《DSP控制技術(shù)》課程教學(xué)大綱

DSP控制技術(shù)課程教學(xué)大綱DSPControlTechnology學(xué)時(shí)數(shù)：48其中：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8學(xué)分?jǐn)?shù)：3適用專(zhuān)業(yè):普通本科電氣工程與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是電氣工程與自動(dòng)化本科專(zhuān)業(yè)的的專(zhuān)業(yè)選修課。數(shù)字信號(hào)處理已發(fā)展成一門(mén)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的、應(yīng)用日益廣泛的、迅速替代傳統(tǒng)模擬信號(hào)處理方法的、具有豐富器件支持的先進(jìn)技術(shù)和方法。DSP器件是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的最佳載體。了解和掌握數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)用技術(shù)對(duì)電氣類(lèi)學(xué)生而言，顯得越來(lái)越重要且迫切。數(shù)字信號(hào)處理器是微處理器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要分支，處理的高速性和高集成度和在信號(hào)處理方面的卓越性能，使其在IT業(yè)界的用途越來(lái)越廣。本課程正是順應(yīng)這一發(fā)展方向而為電氣工程與自動(dòng)化本科專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)選修課。本課程的目的是使該專(zhuān)業(yè)學(xué)生在數(shù)字信號(hào)處理器件及應(yīng)用方面具有一定的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握DSP的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、應(yīng)用及發(fā)展方向，使該專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生在工作中具有利用DSP開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和解決實(shí)際問(wèn)題的基本能力。二、課程教學(xué)的基本要求本課程以TMS320F2xx為藍(lán)本，剖析TMS320’C2000系列數(shù)字信號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部資源、運(yùn)行方式和指令系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。借鑒DSP系統(tǒng)實(shí)例，要求學(xué)生了解DSP的原理、用途和性能，了解軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的使用，掌握采用DSP進(jìn)行工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程和軟硬件調(diào)試工具的使用，熟練掌握使用匯編/C語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用處理程序的方法。本課程總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，3學(xué)分，其中課堂教學(xué)為40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)，在第七學(xué)期完成。三、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)第零章緒論（4學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容：數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)，DSP器件的發(fā)展，DSP器件的特點(diǎn)，DSP與其它微處理器的比較，DSP器件的應(yīng)用領(lǐng)域，DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，Matlab在DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的作用。數(shù)字信號(hào)處理器專(zhuān)用DSP和DSP-IP核通用DSP器件小結(jié)基本要求：1．了解數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)2.了解DSP器件的發(fā)展，DSP器件的特點(diǎn)；3．了解DSP器件的應(yīng)用領(lǐng)域，掌握DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程；4．了解Matlab在DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的作用。重點(diǎn)：DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第一章TMS320系列DSP概況及主要產(chǎn)品介紹（2學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容：TMS320lC2000，TMS320lC5000，TMS320lC6000系列產(chǎn)品的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。TMS320系列DSP概況TMS320lC2000系列定點(diǎn)DSPTMS320lC5000系列定點(diǎn)DSPTMS320lC6000系列定點(diǎn)／浮點(diǎn)DSP小結(jié)基本要求：1．了解TMS320lC2000系列定點(diǎn)DSP產(chǎn)品及應(yīng)用領(lǐng)域；2．了解TMS320lC5000系列定點(diǎn)DSP產(chǎn)品及應(yīng)用領(lǐng)域；3．了解TMS320lC6000系列定點(diǎn)／浮點(diǎn)DSP產(chǎn)品及應(yīng)用領(lǐng)域。重點(diǎn)：了解各系列產(chǎn)品的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。第二章TMS320lc2000DSP的硬件結(jié)構(gòu)（6學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容：TMS320C2xx系列DSP的總線結(jié)構(gòu)、CPU結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器與I／O空間、程序控制，以TMS320C20x為代表的片內(nèi)外設(shè)如時(shí)鐘發(fā)生器、硬件定時(shí)器、軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、通用I／O引腳、同步串行口、異步串行口等，TMS320C24xx的功能模塊。TMS320C2000的總線結(jié)構(gòu)TMS320C2000的CPU結(jié)構(gòu)TMS320C2000的存儲(chǔ)器與I／O空間TMS320C2000的程序控制TMS320C20x的片內(nèi)外設(shè)TMS320C小結(jié)基本要求：1．了解TMS320C2xx系列DSP的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理；2．理解片內(nèi)外設(shè)組成及工作原理；3．掌握TMS320C2xx系列DSP的硬件體系結(jié)構(gòu)及片內(nèi)外設(shè)的使用方法；4.了解TMS320C24xx的功能模塊。重點(diǎn)：TMS320C2xx系列DSP的硬件體系結(jié)構(gòu)及片內(nèi)外設(shè)的使用方法。難點(diǎn)：TMS320C2xx系列DSP的四級(jí)流水操作。第三章事件管理模塊(EVM)（6學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容：事件管理器的功能及寄存器地址，通用定時(shí)器的計(jì)數(shù)、定時(shí)、復(fù)位、中斷及PWM輸出操作。比較單元操作模式及相關(guān)的PWM電路，死區(qū)單元的作用及產(chǎn)生，PWM電路輸出邏輯。PWM波形的產(chǎn)生，捕獲單位操作及應(yīng)用，正交編碼脈沖電路的操作及應(yīng)用。部分術(shù)語(yǔ)介紹事件管理器的功能框圖事件管理器寄存器地址匯總通用定時(shí)器比較單元與比較單元相關(guān)的PWM電路比較單元和PWM電路中的PWM波形產(chǎn)生PWM波形產(chǎn)生舉例捕獲單元正交編碼脈沖(QEP)電路小結(jié)基本要求：1．了解事件管理器的功能；2．熟悉掌握定時(shí)器的操作使用方法；3．熟悉掌握PWM波形的產(chǎn)生方法；4．掌握捕獲單位操作及應(yīng)用；5．掌握正交編碼脈沖電路的操作及應(yīng)用。重點(diǎn)：定時(shí)器的操作使用方法，PWM波形的產(chǎn)生方法。難點(diǎn)：PWM波形的產(chǎn)生方法。第四章TMS320lc2000DSP指令系統(tǒng)（6學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容：TMS320系列DSP的尋址方式，包括立即尋址方式、直接尋址方式和間接尋址方式。TMS320系列DSP的指令表示方法及指令系統(tǒng)。TMS320系列DSP尋址方式TM20C2000的指令表示方法TMS320C2000指令系統(tǒng)小結(jié)基本要求：1．掌握TMS320系列DSP的尋址方式；2．熟悉TMS320系列DSP的指令表示方法；3．熟悉TMS320系列DSP的指令系統(tǒng)。重點(diǎn)：TMS320系列DSP的間接尋址方式。難點(diǎn)：TMS320系列DSP的間接尋址方式。第五章

TMS320C2000DSP開(kāi)發(fā)環(huán)境（4學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容：軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程，各類(lèi)代碼生成工具的作用及設(shè)置，代碼調(diào)試工具的操作使用，軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的操作使用，Q格式編程特點(diǎn)及應(yīng)用。開(kāi)發(fā)流程代碼生成工具代碼調(diào)試工具軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)CodeComposer及應(yīng)用Q格式小結(jié)基本要求：1．了解軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程；2．熟悉各類(lèi)代碼生成工具的作用及設(shè)置；3．了解DSP器件仿真開(kāi)發(fā)技術(shù)，熟悉XDS510硬件仿真器的使用；4．掌握利用CCS調(diào)試程序的方法，特別是可視化調(diào)試工具、軟件仿真器的使用；5．掌握Q格式編程方法。重點(diǎn)：代碼生成工具、代碼調(diào)試工具和軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的操作使用。難點(diǎn)：Q格式編程方法。第六章DSP應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）基本內(nèi)容：TMS320LF2407A最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括電源和復(fù)位電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)RAM擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)，必要的外圍電路。F206EVM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)板DSP核心電路設(shè)計(jì)，穩(wěn)壓供電電路設(shè)計(jì)和RS232接口電路設(shè)計(jì)?；赥MS320LF2407的雷達(dá)天線控制系統(tǒng)基本原理，信息數(shù)字化處理，控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。DSP應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)流程，方案選擇。TMS320LF2407A最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例F206EVM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)板設(shè)計(jì)舉例基于TMS320LF2407的雷達(dá)天線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例一般DSP應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)考慮小結(jié)基本要求：1．掌握TMS320LF2407A最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；2．掌握DSP核心電路設(shè)計(jì)，穩(wěn)壓供電電路設(shè)計(jì)和RS232接口電路設(shè)計(jì)方法；3．理解雷達(dá)天線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理；4．了解應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)流程。重點(diǎn)：DSP核心電路設(shè)計(jì)。難點(diǎn)：DSP核心電路設(shè)計(jì)。第七章DSP應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）7．1程序設(shè)計(jì)基本要素7．1．1常用偽指令7．1．2鏈接控制命令文件的修改7．1．3程序基本結(jié)構(gòu)7．1．4Matlab生成系數(shù)的方法7．2主要DSP硬件模塊編程舉例7．2．1幾個(gè)特殊I／O引腳編程舉例7．2．2中斷編程舉例7．2．3中斷向量在單片系統(tǒng)調(diào)試中的處理7．2．4定時(shí)器編程舉例7．2．5UART編程舉例7．2．6SPI編程舉例7．2．7PWM編程舉例7．2．8ADC編程舉例7．3應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)舉例7．3．1TMS320LF2407最小應(yīng)用系統(tǒng)編程舉例7．3．2T206EVM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)板編程舉例7．3．3基于TMS320LF2407的雷達(dá)天線控制系統(tǒng)編程舉例7．4一般DSP應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)考慮7．4．1編程語(yǔ)言的選擇7．4．2開(kāi)發(fā)工具的選擇7．4．3程序的建立7．4．4系統(tǒng)的調(diào)試與測(cè)試7．4．5整理文檔與總結(jié)報(bào)告7．5基本內(nèi)容：程序設(shè)計(jì)中常用偽指令，鏈接控制命令文件的修改，以及程序基本結(jié)構(gòu)。DSP各硬件功能模塊的編程方法，應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法。一般DSP應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素。程序設(shè)計(jì)基本要素主要DSP硬件模塊編程舉例應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)舉例一般DSP應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)考慮小結(jié)基本要求：1．掌握常用偽指令的使用方法，鏈接控制命令文件的修改方法，以及程序基本結(jié)構(gòu)；2．掌握DSP各硬件功能模塊的編程方法；3．了解DSP應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素。重點(diǎn)：DSP各硬件功能模塊的編程方法；難點(diǎn)：鏈接控制命令文件的修改方法。四、課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求（一）課堂教學(xué)：在課堂教學(xué)中強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)的知識(shí)性、系統(tǒng)性，使學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，在數(shù)字信號(hào)處理器件及應(yīng)用方面具有一定的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握DSP的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、應(yīng)用及發(fā)展方向，使該專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生在工作中具有利用DSP開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和解決實(shí)際問(wèn)題的基本能力。（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)：本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)為8學(xué)時(shí)，共4個(gè)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平得到提高。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見(jiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。（三）課外作業(yè)：作業(yè)的基本要求是通過(guò)完成各章的習(xí)題，鞏固和掌握教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。各章題量見(jiàn)學(xué)時(shí)分配。（四）考試辦法：為了考查學(xué)生掌握知識(shí)的應(yīng)用能力和真實(shí)水平，期末理論考試采用閉卷形式?？荚囌荚撻T(mén)課程總成績(jī)的70％，實(shí)驗(yàn)占20％，作業(yè)和平時(shí)成績(jī)10％。五、學(xué)時(shí)分配章節(jié)主要內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配備注講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題課外其它小計(jì)第零章緒論402-34第一章TMS320系列DSP概況及主要產(chǎn)品介紹201-22第二章TMS320lc2000DSP的硬件結(jié)構(gòu)603-56第三章事件管理模塊(EVM)623-58第四章TMS320lc2000DSP指令系統(tǒng)604-66第五章TMS320C2000DSP開(kāi)發(fā)環(huán)境422-46第六章DSP應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)623-58第七章DSP應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)623-58合計(jì)40821-3548六、本課程與其它課程的聯(lián)系本課程的先修課程主要包括《模擬電子技術(shù)》、《微機(jī)原理與應(yīng)用》、《單片機(jī)及其應(yīng)用》、《信號(hào)與系統(tǒng)》等。本課程需要具有一定的模擬電路和數(shù)字電路基礎(chǔ)，需要具有微機(jī)原理及接口技術(shù)的基本知識(shí)和概念，同時(shí)需借助信號(hào)與