浅谈《TMS320C54x DSP结构原理及应用》课程理论教学与实践

范海健

摘要《TMS320C54x DSP结构、原理及应用》课程具有综合性强、实用性强、工程性强的特点。随着该课程在高职高专院校工科电类专业,特别是通信、信息类专业的普遍开设,探讨与高职高专学生相适应的DSP课程教学内容、教学方法、实验实训环节实施、考核形式等方面具有较普遍的意义。

关键词教学改革DSP 教考分离

中图分类号:G423文献标识码:A

《TMS320C54x DSP结构、原理及应用》是一门难度系数高、实践性强的课程,通常在研究生阶段或本科高年级阶段作为通信、电子信息类的专业课来开设。随着DSP技术的不断发展,DSP芯片的开发套件价格不断下降,以及研究DSP芯片开发的高校教师人数的不断增多,近几年该门课程在高职专科高年级阶段也得以广泛开设,这对进一步完善电子信息类专业高职学生的知识体系很有帮助。作为通信、信息类专业核心课程之一,《TMS320C54x DSP结构、原理及应用》课程在培养高素质复合技能型人才的知识体系中占据着相当重要的地位。本课程以前只为本科高年级或研究生阶段的学生开设,针对该层次的教学方式方法并不一定适合于高职高专层次的学生,而且传统的DSP教材编制与教学方法均建立在本科或研究生层次学生专业基础比较完善的基础之上,如果生搬硬套研究生或本科教学的模式,高职院校学生在学习的时候就普遍感觉有难度。本人通过两学期DSP教学的实践经历,对DSP教学过程中出现的问题有了一定了解,结合几年单片机教学的经验提出自己一些关于DSP教学方面的认识。

1普及DSP技术常识,培养学习兴趣

DSP器件的应用主要是在数据通信、海量存储、汽车电子及消费类的音频和视频产品上,因此DSP器件的主要优势就在语音、图像等高数据量信息的算法处理与计算上,这对专业基础比较薄弱的高职学生的逻辑能力和思维灵活性提出了相对较高的要求。但在初高中、甚至是高校现行的相关教材中能体现DSP芯片相关知识的章节与篇幅又比较少,学生在未接触本门课程前关于DSP的概念也知之甚少,同时很多学生对DSP这门技术的学习需求及该技术的市场前景认识不足。因此必须在讲解这门课之前普及DSP技术常识,提高学习兴趣,因为学生学习兴趣的高低直接影响后续的学习效果。鉴于此,有条件的学校可以让教师带学生参观通信类、消费类电子产品的研发部门,来提高学生对产品开发的兴趣,或者也可在课堂上拆解具有DSP芯片的手机或硬盘来使学生获得关于DSP芯片的感性认识,也可以通过播放科技短片的形式来普及DSP的应用领域,这比纯粹照本宣科的介绍要深刻得多,更具感召力。

2调整DSP教学内容,化烦为简

DSP教学内容主要建立在计算机体系结构、信号处理、汇编语言与C语言基础之上。虽然DSP芯片的应用领域跟单片机有所不同,但它们之间也有很多必然的联系,如果学生学习过《单片机原理与应用》课程,那学习DSP技术就更能得心应手。在传统的DSP教学中,均是以DSP内核结构为主线,先讲DSP芯片的硬件结构,接着介绍指令和软件编程,然后介绍开发环境的使用,各种外围器件的应用和DSP系统的扩展,最后再讲一些系统应用的实例。按照此种教学结构,高职学生普遍感到难以接受。因此,对DSP芯片的教学内容必须进行必要的调整与更新。鉴于学生已经学习过计算机体系结构、 单片机原理等课程,学生对微处理器结构与芯片开发的大致过程已有所认识,因此调整后的DSP课程内容可采用以课题驱动的模式来进行,而并不拘泥于DSP本科教材中所涉及的每个知识点的讲解。学生可以通过多个不同侧重点的课题的练习来不断完善对DSP芯片硬件结构与指令系统的理解。

3调整教学组织方式,提倡比较式教学

由于学生已经学习过《单片机原理与应用》,当再次学习DSP芯片技术时,难免会将单片机的内部结构与DSP芯片的内部结构,单片机的程序架构与DSP芯片的软件架构,以及各自的汇编语言相混淆起来。因此当教师讲解DSP芯片知识点的时候,可将单片机的相关知识点与其作比较,加深学生对知识点的理解。例如在讲解DSP芯片堆栈的使用时,由于DSP 系统堆栈与单片机系统堆栈既有联系,又有区别,如果教师在讲解时能详细分析两者的相同点与不同点,并在实验室演示堆栈压栈与出栈的指针变化,这对学生理解堆栈的使用是很有帮助的。

4压缩理论教学学时,增加实践性教学学时

以课题驱动为导向学习DSP技术,并不是完全放弃DSP的理论学习,而是不以理论教学为纲。对学生来讲,理论教学的目的是最终的实践应用,压缩理论学时,增加实践学时也顺应了高职高专教育所要求的强化学生实践动手能力的培养思路。由于DSP课程所涉及的内部结构图、电原理图、寄存器内部配置、程序内容多而复杂,通过黑板绘制电路图、板书程序的方式并不合适,既浪费时间,也难以分析清楚。通过PPT与黑板板书相结合是比较理想的方式,这样既(下转第18页)(上接第14页)提高了讲解的效率,也压缩了理论讲解的时间。对于实践环节主要分几个部分:学生接到课题以后,以小组的形式对课题内容进行分析,分析课题中所涉及的硬件原理图的组成,例如电源电路、晶振电路、复位电路、抗干扰电路、外围接口电路等设计方法。所涉及的各个知识点,每组同学都可通过讨论一起解决。同时要求学生用所学的Protel99se软件绘制出电路原理图,生成PCB板。由于课堂时间有限,可让学生在课余时间完成原理图和PCB板的绘制,可作为课题考核的一部分。软件的实现通常先由教师提供实验例程的书面材料,学生在DSP芯片集成开发环境CCS软件中完成实验例程的录入与调试。课题完成的时间可限定在1至2周,在这期间教师对学生实验过程中的重点、难点、关键点、及学生操作过程中存在的问题进行实时讲解,特别是学生在调试过程中碰到的问题,教师必须要为其提供解决思路。通过若干个课题的实践以后,可增加学生练习的难度,要求学生在实验任务电路和程序的基础上,进行适当修改,培养其独立进行电路和程序的设计能力。课程中所有的课题可在实验室的硬件开发板上实现。有条件的话可买芯片焊接,并将任务程序下载到芯片中,实现程序功能,这一部分可作为课程的后续环节,即课程设计来完成。这样会给学生一种成就感,从而进一步提高学生的自信心与学习兴趣。

5改革考核方式,以实践为主

工科类专业课程的考核形式通常是以理论考试为主,形式相对单一,考题侧重于记忆,例如分析指令执行的结果、回答芯片内部某个结构模块的作用、编写一段简单的程序,有的学生考试成绩比较高,但却不会熟练调试一个程序,高分低能的现象由此出现。《TMS320C54x DSP结构、原理及应用》课程的考核主要是对课程理论知识、软硬件分析能力、编程能力、软硬件调试能力的考核。因此, DSP课程的考核方式的改革必然要促使教学内容与教学方式的改变。考核的方式方法和考核的内容将直接影响教学过程的实施,关系到教师如何教和学生如何学。比如在平时课题练习时就要加强对学生进行考核, 考核时可以以小组为单位,根据小组内成员分工的不同,对每位成员的考核的内容有所侧重,考核内容可包括原理图分析、原理图绘制、CCS软件使用、现场调试实验结果等,教师根据课题完成的先后顺序,学生回答的准确性和操作的熟练程度给每位学生现场评分。通过一次次课题考核可增强学生被考核的意识,增加学生的学习压力,培养学生在压力下学习并解决问题的能力,进而提高自身的实践和应用能力。在课程考核体系中,考核可包括三个方面:理论知识的考核,考核可采取开卷的形式,占总成绩的30%,理论知识的考核可采用“试题库”的形式,由多位任课教师根据教学大纲集体编制出“DSP试题库”,实现教考分离;平时课题完成情况的考核,占总成绩的50%;课后作业、课题研究时表现积极性的考核,占总成绩的20%。最终的考核成绩将综合反映出该学生掌握DSP技术的效果。

DSP技术的发展日新月异,教师教授学生的过程同样也是自己发现新问题,解决新问题的过程。教学的方式方法也在教师教授的过程中得以改进,以进一步适应高职高专学生的学习心理,从而提高学生对DSP课程的学习兴趣,调动学生学习积极性,最终提高教学效果。

参考文献

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