄存器的性质，掌握中断优先级和中断向量表，掌握外设终端扩展，了解可屏蔽与不可屏蔽中断，了解各种中断寄存器配置，了解程序控制。
3、本章重点、难点
本章重点：DSP器件的特点、种类、应用领域、技术现状和发展趋势。
本章难点：TMS320C28x系列DSP内部存储器映射图，了解TMS320C28x系列DSP外设存储器映射图、TMS320C28x系列DSP引脚功能。
4、本章学时数
本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)0学时。
第二章 DSP硬件结构
1、教学要求
了解数字量I/O端口，掌握数字量I/O端口寄存器的配置，掌握I/O端口应用，掌握时间管理各种寄存器的合理配置，了解自动排序器的工作原理，了解模数转换时钟预定标，理解校准模式，掌握ADC模块寄存器的配置，了解ADC转换时钟周期。
2、教学内容
第一节 数字量I/O模块
知识要点：了解数字量I/O端口，掌握数字量I/O端口寄存器的配置，掌握I/O端口应用。。
第二节 事件管理模块
知识要点：理解事件管理模块的功能，掌握时间管理各种寄存器的合理配置，掌握通用定时器、比较单元、脉宽调制电路等控制寄存器的配置与使用，理解捕获单、正交编码脉冲等控制寄存器的配置与使用。
第三节 串行外设与串行通信
知识要点：了解串行外设接口操作，掌握串行外设接口控制寄存器配置，了解串行通信异步通信模式，掌握串行通信接口控制寄存器配置。
第四节 模数转换模块
知识要点：了解自动排序器的工作原理，了解模数转换时钟预定标，理解校准模式，掌握ADC模块寄存器的配置，了解ADC转换时钟周期。
第五节 CAN控制器模块
知识要点：掌握CAN控制器寄存器的配置，掌握CAN控制器的操作，了解CAN控制器邮箱。
3、本章重点、难点
本章重点：解串行外设接口操作、串行外设接口控制寄存器配置，了解串行通信异步通信模式，掌握串行通信接口控制寄存器配置。
本章难点：CAN控制器寄存器的配置，掌握CAN控制器的操作，了解CAN控制器邮箱。
4、本章学时数
本章教学时数：12学时，其中讲课10学时，实验(课内实践、上机)2学时。
第三章 DSP软件体系
1、教学要求
掌握指令系统助记符，理解伪指令的作用和宏指令作用，理解命令控制文件和连接器伪指令，掌握汇编语言格式和汇编语言编程方法。
2、教学内容
第一节 寻址方式
知识要点：了解基本的存储器寻址方式，掌握常用寻址指令，理解寻址指令对寄存器的影响。
第二节 指令集
知识要点：掌握指令系统助记符，理解伪指令的作用和宏指令作用，理解命令控制文件和连接器伪指令，掌握汇编语言格式和汇编语言编程方法。
第三节 典型指令说明
知识要点：了解程序基本结构，掌握汇编语言编程的方法，掌握典型指令的使用。
3、本章重点、难点
本章重点：指令系统助记符，理解伪指令的作用和宏指令作用。
本章难点：命令控制文件和连接器伪指令，汇编语言格式和汇编语言编程方法。
4、本章学时数
本章教学时数：4学时，其中讲课4学时，实验(课内实践、上机)0学时。
第四章 DSP开发系统
1、教学要求
了解开发流程和开发工具，了解软件开发工具和软件仿真器，掌握软件开发平台CCS的使用，掌握硬件开发工具、XDS510仿真器的使用。了解汇编语言、C语言工具的使用，理解头文件和命令文件的作用，掌握系统集成与测试工具。
2、教学内容
第一节 CCS集成环境安装
知识要点：了解开发流程和开发工具，了解软件开发工具和软件仿真器，掌握软件开发平台CCS的使用，掌握硬件开发工具、XDS510仿真器的使用。了解汇编语言、C语言工具的使用。
第二节 实验开发系统
知识要点：理解头文件和命令文件的作用，掌握系统集成与测试工具（包括软件仿真器、DSP入门套件、评估模块和硬件仿真器）的使用，掌握利用CCS调试程序及软件仿真器的使用，掌握可视化调试工具的使用。
3、本章重点、难点
本章重点：软件开发工具和软件仿真器、汇编语言、C语言工具的使用，理解头文件和命令文件的作用。
本章难点：系统集成与测试工具。
4、本章学时数
本章教学时数：4学时，其中讲课2学时，实验(课内实践、上机)2学时。
第五章 DSP应用系统设计基础
1、教学要求
了解应用系统的硬件配置、应用系统设计过程、软硬件调试与程序设计的基本要素，了解直流电动机的DSP控制，了解步进电动机的DSP控制。
2、教学内容
第一节 程序设计基本要求
知识要点：了解应用系统的硬件配置、应用系统设计过程、软硬件调试与程序设计的基本要素。
第二节 应用系统设计举例
知识要点：了解直流电动机的DSP控制，了解步进电动机的DSP控制，了解交流异步电动机的DSP控制（PWM和矢量），了解永磁同步电动机的DSP控制，了解无刷直流电动机的DSP控制。
3、本章重点、难点
本章重点：应用系统的硬件配置、应用系统设计过程。
本章难点：步进电动机的DSP控制、无刷直流电动机的DSP控制。
4、本章学时数
本章教学时数：8学时，其中讲课6学时，实验(课内实践、上机)2学时。
三、课内实践环节教学安排及要求
序号 |
实验（实践、上机）项目名称 |
项目目的及基本要求 |
学时 |
实验类型 |
备注 |
1 |
拨码开关、指示灯控制实验 |
了解外部存储空间的扩展。了解拨码开关、指示灯扩展原理。掌握在C语言中使用扩展的控制寄存器的方法。 |
2 |
验证性 |
必修 |
2 |
I/O端口实验 |
掌握DSP输入输出端口的使用，掌握程序设计及相应的硬件连接 |
2 |
验证性 |
必修 |
3 |
直流电机控制实验 |
了解直流电机调速的特点；掌握使用数字控制电机运转方向及转速；理解电机调速系统PID控制器参数整定方法，掌握通用I/O管脚的控制方法，产生不同占空比的PWM信号，掌握直流电机的控制原理和控制方法。 |
2 |
验证性 |
必修 |
注：实验类型是指验证性、综合性、设计性，上机、课内实践等项目不需填写本项内容。
四、教学手段、方法建议
建议本课程采用小组合作的教学策略，以鼓励创新思维、活跃气氛，有效调动学生的学习积极性。
建议本课程在第2-4章的某些小节的教学中运用多媒体教学手段，增加学生的学习兴趣，使学生易于理解掌握所授知识。
五、课程考核方式及要求
1．考核方式：考试（）；考查（√）
2．成绩评定：
计分制：百分制（）；五级分制（√）；两级分制（）
总评成绩构成：平时考核（40）％；结课考核（60）％
平时成绩构成：考勤考纪（40）％；习题作业（30）％；其他（30）％
六、建议教材及参考资料
建议教材：
《TMS320F2812 DSP原理及其在运动控制系统中的应用》，谢青红，张筱荔编著，电子工业出版社，2009年版
参考资料：
1．《TMS320F2812 DSP原理与应用实例》，三恒星科技编著，电子工业出版社，2009年版
2．《TMS320F2812 DSP原理与应用技术（第2版）》，王忠勇等编著，电子工业出版社，2012年版
七、大纲说明
本教学大纲是根据《辽宁科技学院课程教学大纲管理办法》的要求而编制，教学大纲仅作为指导和参考，而不作为约束教师的法规，要鼓励教师进行教学改革，教师可以根据课程的特点，针对学生的情况，对内容进行补充和修改。
执 笔 人：樊爱龙
参加研讨人员：周璐、孙娜、关大陆
审 核 人：关大陆
审 批 人：赵双元