DSP器件及應(yīng)用- 教學(xué)大綱

1、DSP器件及應(yīng)用教學(xué)大綱DSP Device Design & Application課程編碼：12A08240 學(xué)分：2.5 課程類別： 專業(yè)方向課計(jì)劃學(xué)時(shí)：48 其中講課：32 實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`：16 上機(jī)：0適用專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)、通信工程、集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)推薦教材：趙紅怡，DSP技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例（第3版），電子工業(yè)出版社，2012年參考書(shū)目：1. 張衛(wèi)寧等，DSP原理與應(yīng)用教程（第2版），科學(xué)出版社，2015年2. 戴明楨等，TMS320C54x DSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用（第3版），北京航空航天大學(xué)出版社，2015年課程的教學(xué)目的與任務(wù)本課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生在信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處

2、理等理論課程的基礎(chǔ)上掌握數(shù)字信號(hào)處理器件的基本原理和軟件開(kāi)發(fā)方法，為將來(lái)熟練使用各種DSP器件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理算法打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為他們走向社會(huì)進(jìn)行科學(xué)研究及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程的主要任務(wù)是以TMS320C54x為代表的定點(diǎn)DSP器件的軟、硬件設(shè)計(jì)為主線，通過(guò)課堂授課與硬件實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的方式，使學(xué)生能夠掌握DSP器件的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)單的軟硬件應(yīng)用，形成良好的計(jì)算思維能力，為培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，具備良好的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力及創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才奠定基礎(chǔ)。課程的基本要求1、使學(xué)生了解DSP芯片的特點(diǎn)、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用領(lǐng)域；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)TMS320C54

3、x DSP芯片的硬件結(jié)構(gòu)及軟件體系的講解，掌握TMS320C54x系列DSP芯片的硬件體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)尋址方式、指令系統(tǒng)、軟件程序設(shè)計(jì)、編寫(xiě)。2、通過(guò)課堂講解、討論和學(xué)生課下閱讀、思考，在掌握利用DSP進(jìn)行簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等實(shí)踐應(yīng)用問(wèn)題有一定的設(shè)計(jì)能力。3、要求學(xué)生在學(xué)完本課程后，能運(yùn)用所學(xué)基本理論，獨(dú)立地進(jìn)行系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，具備獨(dú)立解決較為復(fù)雜的實(shí)際工程問(wèn)題的能力。各章節(jié)授課內(nèi)容、教學(xué)方法及學(xué)時(shí)分配建議（含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)）第一章 緒論 建議學(xué)時(shí)：2教學(xué)目的與要求 了解DSP的基本知識(shí)，為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；了解DSP器件的特點(diǎn)、種類、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢(shì)等，了解

4、當(dāng)前主要DSP產(chǎn)品及性能。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 哈佛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容第一節(jié) DSP概述一、數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方法二、各種實(shí)現(xiàn)方法的比較第二節(jié) DSP芯片的特點(diǎn)第三節(jié) DSP芯片的現(xiàn)狀及其應(yīng)用一、DSP芯片的發(fā)展二、DSP芯片的分類三、國(guó)內(nèi)DSP的發(fā)展四、DSP芯片的發(fā)展趨勢(shì)五、DSP的應(yīng)用第二章 TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu) 建議學(xué)時(shí)：4教學(xué)目的與要求 理解DSP芯片的特點(diǎn)；掌握C54xDSP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成框圖及工作原理；掌握內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)、內(nèi)部存儲(chǔ)器的組成及分配。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 總線結(jié)構(gòu)、內(nèi)部存儲(chǔ)器組成及分配。授 課 方 法 以課堂

5、講授及課堂討論為主，課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容第一節(jié) 結(jié)構(gòu)概述一、TMS320C54x DSP的主要特性二、TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)框圖 第二節(jié) 總線結(jié)構(gòu)一、總線數(shù)目與作用二、各種方式所用到的總線第三節(jié) 中央處理器一、運(yùn)算部件二、控制部件第四節(jié) 中央存儲(chǔ)器一、存儲(chǔ)器地址、空間分配二、程序存儲(chǔ)器三、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器四、特殊功能存儲(chǔ)器第五節(jié) 片內(nèi)外圍設(shè)備第六節(jié) 復(fù)位電路一、復(fù)位狀態(tài)二、復(fù)位電路第三章 TMS320C54x指令系統(tǒng) 建議學(xué)時(shí)：4教學(xué)目的與要求 理解TMS320C54x助記符指令的分類及基本功能；掌握TMS320C54x的指令系統(tǒng)方式的分類、功能和指令的表示方法；掌握C54x的流水線

6、技術(shù)原理及流水線沖突分類及解決方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 指令系統(tǒng)尋址方式、流水線技術(shù)原理、沖突及解決方法。授 課 方 法 以課堂講授為主及課堂討論為主，課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容第一節(jié) 尋址方式一、立即數(shù)尋址二、絕對(duì)地址尋址三、累加器尋址四、直接尋址五、間接尋址六、存儲(chǔ)器映射寄存器尋址七、堆棧尋址 第二節(jié) 指令系統(tǒng)一、符號(hào)與意義二、指令系統(tǒng)第三節(jié) 流水線技術(shù)一、流水線技術(shù)二、延遲分支轉(zhuǎn)移的流水線三、條件執(zhí)行指令的流水線四、雙尋址存儲(chǔ)器的流水線沖突五、解決流水線沖突的方法第四章 TMS320C54x應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)過(guò)程 建議學(xué)時(shí)：6教學(xué)目的與要求 了解TMS320C54x軟件開(kāi)發(fā)流程；匯編語(yǔ)言程序的編

7、寫(xiě)、編輯、匯編和鏈接過(guò)程；掌握匯編語(yǔ)言程序的編寫(xiě)規(guī)則，理解匯編程序的運(yùn)行、匯編偽指令、宏定義和宏調(diào)用；理解COFF文件中的段，匯編器對(duì)段的處理，鏈接器對(duì)段的處理及COFF文件中的符號(hào)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) COFF的一般概念；源程序的編輯、匯編、鏈接過(guò)程。授 課 方 法 以課堂講授及課堂討論為主，課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容第一節(jié) DSP應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法一、數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)二、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程第二節(jié) TMS320C54x應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)一、TMS320C54x應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)流程二、TMS320C54x開(kāi)發(fā)工具第三節(jié) 匯編語(yǔ)言程序的編寫(xiě)方法一、匯編語(yǔ)言源程序格式二、匯編語(yǔ)言中的常數(shù)及字符串三、匯

8、編語(yǔ)言程序中的符號(hào)四、匯編源程序中的表達(dá)式第四節(jié) 公共目標(biāo)文件格式一、COFF文件中的段二、匯編器對(duì)段的處理三、鏈接器對(duì)段的處理四、程序重新定位五、程序裝入第五節(jié) 匯編器一、匯編器及其調(diào)用二、匯編器的內(nèi)部函數(shù)三、匯編器偽指令四、列表文件五、交叉引用清單第六節(jié) 鏈接器一、鏈接器及其調(diào)用二、鏈接器命令文件三、目標(biāo)庫(kù)四、MEMORY偽指令及其使用五、SECTIONS偽指令及其使用六、鏈接器應(yīng)用實(shí)例第七節(jié) 匯編源程序的編輯、匯編和鏈接過(guò)程第五章 CCS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 建議學(xué)時(shí)：4教學(xué)目的與要求 了解CCS的安裝及設(shè)置，理解仿真器的使用方法，掌握CCS的基本操作、工程項(xiàng)目的創(chuàng)建、工程項(xiàng)目的調(diào)試和CCS開(kāi)發(fā)

9、軟件的使用。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) CCS工程項(xiàng)目調(diào)試中各種調(diào)試窗口的使用。授 課 方 法 以課堂講授及課堂練習(xí)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)為主，課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容第一節(jié) CCS的安裝及設(shè)置一、系統(tǒng)配置要求二、安裝CCS三、CCS Setup安裝配置程序第二節(jié) CCS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境一、C54x程序的基本結(jié)構(gòu)二、CCS的用戶界面第三節(jié) CCS的基本使用一、創(chuàng)建一個(gè)新工程二、建立并在工程中添加文件三、工程的編譯、鏈接與運(yùn)行第四節(jié) 調(diào)試應(yīng)用程序一、調(diào)試器窗口二、程序調(diào)試的基本操作三、使用斷點(diǎn)和觀察窗口四、CCS對(duì)數(shù)據(jù)文件的處理五、CCS的圖形功能實(shí)驗(yàn)1：Code Composer Studio(CCS)入門(mén)。第六章

10、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 建議學(xué)時(shí)：10教學(xué)目的與要求 掌握匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的書(shū)寫(xiě)規(guī)范及指令的書(shū)寫(xiě)，熟練掌握匯編語(yǔ)言的編寫(xiě)方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 匯編語(yǔ)言程序編寫(xiě)方法。授 課 方 法 以課堂講授及課堂練習(xí)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)為主，課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容第一節(jié) 程序的控制與轉(zhuǎn)移一、條件算符二、循環(huán)操作BANZ三、比較操作CMPR第二節(jié) 堆棧的使用方法第三節(jié) 加減法運(yùn)算和乘法運(yùn)算一、加減法二、乘法第四節(jié) 重復(fù)操作一、重復(fù)執(zhí)行單條指令二、塊程序重復(fù)操作指令三、循環(huán)的嵌套第五節(jié) 數(shù)據(jù)塊傳送一、程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 第六節(jié) 雙操作數(shù)乘法第七節(jié) 長(zhǎng)字運(yùn)算和并行運(yùn)算第八節(jié) 小數(shù)運(yùn)算一、小數(shù)的表示

11、方法 二、小數(shù)乘法與冗余符號(hào)位第九節(jié) 除法運(yùn)算第十節(jié) 浮點(diǎn)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)2：編寫(xiě)一個(gè)匯編和C混合的DSP程序。實(shí)驗(yàn)3：DSP數(shù)據(jù)存取。第七章 TMS320C54x應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)實(shí)例 建議學(xué)時(shí)：6教學(xué)目的與要求 理解通用數(shù)字信號(hào)處理算法如：FIR濾波器、IIR濾波器、正弦波信號(hào)的產(chǎn)生等的DSP實(shí)現(xiàn)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) FIR、IIR濾波器的編程。授 課 方 法 以課堂講授及課堂練習(xí)為主，上機(jī)實(shí)驗(yàn)及課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容第一節(jié) 正弦信號(hào)發(fā)生器一、計(jì)算一個(gè)角度的正弦值二、計(jì)算一個(gè)角度的余弦值三、產(chǎn)生正弦波程序第二節(jié) FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)方法一、FIR濾波器的特點(diǎn)二、FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)第三節(jié) II

12、R濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)方法一、二階IIR濾波器的實(shí)現(xiàn)方法二、高階IIR濾波器的實(shí)現(xiàn)第四節(jié) 快速傅里葉變換的DSP實(shí)現(xiàn)方法一、快速傅里葉變換二、DSP實(shí)現(xiàn)FFT算法三、循環(huán)的嵌套實(shí)驗(yàn)4：卷積算法。第八章 TMS320C54x片內(nèi)外設(shè)及其應(yīng)用 建議學(xué)時(shí)：12教學(xué)目的與要求 理解DSP硬件接口方面的知識(shí)，掌握其工作原理，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單DSP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 掌握中斷及定時(shí)器、主機(jī)接口及串行口、存儲(chǔ)器及I/O擴(kuò)展的使用方法。授 課 方 法 以課堂講授及課堂練習(xí)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)為主，課下自學(xué)為輔。授 課 內(nèi) 容第一節(jié) 中斷系統(tǒng)一、中斷的請(qǐng)求二、中斷寄存器三、中斷控制四、中斷系統(tǒng)應(yīng)用第二節(jié) 定時(shí)器一