DSP原理及应用实验教学的研究与探讨

摘要：本文阐述了DSP原理及应用实验教学的主导思想和原则，，给出了DSP原理及应用实验教学的具体做法，提出了改革DSP原理及应用实验教学的基本思路。通过实验箱中课程实验的开展及扩展部分实验教学的开展，理论学习和实践教学深度结合，既能充分激发学生的创造能力，提高学生的分析和解决问题的能力，又能进一步加强对DSP原理及应用课程的理解，为其课程的学习和应用奠定了良好的基础，更有助于学生提高基本技能，巩固专业知识。

关键词：DSP原理及应用；深度结合；改革

一、引言

近年来，DSP技术在国内迅速发展，在数字通信、数字图像处理、语音信号处理、家电医疗等领域得到了广泛的应用。多年来，我校电子信息工程学院开设了“DSP原理及应用”课程以及相应的实验课程。学生通过该课程的学习和实践，掌握了基本的编程技巧和实现过程以及处理算法的能力，具备了系统开发的能力，为以后的工作和学习打下基础。[1]“DSP原理及应用”课程实践性很强，实验部分尤为重要。本文主要分析目前的“DSP原理及应用”实验教学存在的一些问题，并提出了一些改善教学方法的建议。

二、实验教学环节的总体结构

DSP原理及应用实验课程的实践性很强，主要包括设计性和验证性实验。[2]学生能够自己动手设计电路，编写程序，下载运行，自己独立完成各种竞赛，为学生就业提供有力的保障。

总体框图如图1所示。以5000系列DSP芯片为CPU，可完成键盘、LCD显示、电机控制部分、温度检测、交通灯实验、语音测试、温度检测、无线通信等实验，通过实验箱的操作，学生很直观地观察、优化程序，下载运行，得到结果。

主控制板的硬件提供实验箱的CPU模块，程序通过仿真机下载运行，直接查看结果。硬件扩展方面的实验简单直观，可以激发学生的学习兴趣。例如，学生可以进行I/O口的实验操作，交通灯实验的控制，学生很直观地通过改变代码得到四个方向的不同颜色的灯交替闪亮，也可以改变延时来得到不同的结果。

三、实验教学存在的一些主要问题

1.实验题目单一

对于部分验证性的实验，由教师讲解实验的工作原理并提供程序，学生验证结果。比如，在FIR滤波器的设计中，学生通过程序运行观看各种波形，通过观察窗口得到的时域和频域的滤波效果比较直观，但是很多学生对程序的设计和自己的编程能力并不是很了解，实验结束后部分学生并没有掌握实验和编程技能，甚至读不懂程序。

2.教材与实验设备不协调

学生在理论教学当中还在沿用TMS320C5402为CPU的设计、指令系统等。但是在实验教学当中实验设备和厂家的不同，比如C55xx系列的CPU，指令系统的不统一和内部结构的区别，要求学生对相应的指令系统要熟知。而很多学生看不懂例子程序，编程时频繁出错，需要在教材选定时注意实验教学和理论教学的协调。

3.整体规划的匮乏

实验教学与理论教学没有做到很好的统一，实验教学应该由专门从事该专业的教师来教授。实验内容比较单一，新的实验设备没有得到很好的应用。实验教学应该与科研、应用结合起来，一些相关科研教师可以将科研中的新技术和方向带给学生，让学生真正了解该门课程的重要性，增加一些算法的研究，将图像处理以及语音信号处理等课程结合起来，真正做到学以致用。DSP实验教学当中更多地是把它作为一个16位的单片机来用，而忽略了它作为数字信号处理的真正的使用价值。[3]

四、提高实验教学的几点建议

1.统一规划

实验教学与理论教学统一，精选教学内容。实验教学是为了学生更好地理解理论知识，真正做到学以致用，DSP课程是一门设计性和实用性比较强的课程。[4]为了便于学生设计和应用，理论课程应该稍微超前实验课程，设计性的实验应该排在稍后。学生对整门课程有一个更深的了解后进行综合设计，效果会更好。学生通过系统的学习和综合复习，对课程的认识和学习会更加深刻，可以提高设计性实验的效果。

2.设计性的题目实用化

DSP实验内容要求学生完成一些比较直观的硬件设计，要求学生具备初步开发系统的基本能力，为了这个目标，实验的题目应该更实用化，与学生的就业联系起来。“DSP原理及应用”课程是为大四学生开设的一门专业课，实验教学应该本着实用性强、达到一定的应用效果为目的来开设。大四学生已经开始找工作，作为实用性较强的专业课，学生和工作岗位更倾向于一些关于科研、生产一线的课题，设计性的课题可以将种类和难度都多样化，给不同基础、爱好不同的学生提供自由的选择。我校的很多课题都与“DSP原理及应用”课程有关，比如数学图像处理、各种数字调制、语音信号处理等都可以作为设计性的实验。

3.网络资源的使用

开设网络课程，可以增加一些前沿课题的研究及发展和应用。随着互联网的广泛应用，DSP原理与应用实验课程可以借助网络资源来学习和提高自身技能。实验教师可以利用校园网来更新最新的实验内容和应用，激励学生认真完成相关内容的查找和预习过程。教师也可以录制实验教程视频，便于学生学习和操作。学生在进行实验操作之前，可以到网上查阅了解关键芯片、实验设备的有关知识和题目的发展、应用背景。通过网上选课或预约实验，学生可以根据自身需要做多个设计性的题目内容，也可以自行选择合适时间和实验教师。根据大四学生的本身问题，有些学生要考研或找工作或出国，改变以往的硬性安排，体现比较人性化的新教学理念。[5]

五、结论

对于DSP原理及应用实验教学方法的研究和探讨，我们提出几点建议和看法，在以后的教学当中要进一步实践、总结和完善。[6]本着加强实验教学当中的创新性，提高学生的实践能力，学生不仅学到了一门知识更是一门技术、一个工具。DSP原理及应用实验教学的探索和研究，需要考虑学生的就业要求，突出学生的综合能力、设计能力和创新能力的培养。DSP实验教学已经由单一的教学功能向着科研和实践的高水平实用性为目的而发展。[7]