《DSP原理与应用教程》教材的编写思考

张卫宁

(山东大学信息科学与工程学院，山东济南 250100)

随着数字信号处理器技术的应用日趋深入，国内许多高等院校开设了“DSP原理与应用”课程，迫切需要这方面的教材和参考书籍。为此，我们结合多年的授课讲稿、教学及科研经验，并汲取其他院校相关教材的优点［1-3］，编写出版了《DSP原理与应用教程》［4］。该教材至今已经再版4次，并被20多所院校用作教材，获得了良好的教学效果。本文就该教材的编写总结了一些体会供参考。

1 做好编写教材的前期准备工作

编写好一本教材，我们第一个体会便是端正编写教材的指导思想，做好编写前的准备工作。为此我们做了如下工作。

(1)根据“DSP原理与应用”课程的培养目标，首先确定本教材的教学适用对象和范围，使书本的内容更有针对性。本书定位为电子信息、通信、计算机、集成电路、自动化和光电等专业高年级本科生和研究生的教材，也可作为自学参考书或供从事DSP应用的工程技术人员参考。

(2)“DSP原理与应用”课程涵盖的知识面宽，外文参考资料也多。但一本教材的篇幅毕竟有限，应该如何解决篇幅少和内容多的矛盾。我们确定了本教材的基本理论和内容，然后又细分为必须的、重要的、扩展的、参考的和自学的等几个部分。经过精简、归纳、优化和取舍，确定出本教材的结构体系并落实在教材目录上。

(3)根据本教材的定位，确定编写风格。在编写中力求内容全面，多分析，多总结。通过例题、设计实例、习题和思考题，使读者易于接受，便于理解。在编写中尽量采用启发式和讨论式的方法，要避免变成为DSP使用手册或产品说明书。

2 编写教材要与教学改革相结合

(1)在第2章介绍DSP的CPU内核及硬件结构时，结合有关汇编指令讲解。例如，讲介乘加器时结合MAC指令;介绍比较、选择和存储单元时结合CMPS指令;指数编码器则结合EXP指令讲介等。

通过分析例题中汇编指令在硬件平台上的执行情况和信号的流向，使读者形象地了解指令与硬件平台之间的关系，了解指令在CPU中的工作原理，从而使他们加深对CPU硬件和指令功能的理解，为灵活应用打下基础。

(2)通过对DSP汇编指令集的学习，让读者认识到:指令的并行操作、超标量操作、流水线及重复机制操作等，都是DSP中出现的代表了当前嵌入式微处理器发展的新技术和新方向。

(3)通过深入分析公共目标文件格式(COFF)的结构特点，引导学生区分汇编器伪指令与连接器伪指令的不同用途，讨论存储器模型与命令文件之间的关系，搞清楚共享文件(包括头文件、中断向量文件、GEL文件、库文件等)的用途及编写调用方法，学会搭构DSP程序框架。

(4)增加了C54x高级C语言程序设计的内容。在第5章重点讨论了汇编程序和高级C程序之间的接口技术，包括混合编程中的寄存器约定、函数调用规则和标识符约定及C54x C代码优化等方面的内容。

(5)加强了DSP综合应用系统设计的研究，在第9章详细讨论了DSP最小系统设计、C54x外部总线结构、存储器扩展、A/D、D/A与DSP的接口技术以及Bootloader功能的实现等硬件设计的内容，给出了C54x系统设计实例。

3 编写教材要与实践教学相结合

在教学的学时少内容多的情况下，将教材中那些与实践紧密结合的内容放在实验课上讲授，可以取得事半功倍的教学效果。

例如教材第4章DSP定点算法设计的内容可以通过实验三:定点定标运算来讲解和学习。又如，我们将实验十:片内定时器实验中的程序写进了教材第7章定时器的例题中，让读者通过实验来学习C54x的片内定时器。我们在教材的A/D、D/A与DSP的接口技术中，详细介绍了音频CODEC芯片TLV320AIC23B，这是为实验十二:同步串口与A/D转换和实验十三:基于DSP的数字音频处理系统而准备的。

通过开展验证型和自主型实验和教材中的完全汇编、混合编程及C语言编程的内容相结合，将教材中的软件仿真和硬件实验相结合，将多种开发方法产生的执行效果进行对照。

4 采用启发式、讨论式的写作风格

我们力求在有限篇幅内抓住典型问题，讲清思路和方法，启发读者去分析思考，从而更好的理解基本概念。例如在讨论汇编分支程序设计时，分别使用三种不同方法去设计同一个程序，列出对应的三个程序清单，然后指出:“以上三种方法采用了不同的指令和转移条件。其中，方法三的程序最简捷，执行时间最短。由此可见，在汇编程序设计中，选择合适的指令和实现方式，会使程序得以极大优化”。这样抓住几个典型例子去启发学生的思路，能够收到很好的认知效果。

为使读者更易于接受和理解教材的主要内容，我们在编写教材时列举了大量例题和习题。这些例题及习题与基本的主要内容结合十分紧密，针对性比较强，对培养学生的独立思考能力、举一反三及分析问题的能力很有益处。

［1］ 张雄伟，陈亮，徐光辉，DSP芯片的原理与开发应用.第三版［M］，北京;电子工业出版社，2003

［2］ 彭启棕，李玉柏，管庆，DSP技术的发展与应用［M］，北京;高等教育出版社，2002

［3］ 邹彦，唐冬，宁志刚，DSP原理与应用［M］，北京:电子工业出版社，2005

［4］ 张卫宁、栗华、马昕，DSP原理与应用教程［M］，北京;科学出版社，2008