《DSP技术》课程教学大纲 课程名称：DSP技术 课程代码：TELE3014 英文名称：DSP Technology and Application 课程性质：大类专业教学课程 学分/学时：2.5/（30课时+18实验) 开课学期：第6学期 适用专业：电子信息类专业 先修课程：数字信号处理、数字系统与逻辑设计、C语言程序设计 后续课程：毕业设计 开课单位：电子信息学院 课程负责人：胡剑凌 大纲执笔人：曹洪龙 大纲审核人：胡剑凌 一、 课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明 学生需掌握知识与能力及其应达到的水平) 课程性质：DP技术是通信工程专业、信息工程专业、电子信息工程专业、微电子专业和电 子科学与技术专业一门重要的专业课程，是深化通信工程专业主干核心课“数字信号处理”课 程知识理解和运用的重要后续课程。本课程是一门实践性很强的课程，主要课程以理论教学 为基础以实验教学为辅的配置方式，培养学生DSP技术方面的软硬件设计能力，并通过该课 程的学习扩大学生知识面，为今后的研究和技术工作打下坚实的基础。 教学目标：DSP技术是讲授利用TTMS320C66xDSP实现实时数字信号处理的软硬件设计技 术的课程，主要通过理论学习、实验、综合设计等环节，使学生了解DSP芯片的发展状况和 应用领域，掌握DSP技术的硬件设计、软件设计和系统综合设计能力，培养学生利用DSP分 析和解决实时数字信号处理的能力，为今后从事数字信号处理方面的应用与研究打下基础。 本课程的具体教学目标如下： 1、掌握DSP技术的基础知识，掌握数字信号处理系统框架，学习TI TMS320C66xDSP的CPU 架构和指令、片上设备与应用，学习DSP系统硬件平台的分析和设计方法。【1-2】 2、学习T1TMS320C66xDSP的软件开发技术，掌握利用C语言设计DSP程序的方法和优化 技术以及基于SYS/B1OS的DSP软件开发技术。【1-2】 3、学习CCS集成开发环境使用方法，学习实验开发平台的配置方法，掌握利用CCS和实验 开发平台设计、调试和分析DSP程序的方法，并进行设计优化。【5-2】 4、学习DSP硬件平台设计技术，掌握DSP最小系统硬件和外设电路设计，并能够综合运用 DSP软件和硬件设计技术解决实时数字信号处理的工程问题，并能够根据需求设计基于 DSP的嵌入式系统的解决方案。【3-1】
《DSP 技术》课程教学大纲 课程名称：DSP 技术 课程代码：TELE3014 英文名称：DSP Technology and Application 课程性质：大类专业教学课程 学分/学时：2.5/（30 课时+18 实验） 开课学期：第 6 学期 适用专业：电子信息类专业 先修课程：数字信号处理、数字系统与逻辑设计、C 语言程序设计 后续课程：毕业设计 开课单位：电子信息学院 课程负责人：胡剑凌 大纲执笔人：曹洪龙 大纲审核人：胡剑凌 一、 课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明 学生需掌握知识与能力及其应达到的水平） 课程性质：DSP 技术是通信工程专业、信息工程专业、电子信息工程专业、微电子专业和电 子科学与技术专业一门重要的专业课程，是深化通信工程专业主干核心课“数字信号处理”课 程知识理解和运用的重要后续课程。本课程是一门实践性很强的课程，主要课程以理论教学 为基础以实验教学为辅的配置方式，培养学生 DSP 技术方面的软硬件设计能力，并通过该课 程的学习扩大学生知识面，为今后的研究和技术工作打下坚实的基础。 教学目标：DSP 技术是讲授利用 TI TMS320C66x DSP 实现实时数字信号处理的软硬件设计技 术的课程，主要通过理论学习、实验、综合设计等环节，使学生了解 DSP 芯片的发展状况和 应用领域，掌握 DSP 技术的硬件设计、软件设计和系统综合设计能力，培养学生利用 DSP 分 析和解决实时数字信号处理的能力，为今后从事数字信号处理方面的应用与研究打下基础。 本课程的具体教学目标如下： 1、 掌握 DSP 技术的基础知识，掌握数字信号处理系统框架，学习 TI TMS320C66x DSP 的 CPU 架构和指令、片上设备与应用，学习 DSP 系统硬件平台的分析和设计方法。【1-2】 2、 学习 TI TMS320C66x DSP 的软件开发技术，掌握利用 C 语言设计 DSP 程序的方法和优化 技术以及基于 SYS/BIOS 的 DSP 软件开发技术。【1-2】 3、 学习 CCS 集成开发环境使用方法，学习实验开发平台的配置方法，掌握利用 CCS 和实验 开发平台设计、调试和分析 DSP 程序的方法，并进行设计优化。【5-2】 4、 学习 DSP 硬件平台设计技术，掌握 DSP 最小系统硬件和外设电路设计，并能够综合运用 DSP 软件和硬件设计技术解决实时数字信号处理的工程问题，并能够根据需求设计基于 DSP 的嵌入式系统的解决方案。【3-1】
二、 课程目标与毕业要求的对应关系（明确本课程知识与能力重点 符合标准哪几条毕业要求指标点) 毕业要求 指标点 课程目标 1、工程知识 1-2掌握计算机软硬件基础知识，具备对工程 教学目标1,2 问题进行软硬件分析与设计的基本能力： 3、设计开发解决方 31能利用专业知识，根据给定的设计指标， 案 设计电子、通信相关领域的单元或过程： 教学目标4 52能针对复杂工程问题，选择并合理使用软 5、 使用现代工具 教学目标3 硬件设计与仿真平台，并理解其局限性： 三、 课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内 容和要求，指明重点内容和难点内容)（重点内容：★；难点内容：△） 1、绪论（2学时)（支撑课程目标1) 1.1数字信号处理系统的构成 1.2DSP芯片的特点 1.3DSP的发展历程 1.4DSP的应用 令目标及要求： 1)通过绪论的介绍，使得学生掌握DSP的概念、主要特点、发展历程★： 2)了解数字信号处理系统的构成和典型DSP嵌入式应用系统： 令作业内容： 强化数字信号处理系统的基本框架包括的模块以及各个模块的作用 令讨论内容： 以典型视频处理为实例，讨论现在数字信号处理技术对信号处理平台提出了哪些要 求。 令自学拓展： 回顾学过的数字信号处理理论和数字电路相关知识，复习C语言程序设计方法。查 阅定点算法相关知识，理解数据的定标意义和方法。 2、c66xCPU架构和指令（4学时)（支撑课程目标1） 2.1.TMS320C66xDSP介绍 2.2.TMS320C66x CorePac 2.3.CpU数据通道和控制 2.4.指令集系统 2.5.流水线结构 2.6.中断与异常管理 2.7.软件流水循环缓存与CPU权限 令目标及要求： 1)通过TMS320C66xCPU架构与工作原理的介绍，使得学生掌握TMS320C66xCPU 架构和指令，包括CPU CorePac、数据通道和控制、指令集系统和流水线结构等
二、 课程目标与毕业要求的对应关系（明确本课程知识与能力重点 符合标准哪几条毕业要求指标点） 毕业要求 指标点 课程目标 1、工程知识 1-2 掌握计算机软硬件基础知识，具备对工程 问题进行软硬件分析与设计的基本能力； 教学目标 1，2 3、设计/开发解决方 案 3-1 能利用专业知识，根据给定的设计指标， 设计电子、通信相关领域的单元或过程； 教学目标 4 5、使用现代工具 5-2 能针对复杂工程问题，选择并合理使用软 硬件设计与仿真平台，并理解其局限性； 教学目标 3 三、 课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内 容和要求，指明重点内容和难点内容）（重点内容：；难点内容：） 1、 绪论（2 学时）（支撑课程目标 1） 1.1 数字信号处理系统的构成 1.2 DSP 芯片的特点 1.3 DSP 的发展历程 1.4 DSP 的应用 目标及要求： 1） 通过绪论的介绍，使得学生掌握 DSP 的概念、主要特点、发展历程； 2） 了解数字信号处理系统的构成和典型 DSP 嵌入式应用系统； 作业内容： 强化数字信号处理系统的基本框架包括的模块以及各个模块的作用 讨论内容： 以典型视频处理为实例，讨论现在数字信号处理技术对信号处理平台提出了哪些要 求。 自学拓展： 回顾学过的数字信号处理理论和数字电路相关知识，复习 C 语言程序设计方法。查 阅定点算法相关知识，理解数据的定标意义和方法。 2、 C66x CPU 架构和指令（4 学时）（支撑课程目标 1） 2.1. TMS320C66x DSP 介绍 2.2. TMS320C66x CorePac 2.3. CPU 数据通道和控制 2.4. 指令集系统 2.5. 流水线结构 2.6. 中断与异常管理 2.7. 软件流水循环缓存与 CPU 权限 目标及要求： 1） 通过 TMS320C66x CPU 架构与工作原理的介绍，使得学生掌握 TMS320C66x CPU 架构和指令，包括 CPUCorePac、数据通道和控制、指令集系统和流水线结构等
相关知识★： 2)掌握TMS320C66xDSP中断与异常管理△： 3)了解TMS320C66xDSP软件流水循环缓存与CPU权限： 令作业内容： 强化TMS320C66xDsP的特点，并分析其计算能力以及其计算能力的提升因素：强 化TMS320C66 k CorePac和控制寄存器 令讨论内容： 引入中断和异常相关知识，讨论TMS320C66xDSP处理系统事件与CPU中断和异常 输入之间的关系，突出TMS320C66xCPU如何实现中断服务程序的重定位、CPU如 何使能各类中断、检测各类中断以及CPU如何响应中断。 令自学拓展： 回顾学过的数字电路相关知识，查阅TMS320VC6655DSP的数据手册。 3、基于CCs的软件开发初步(3学时)（支撑课程目标2,3） 3.1.CCs7.2.0介绍 3.2.CcS软件开发流程 3.3.CCS调试初步 3.4.简单应用程序开发实例 令目标及要求： 1)通过CCS集成开发环境的学习掌握DSP程序设计的方法★： 2)通过典型DSP程序实例学习DSP程序调试分析方法★： 3)掌握利用时钟剖析工具分析DSP程序的时间复杂度△： 4)掌握UART通信DSP应用程序设计方法 令作业内容： 结合基于CCS的DSP程序设计与调试技术相关知识，强化利用C语言实现数字信号 处理算法的DSP程序设计与应用。 令讨论内容： 引入DSP程序设计与调试概念，讨论如何充分利用cCS提供的调试工具进行数字信 号处理算法的调试与分析，并继续讨论如何实现基于TMS320C6555DSP的UART通 信程序设计。 ◇ 自学拓展： 回顾学过的C语言程序设计相关知识，查阅T1公司提供的利用C语言开发 TMS320VC66xDSP程序的相关文档： 4、C66xDSP程序优化技术(3学时)（支撑课程目标2,3） 4.1.DSP程序优化技术的关键概念 4.2.DSP程序优化流程 4.3.编译选项 4.4.基于编译器反馈信息的优化 4.5.循环优化 ◇目标及要求： 1)通过FHR滤波DSP程序实例学习DSP程序优化方法★： 2)掌握利用CCS编译器优化DSP程序的方法★： 3)结合基于C语言的FHR滤波DSP程序设计，深化掌握基于C语言的DSP程序优 化方法： 作业内容：
相关知识； 2） 掌握 TMS320C66x DSP 中断与异常管理； 3） 了解 TMS320C66x DSP 软件流水循环缓存与 CPU 权限； 作业内容： 强化 TMS320C66x DSP 的特点，并分析其计算能力以及其计算能力的提升因素；强 化 TMS320C66x CorePac 和控制寄存器 讨论内容： 引入中断和异常相关知识，讨论 TMS320C66x DSP 处理系统事件与 CPU 中断和异常 输入之间的关系，突出 TMS320C66x CPU 如何实现中断服务程序的重定位、CPU 如 何使能各类中断、检测各类中断以及 CPU 如何响应中断。 自学拓展： 回顾学过的数字电路相关知识，查阅 TMS320VC6655 DSP 的数据手册。 3、 基于 CCS 的软件开发初步（3 学时）（支撑课程目标 2，3） 3.1. CCS 7.2.0 介绍 3.2. CCS 软件开发流程 3.3. CCS 调试初步 3.4. 简单应用程序开发实例 目标及要求： 1） 通过 CCS 集成开发环境的学习掌握 DSP 程序设计的方法； 2） 通过典型 DSP 程序实例学习 DSP 程序调试分析方法； 3） 掌握利用时钟剖析工具分析 DSP 程序的时间复杂度； 4） 掌握 UART 通信 DSP 应用程序设计方法 作业内容： 结合基于 CCS 的 DSP 程序设计与调试技术相关知识，强化利用 C 语言实现数字信号 处理算法的 DSP 程序设计与应用。 讨论内容： 引入 DSP 程序设计与调试概念，讨论如何充分利用 CCS 提供的调试工具进行数字信 号处理算法的调试与分析，并继续讨论如何实现基于 TMS320C6555 DSP 的 UART 通 信程序设计。 自学拓展： 回顾学过的 C 语言程序设计相关知识，查阅 TI 公司提供的利用 C 语言开发 TMS320VC66x DSP 程序的相关文档。 4、 C66x DSP 程序优化技术（3 学时）（支撑课程目标 2，3） 4.1. DSP 程序优化技术的关键概念 4.2. DSP 程序优化流程 4.3. 编译选项 4.4. 基于编译器反馈信息的优化 4.5. 循环优化 目标及要求： 1） 通过 FIR 滤波 DSP 程序实例学习 DSP 程序优化方法； 2） 掌握利用 CCS 编译器优化 DSP 程序的方法； 3） 结合基于 C 语言的 FIR 滤波 DSP 程序设计，深化掌握基于 C 语言的 DSP 程序优 化方法； 作业内容：
结合FHR滤波的知识，强化DSP程序优化方法的应用。 令讨论内容： 引入DSP程序优化的概念，学习DSP程序优化的关键技术并讨论如何充分CCS对 DSP程序进行优化，并继续讨论利用DSP程序优化方法如何基于C语言设计高效的 数字信号处理算法程序。 ◇自学拓展： 回顾学过的C语言程序设计的相关知识，复习C语言程序设计中的循环优化方法。 5、C66xDSP片上设备与应用(6学时)（支撑课程目标1,4） 5.1.时钟产生逻辑 5.2.外部存储器接▣ 5.3.低速片上设备 5.4.千兆以太网接口 5.5.高速片上设备 5.6.增强的DMA控制器 5.7.DSP代码引导接▣ ◇目标及要求： 1)掌握KeyStone架构DSsP的主要片上外设及其应用方法★： 2)掌握KeyStone设备的代码引导方法★： 3)结合中断处理知识，深化掌握定时器等片上外设相关中断的处理方法△： ◇ 作业内容： 结合KeyStone架构DsP的主要片上外设的知识，强化利用C语言进行基于C66xDSP 片上外设的DSP程序设计，编写数据通信程序，在TMS320VC665实现系统上实现 基于低速片上设备和高速片上设备的数据通信。 女讨论内容： 引入片上设备配置方法，讨论对于AD采样、与其它处理器等实际应用问题如何进 行C66xDSP的片上设备配置方法和程序设计方法。 ◇自学拓展： 回顾学过的C66xDSP的硬件和软件设计方法，复习基于C语言的C66xDSP的片上 设备程序设计、调试和优化方法。 6、C66xDsP系统硬件平台设计(6学时)（支撑课程目标4） 6.1.C6655DSP系统硬件平台设计概述 6.2.电源设计 6.3.时钟设计 6.4.外设电路设计 6.5.电路布局布线实现 女目标及要求： 1)掌握基于TMS320C66xDSP的电源设计和时钟设计★： 2)掌握TMS320C66xDSP外设电路设计方法★△： 3)学习基于C66xDSP系统的电路布局布线： 令作业内容： 结合C66xDSP系统硬件平台设计的知识，强化电源设计、时钟设计和外围电路设计 的相关知识，学习TMS320VC66xDSP实验系统的硬件设计原理图，并在 TMS320VC66xDSP实验系统上实现音频数据采集和回放。 ◇讨论内容：
结合 FIR 滤波的知识，强化 DSP 程序优化方法的应用。 讨论内容： 引入 DSP 程序优化的概念，学习 DSP 程序优化的关键技术并讨论如何充分 CCS 对 DSP 程序进行优化，并继续讨论利用 DSP 程序优化方法如何基于 C 语言设计高效的 数字信号处理算法程序。 自学拓展： 回顾学过的 C 语言程序设计的相关知识，复习 C 语言程序设计中的循环优化方法。 5、 C66x DSP 片上设备与应用（6 学时）（支撑课程目标 1，4） 5.1. 时钟产生逻辑 5.2. 外部存储器接口 5.3. 低速片上设备 5.4. 千兆以太网接口 5.5. 高速片上设备 5.6. 增强的 DMA 控制器 5.7. DSP 代码引导接口 目标及要求： 1） 掌握 KeyStone 架构 DSP 的主要片上外设及其应用方法； 2） 掌握 KeyStone 设备的代码引导方法； 3） 结合中断处理知识，深化掌握定时器等片上外设相关中断的处理方法； 作业内容： 结合 KeyStone 架构 DSP 的主要片上外设的知识，强化利用 C 语言进行基于 C66x DSP 片上外设的 DSP 程序设计，编写数据通信程序，在 TMS320VC665 实现系统上实现 基于低速片上设备和高速片上设备的数据通信。 讨论内容： 引入片上设备配置方法，讨论对于 AD 采样、与其它处理器等实际应用问题如何进 行 C66x DSP 的片上设备配置方法和程序设计方法。 自学拓展： 回顾学过的 C66x DSP 的硬件和软件设计方法，复习基于 C 语言的 C66x DSP 的片上 设备程序设计、调试和优化方法。 6、 C66x DSP 系统硬件平台设计（6 学时）（支撑课程目标 4） 6.1. C6655 DSP 系统硬件平台设计概述 6.2. 电源设计 6.3. 时钟设计 6.4. 外设电路设计 6.5. 电路布局布线实现 目标及要求： 1） 掌握基于 TMS320C66x DSP 的电源设计和时钟设计； 2） 掌握 TMS320C66x DSP 外设电路设计方法； 3） 学习基于 C66x DSP 系统的电路布局布线； 作业内容： 结合 C66x DSP 系统硬件平台设计的知识，强化电源设计、时钟设计和外围电路设计 的相关知识，学习 TMS320VC66x DSP 实验系统的硬件设计原理图， 并 在 TMS320VC66x DSP 实验系统上实现音频数据采集和回放。 讨论内容：
引入DSP最小系统硬件设计理念，讨论如何设计基于DSP的信号采集与分析系统的 硬件系统，如何实现DSP程序的自举。 ☆自学拓展： 回顾DSP软件和硬件设计的相关知识，回顾学过的数字电路相关知识，如何基于 DSP系统实现数字信号处理等处理。 7、基于SYS/B1Os的DSP软件开发(6学时)（支撑课程目标2,3） 7.1.SYS/B1OS基础 7.2.SYS/B1OS工程的配置与构建 7.3.SYS/B1oS的线程模块 7.4.SYs/B10S的线程间同步 7.5.基于SYS/B1Os的应用系统设计 ◇目标及要求： 1)掌握SYS/B1OS工程的配置方法★： 2)掌握SYS/B1OS的多线程模块配置和应用方法： 3)学习基于SYS/B1OS的多线程应用系统设计★： 令作业内容： 结合SYS/BIOs应用的知识，强化学习SYS/BIOS多线程系统工作的DSP程序设计方 法。 令 讨论内容： 引入基于SYS/BIOS软件系统框架设计理念，讨论SYS/BIOs中Hwi、Swi和Task的合 理使用以及多线程间的同步机制、缓冲区设计。 ◇自学拓展： 回顾多线程同步的相关知识，复习乒乓缓冲区等处理方法。 8、实验（18学时)（支撑课程目标1,2,3,4） 实验项目名称 目的要求 学时 实验类 每组 必修/ 号 分配 型 人数 选修 1 DSP程序的调试和 利用C语言编写DSP程序， 3 验证性 1 必修 分析 实现DT或FHR滤波，并 利用FLE1/O、图形分析工 具、Watch窗口、Profiler等 工具对DSP程序进行调试 和分析，分析DFT或FHIR滤 波程序的有效性、空间和 时间占用情况。 2 基于DSPLib的DSP 利用DSPLib编写FFT频谱 3 设计性 1 必修 程序设计 分析、FIR或IIR滤波实验： 3 LED实验 控制LED进行亮灭效果处 3 设计性 1 选修 理；进而控制LED实现跑 马灯等显示效果。 时钟中断实验 利用时钟中断实现LED的 设计性 选修 亮灭控制，并进一步控制 亮灭的时间间隔、占空比 等
引入 DSP 最小系统硬件设计理念，讨论如何设计基于 DSP 的信号采集与分析系统的 硬件系统，如何实现 DSP 程序的自举。 自学拓展： 回顾 DSP 软件和硬件设计的相关知识，回顾学过的数字电路相关知识，如何基于 DSP 系统实现数字信号处理等处理。 7、 基于 SYS/BIOS 的 DSP 软件开发（6 学时）（支撑课程目标 2，3） 7.1. SYS/BIOS 基础 7.2. SYS/BIOS 工程的配置与构建 7.3. SYS/BIOS 的线程模块 7.4. SYS/BIOS 的线程间同步 7.5. 基于 SYS/BIOS 的应用系统设计 目标及要求： 1） 掌握 SYS/BIOS 工程的配置方法； 2） 掌握 SYS/BIOS 的多线程模块配置和应用方法； 3） 学习基于 SYS/BIOS 的多线程应用系统设计； 作业内容： 结合 SYS/BIOS 应用的知识，强化学习 SYS/BIOS 多线程系统工作的 DSP 程序设计方 法。 讨论内容： 引入基于 SYS/BIOS 软件系统框架设计理念，讨论 SYS/BIOS 中 Hwi、Swi 和 Task 的合 理使用以及多线程间的同步机制、缓冲区设计。 自学拓展： 回顾多线程同步的相关知识，复习乒乓缓冲区等处理方法。 8、 实验（18 学时）（支撑课程目标 1，2，3，4） 序 号 实验项目名称 目的要求 学 时 分配 实验类 型 每 组 人数 必修/ 选修 1 DSP 程序的调试和 分析 利用C语言编写DSP程序， 实现 DFT 或 FIR 滤波，并 利用 FILE I/O、图形分析工 具、Watch 窗口、Profiler 等 工具对 DSP 程序进行调试 和分析，分析 DFT 或 FIR 滤 波程序的有效性、空间和 时间占用情况。 3 验证性 1 必修 2 基于 DSPLib 的 DSP 程序设计 利用 DSPLib 编写 FFT 频谱 分析、FIR 或 IIR 滤波实验； 3 设计性 1 必修 3 LED 实验 控制 LED 进行亮灭效果处 理；进而控制 LED 实现跑 马灯等显示效果。 3 设计性 1 选修 4 时钟中断实验 利用时钟中断实现 LED 的 亮灭控制，并进一步控制 亮灭的时间间隔、占空比 等。 3 设计性 1 选修