摘要：“DSP技术及应用”是一门综合性强、内容多和偏重应用的专业课程。文章提出，在授课的过程中教师要清楚地把握学生对专业基础知识的掌握情况，遵循学生认知的基本规律，以达到利用有限的理论教学时间提高教学质量和教学效果的目的。同时指出了学生在学习这门课程的过程中所遇到的问题，并分析了造成学生理解课程内容困难的原因。通过举例说明了如何使用比较教学法来讲解该课程中的重点与难点。
关键词：比较教学法；教学研究；DSP技术
作者简介：杜鹏（1971-），男，江苏邳州人，南京邮电大学自动化学院，讲师。（江苏南京210046）
中图分类号：G642.41 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）06-0075-01
DSP芯片技术及应用越来越受到电气信息类专业的重视，现在大多数的本科电气信息类专业设置中包括“DSP技术及应用”这门课程。但是在教学实践中同时也存在诸多问题，这里有教师因对所教授课程理解不到位而导致讲授困难的问题，也有学生因基础知识储备不足而导致学习困难的问题。笔者在实际教学中，从学生基础知识储备的角度出发采用了比较教学法，取得了一点经验，现总结出来供同行参考。
一、DSP课程的难点和重点
国内大学从事这门课程教学的一线教师对该课程教学中的难点和重点做了很好的思考和总结。文献[1] [2]对“DSP技术与应用”的教学要点及方法做了详细的探讨，提出在教学中要对DSP的实时数字信号处理器的结构特点进行重点分析，应该说指出了DSP课程中的重点以及难点。文献[3] [4] [5] [6]等对教学内容、教学手段和教学方法等做了探索和总结，指出了课程的性质和特点。参考其他授课教师的经验以及笔者授课的经验，认为重点和难点包括DSP的内核结构、指令系统、总线系统、内存空间和映射、中断系统、C语言和汇编语言混合编程等。学习“DSP技术与应用”课程前，学生大都学习过数字电路、微机原理、数字信号处理、单片机技术、C/C++语言程序设计等课程。尤其是单片机知识，学生掌握得比较好。在DSP授课过程中采用比较法起到了比较好的效果。例如，在授课的过程中，讲到某知识点时，先和学生回顾单片机相应的知识点，分析其利弊，然后引入到DSP技术上来，这样学生比较容易接受，也能激发学生的学习热情。当然在实际的教学过程中教无定法，只有结合学生的实际情况不断探索，才能收到良好的教学效果。
二、DSP的内核结构和指令系统
目前的中央处理器有两种基本的结构，分别是冯?诺依曼结构和哈弗结构。冯?诺依曼结构的特点是数据、代码共享内存空间，数据、代码共享内存总线。典型的例子是Intel的x86系列CPU。哈佛结构的特点是数据、代码独立存储空间，数据、代码独立存储总线。一般的8052单片机采用数据、代码独立存储空间，但是数据和代码共用存储总线。讲清楚这点很重要，学生对于单片机的外部存储器扩展的电路比较熟悉，但是并没有意识到这就是数据和代码的空间分离和地址共用。DSP一般都采用哈佛结构或改进的哈佛结构。在讲述DSP采用的哈佛结构之前，先简单讲解单片机的结构。指出取指令和存取数据不能同时进行。这样在讲解DSP采用的哈佛结构时，学生就容易理解CPU取指和读数可以同时进行从而提高速度的必要性和重要性了。单片机和Intel的x86系列CPU以及DSP之间的共性和差别讲清楚后，学生对于DSP的内核结构就容易理解了。当然DSP在采用改进型的哈佛结构、多总线、并行操作及硬件乘法器等措施之后，和单片机是有很大差别的，学生没有接触过，这时就应该通过列举例子利于学生理解。
三、存储空间、存储器和映射
这部分的内容在学习单片机技术有涉及，但是映射的概念，学生还没有建立起来。以TMS320F2812为例，存储器可以是片内，也可以放在片外，它是系统存放程序和数据的地方。学生不能很好地区分和理解程序存储空间、数据存储空间，主要原因是局限于所学的单片机和微机原理的知识。对于存储器，首先要讲清楚所谓的片内存储器和片外存储器，对于DSP的CPU内核来说是一样的，唯一的差别是速度不同。现在的许多单片机中也是这样，有的单片机中集成有4K字节的XDATA存储器，虽然在单片机芯片内部，但对于单片机的CPU内核来说，仍然是处于“外部”数据存储空间中。在这里，要和学生讲清楚，所谓外部是相对于单片机内部的CPU内核来讲的，不是相对于单片机芯片来说的。类似的道理，在DSP芯片中也继承有存储器，有的DSP的外部也可以扩展存储器。这一点讲清楚很重要，笔者在授课的过程中发现很多学生对这个概念很糊涂。
对于存储空间的概念，先讲解单片机的存储空间。在单片机技术这门课中，存储空间的概念没有得到强化，学生会编程，有的学生也能设计出单片机的扩展系统，但是学生不知道他已经在分配存储空间，已经在把片外的存储器映射到存储空间了。对于单片机来讲，扩展外部存储器要用到/PSEN、/RD、/WD等管脚，三个硬件引脚产生相应的低电平，再加上对地址线的译码逻辑电路，就可以选通对应的存储器，如果/PSEN为低就选中外部程序存储器，如果/PSEN为高就选中外部数据存储器，这样就把所谓程序空间和数据空间分离开了。地址线的译码逻辑电路的不同设计可以把存储器“放到”不同存储器地址上，这就是“映射”。结合已学过的单片机知识，引入（或复习）重要的概念，然后再讲解DSP是如何映射存储器到存储空间的，这样的讲解后，学生反映比较容易理解，也加深了对过去学过的单片机方面的知识的理解。
有了一定的存储空间的概念后，接着要结合汇编指令来讲解，要给学生强调在DSP执行汇编语言指令时是由硬件引脚产生的。通过总结，可知执行指令时有几种情况来访问响应的DSP存储区，分别是：用DP指针寻找数据存储区；用AR辅助寄存器寻找数据存储区；也可以在指令中的源和目的上区分是数据还是程序存储区。另外，在CCS的开发环境中，使用.CMD文件来控制链接器的链接参数，比如MEMORY与SECTION伪指令，可以给出一个实际的例子来。这样利于学生对于整个片内外存储器的理解和掌握。
四、中断系统
DSP系统中断大多数来自硬件，但也可以由软件产生。而硬件中断又分两种：（1）外部硬件中断。挂在DSP中断请求引脚上的外部器件产生的中断。它们的优先级受可编程的外部中断控制寄存器控制。如RS、NMI及外部可屏蔽中断。（2）内部硬件中断。挂在内部外设总线上的外设发出的中断。单片机中的中断系统一般都比较简单，学生对这部分的理解比较好，但是通过沟通发现学生对中断向量的概念比较模糊。单片机中没有中断向量的概念，虽然单片机也支持中断跳转。而这一点正是DSP和单片机的区别。中断向量的概念建立后，学生对中断系统就容易理解了，也为理解DSP的引导机制打下基础。
对于DSP中的PIE（外设中断扩展）的概念，学生不容易理解。在早期的PC机中，由8259来扩展CPU处理中断的能力，DSP中其实也使用相同的思想。CPU内核中断系统中有两个寄存器，中断标志寄存器和中断使能寄存器，讲解这部分内容的时候，一定要区分外设和PIE中也有这两种寄存器，也就是中断采用三级控制、层层把关。另外还有中断选通寄存器，就相当于开关。这是单片机中没有的，这时要强调单片机中为什么没有，而DSP芯片中为什么需要。一旦学生明白这一点，中断系统的机制就容易掌握了。
五、总结
“DSP技术及应用”是一门综合性强、内容多和偏重应用的专业课程。本文通过举例说明了如何使用比较教学法讲解该课程中的几个重点与难点。文中同时指出了学生在学习这门课程中所遇到的问题以及学生不容易理解的原因。通过分析，找到利于学生理解的方法，目的是讲解清楚DSP技术中涉及到的基本概念和基本设计思想理念。同时指出在授课的过程中要清楚把握学生对专业基础知识的掌握情况，遵循学生认知的基本规律，以达到利用有限的理论教学时间提高教学质量和教学效果的目的。当然DSP课程的实验教学也是不可或缺的，本文限于篇幅不做阐述。
参考文献：
[1]张卫宁.DSP原理与应用的教学要点及方法探讨[J].实验技术与管理,2007,(6).
[2]李亚,罗仁泽,罗朗,等.“DSP芯片原理及应用”教学方法探索[J].电气电子教学学报,2008,(6).
[3]熊承义,侯建华.“DSP技术”本科课程教学改革与探索[J].高等理科教育,2008,(6).
[4]王涛,徐英雷.“DSP技术”课程教学要点研究[J].中国电力教育,2009,(21).
[5]邢素霞,陈媛媛,孙梅,等.DSP原理与应用课程教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2009,(3).
[6]黄慧春,胡仁杰.DSP应用教学的探索和实践[J].电气电子教学学报,2006,(6).
（责任编辑：刘辉）