基于项目驱动的DSP技术及应用课程教学改革

吴勇+杜洋+马金铭+陈亚飞

摘 要：针对DSP技术及应用课程实践性强的特点，在分析教学现状基础上，为了改善教学效果，提高学生的动手实践能力，在教学过程中将理论和实践、软件和硬件有机地结合，通过项目驱动教学法，使学生在参与DSP应用系统设计的过程中对课程有更深刻的认识。

关键词：DSP技术；教学改革；项目驱动

一、引言

数字信号处理器（DSP）是当今嵌入式系统开发的热点之一。随着DSP芯片运算能力与外设功能的大幅度提升，其应用领域日益广泛。美国德州仪器的TMS320F281X系列DSP芯片内集成了高速的DSP内核及大量flash存储器、高速RAM存储器以及面向电机控制的事件管理器、多通道的高速A/D转换模块等，为设计功能复杂的数字控制系统提供了高性能的单芯片解决方案，广泛应用于精密运动控制、数字电源、可再生能源电力线通信、家用电器，医疗设备等领域。

二、课程内容与教学现状

本院选用TI公司C2000系列TMS320F2812作为学习对象，课程要求学生掌握有关DSP硬件、软件及相关片内外设的基本知识。目前，大多数DSP课程的教学顺序基本上都是DSP芯片内部硬件结构、中断系统、片内外设、编程语言、人机接口及应用系统设计，各知识点教学相对独立。而DSP课程的理论性又非常强，即使教师讲解得非常透彻，但是没有实际动手设计系统的过程，学生对理论知识还是无法理解，更不要说应用了。如何才能通过实践理解理论、应用理论，做到理论与实践的完美结合，成为教师迫切需要解决的问题。

三、基于项目的DSP教学改革

1.改革的总体思路。现在大多数高校DSP课程的学时都不多，而课程的理论性很强，在有限的课时内讲解完理论后，根本没有动手设计系统的时间。学生自己不动手设计应用系统，永远也理解不了书本上知识。如果教师在教学过程中能让学生边学边做，按照项目模块安排课程内容，通过具体的项目组织课程讲解，重新组织编排教学内容，合理科学地进行教学内容体系改革，就可以让学生在自己动手完成项目的过程中重新构建相关理论知识，并发展职业能力。

2.理论与实践教学项目化。在理论教学中，不应只是简单介绍芯片的组成结构和工作原理，而是应该把相关的理论知识结合项目进行讲授。在学习阶段，可以让学生做一些简单的项目，但无论项目大小设计中都基本包括项目名称、项目的预期功能、相关理论知识的讲解、硬件电路设计、软件编程及调试、电路板的焊接、软硬件的集成调试等几个方面的工作内容。在项目的设计和调试过程中，学生做到了理论和实际应用的融会贯通，增强了动手能力，为今后就业打下了坚实的基础。

3.课程项目设计与教学案例。在DSP技术及应用教学中，引入项目驱动教学法，根据课程的知识体系设计了一个直流电动机调速系统项目。项目中包括DSP最小系统、人机接口、事件管理器、ADC模块、驱动模块等理论知识和实践技能。项目使用到的元器件有32位F2812DSP芯片、微型直流电动机、驱动模块L298、霍尔传感器、光电编码器等。教师对每一个器件用途進行由浅入深的详细讲解。项目所需要的元器件确定之后，就可以用proteus软件画出硬件设计电路图。依据实际工作的所需画出软件流程图，根据软件流程图，用CCS2000软件进行程序的编写、调试，最终下载到电路板进行软硬件的集成测试。

可以把较大的项目任务按模块进行分解，然后再对学生进行分组，每组中的成员分工进行每个模块的调试，单个模块的测试通过后，再整合成一个调速控制系统，所有成员一起进行集成调试。这样既增强了学生的动手能力，又培养了学生的团队合作精神。

4.考核方式的改革。DSP是一门以应用为主要目标的课程，因此课程考核中也应着重考查学生的综合应用能力和系统设计能力。具体的考核办法如下：在考核时，首先让学生自己选择一个合适的课题或者教师推荐DSP应用系统课题，如果课题较大的话，可以几个学生为一组共同完成系统设计；课题确定下来之后，在规定的时间内，学生要查找资料确定设计方案；方案一旦确定下来，就要着手具体的设计工作，应详细记录设计中遇到的问题解及解决方法，在最终的答辩考核中要进行阐述；作品完成后，小组中各个成员都要整理资料，做出整个开发过程的PPT进行答辩。

四、结束语

把项目驱动教学法引入DSP技术及应用教学中，强调简要介绍芯片原理，着重加强对学生综合应用知识能力的培养，使其在有限时间内既掌握DSP基本原理，又以明确的应用目标为牵引充分锻炼编程开发能力和实际动手能力。

参考文献：

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[2]高海林，钱满意.DSP技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，2009.

[3]梁快.基于工程教育的DSP原理及应用教学改革探索[J].电脑知识与技术2013（7）：1953-1954.

作者简介：吴勇女，辽宁阜新人，讲师，硕士，主要研究方向：运动控制；杜洋、马金铭、陈亚飞，北华大学电气信息工程学院自动化系2014级学生。