王一博 余波

摘? 要? 湖南信息學(xué)院面向移動通信應(yīng)用，以“高速AD-I/O并數(shù)據(jù)處理”作為DSP應(yīng)用技術(shù)教學(xué)的終極目標(biāo)，建設(shè)一間全新的DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，引進(jìn)TL138F-TEB型DSP-FPGA-ARM三核教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱作為主要教學(xué)器材，以求盡可能地逼近當(dāng)今移動通信處理器的工作模式。同時，引進(jìn)NI-USRP-2944軟件無線電平臺作為“原料”信號（OFDM）發(fā)生器，配置三套不同采樣率的AD模塊作為信號采集裝置；建設(shè)配套的弱電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將高頻模擬信號引入每臺實(shí)驗(yàn)桌。在上述硬件條件下，著力建設(shè)一套重基礎(chǔ)、跟前沿、可擴(kuò)展的DSP實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞? 高速AD-I/O并數(shù)據(jù)處理；DSP應(yīng)用技術(shù)；實(shí)驗(yàn)室；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱

中圖分類號：G642.423? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）16-0019-05

0? 引言

DSP（digital signal processor）是一種面向密集計(jì)算且任務(wù)相對固定的專用微處理器。與通用處理器的復(fù)雜指令集相比，DSP通常采用精簡指令系統(tǒng)，并使用硬件級譯碼。與X86處理器的馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)不同的是，DSP多基于數(shù)據(jù)總線和程序總線分立的哈佛結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)，在執(zhí)行上一條指令的同時就可取出下一條指令，這大大提高了微處理器的速度。另外，多總線結(jié)構(gòu)還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間進(jìn)行并行傳輸，由此極大地增加了器件的數(shù)據(jù)吞吐帶寬。有測試結(jié)果表明[1]，以456 MHz運(yùn)行的TI-C674X單核DSP在1 024點(diǎn)FFT中的運(yùn)算性能，達(dá)成以1 GHz運(yùn)行的ARM Cortex-A15單核處理器在同規(guī)模FFT運(yùn)算性能的大致兩倍。

由于運(yùn)算能力很強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低，在過去的20多年時間里，DSP已經(jīng)在通信、圖像識別、視頻處理等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。尤其是移動通信進(jìn)入3G、4G時代以來，以O(shè)FDM為核心的各類復(fù)雜調(diào)制、解調(diào)技術(shù)對手機(jī)中基帶信號處理器的運(yùn)算性能提出越來越高的要求。在此背景下，以TI C6000系列為代表的高性能通用DSP在軟件無線電（SDR）領(lǐng)域的應(yīng)用，逐漸成為各高校電子信息類學(xué)科的研究熱點(diǎn)之一。正是基于手機(jī)基帶信號處理器這一研究熱點(diǎn)，湖南信息學(xué)院引進(jìn)廣州創(chuàng)龍電子科技有限公司的TL138F-TEB型DSP+FPGA+ARM三核教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱作為本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，并計(jì)劃以“高速AD-IO并數(shù)據(jù)處理”為終極目標(biāo)來建設(shè)新型的DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。

1? DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的硬件建設(shè)

1.1? 實(shí)驗(yàn)用DSP器件的選型

由于湖南信息學(xué)院新建的DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室是以手機(jī)基帶信號處理器為代表的軟件無線電技術(shù)為研究目標(biāo)，那么所選擇的DSP實(shí)驗(yàn)器件應(yīng)能仿真、再現(xiàn)當(dāng)今流行的移動通信制式中的基帶信號調(diào)制、解調(diào)過程。需要指出的是，出于成本、功耗和用戶開發(fā)周期的考慮，當(dāng)今移動通信設(shè)備中的主處理器并非TI-C6000系列為代表的高性能通用DSP，而是聚集了DSP、FPGA、ARM三種技術(shù)的片上系統(tǒng)（SOC）。其中，DSP負(fù)責(zé)OFDM解調(diào)算法中的核心計(jì)算部分——FFT，而FPGA作為協(xié)處理器，以流水線的形式完成串并轉(zhuǎn)換、星座映射等環(huán)節(jié)的計(jì)算任務(wù)，DSP與FPGA所構(gòu)成的整體，實(shí)際上就是基帶信號處理器；ARM作為所解調(diào)出來的基帶信號的應(yīng)用端，能夠運(yùn)行Linux/Android操作系統(tǒng)且具有成熟研發(fā)生態(tài)圈，負(fù)責(zé)各種外設(shè)的管理和人機(jī)交互應(yīng)用的運(yùn)行。

由于手機(jī)處理器實(shí)際上是面向商業(yè)應(yīng)用的SOC，其開發(fā)文檔往往只向大客戶（手機(jī)制造商）開放，不適于實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用，因此必須在市面眾多型號的通用處理器中選擇一款可以仿真手機(jī)處理器的型號。該處理器應(yīng)當(dāng)基于（DSP+ARM）的結(jié)構(gòu)（實(shí)驗(yàn)箱制造商加入配套的FPGA部分），應(yīng)當(dāng)具備3G/4G主流移動通信制式所要求的計(jì)算能力。最重要的，作為本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用，該處理器應(yīng)當(dāng)具備健全的開發(fā)文檔體系。基于此需求，TI推出的雙（多）核異構(gòu)處理器OMAPL138和66AK，成為新建DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的候選器件。綜合考慮成本、文檔豐富度、開發(fā)難易度，選擇OMAPL138作為本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)核心器件。

OMAPL138內(nèi)部集成一個C674x定、浮點(diǎn)DSP核心和一個ARM9核心。其C674x-DSP核心提供了2.7 GFLOPS的計(jì)算能力[2]，按照1 000∶1的比例推算，它可以滿足基帶數(shù)據(jù)信號帶寬為2 Mb/s的OFDM信號的解調(diào)運(yùn)算需求[3]。從TI官方網(wǎng)站OMAPL138器件主頁上數(shù)量眾多的中文技術(shù)文檔來看，當(dāng)時（2010年起）TI的確做了大量工作以期其成為3G手機(jī)的主處理器，但由于隨后（2013年）迅速普及的4G移動通信（基帶數(shù)據(jù)信號帶寬150 Mb/s）對手機(jī)基帶信號處理器提出更高的要求（150 GFLOPS），僅靠多核DSP并行計(jì)算本身已經(jīng)很難同時達(dá)成計(jì)算力和功耗這兩個要求（C66系列計(jì)算力達(dá)標(biāo)，但功耗超標(biāo)）。能夠定制流水線的FPGA協(xié)處理核心，加上面向大尺寸數(shù)組FFT計(jì)算的高性能DSP核心，逐漸成為手機(jī)基帶信號處理器的基本結(jié)構(gòu)。

“不謀全局者，不足以謀一域。”在當(dāng)今各種移動通信技術(shù)蓬勃發(fā)展背景下，DSP應(yīng)用技術(shù)教學(xué)也應(yīng)當(dāng)緊隨時代潮流。志在通信研發(fā)崗位就業(yè)的學(xué)生，不僅需要學(xué)習(xí)以TI-C6000為代表的高性能DSP軟硬件開發(fā)技術(shù)，也要學(xué)習(xí)DSP與FPGA、ARM的核間通信技術(shù)。TL138F-TEB型DSP-FPGA-ARM三核教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱[4]可以滿足學(xué)生的這種需求，學(xué)生在本科階段先掌握這三種核心相關(guān)的基本實(shí)驗(yàn)操作和編程開發(fā)技能，在隨后的研究生階段可以在后繼引進(jìn)的66AK實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)一步掌握多核并行、核間通信知識，最終完成某一具有相當(dāng)復(fù)雜度的軟件無線電裝置設(shè)計(jì)。

湖南信息學(xué)院新建DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室所引進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括后繼的軟硬件建設(shè)，均兼顧教學(xué)和科研兩個功能。

1.2? “原料”信號數(shù)據(jù)來源的解決

如前所述，湖南信息學(xué)院新引進(jìn)的TL138F-TEB型三核教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的任務(wù)之一，是盡可能地在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中再現(xiàn)以O(shè)FDM技術(shù)為核心的移動通信基帶信號調(diào)制、解調(diào)過程。自然的，在解調(diào)鏈條的起點(diǎn)上需要一臺能夠產(chǎn)生OFDM調(diào)制信號的儀器。經(jīng)過廣泛調(diào)研，引進(jìn)NI-USRP-2944軟件無線電平臺[5]作為實(shí)驗(yàn)室的綜合信號發(fā)生器，并利用高頻模擬信號分配系統(tǒng)將其產(chǎn)生的OFDM調(diào)制信號分配到32臺實(shí)驗(yàn)桌上，如圖1所示。

NI-USRP-2944提供了一個用于高性能無線通信系統(tǒng)的集成軟硬件解決方案。USRP RIO基于LabVIEW可重配置I/O架構(gòu)，可以在10 MHz～6 GHz頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)多輸入多輸出（MIMO）、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)同步、LTE繼電保護(hù)、RF壓縮采樣、頻譜感知、認(rèn)知無線電、波束形成和測向等功能?？梢耘卸?，未來很長一段時間內(nèi)，NI-USRP-2944將是新建DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的主要信號發(fā)生設(shè)備。

OMAPL138內(nèi)部的C674X-DSP核心除了可以勝任通信領(lǐng)域內(nèi)以FFT為代表的密集浮點(diǎn)乘法運(yùn)算外，還可以兼容C64X-DSP的定點(diǎn)運(yùn)算指令，具備一定的視頻編碼、解碼能力。因此，實(shí)驗(yàn)室還計(jì)劃引入有線電視機(jī)頂盒高頻頭所輸出的中頻信號，該信號可作為那些視頻信號處理相關(guān)科研項(xiàng)目或畢業(yè)設(shè)計(jì)的信號源。

利用高頻模擬信號分配系統(tǒng)向每臺實(shí)驗(yàn)桌投送模擬信號，是湖南信息學(xué)院新建DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的重要亮點(diǎn)之一。鑒于OMAPL138是面向3G移動通信基帶解碼應(yīng)用的DSP，其配套的AD采樣率不會超過100 MPS，故高頻模擬信號分配系統(tǒng)采用10片深圳市勝海微科技有限公司的SHWPD4型信號分配器[6]達(dá)成1分32的效果。該信號分配器的通帶頻率為150 kHz～1 GHz，可以在很寬的頻率單位內(nèi)適應(yīng)NI-USRP-2944所產(chǎn)生的OFDM調(diào)制信號。即使未來實(shí)驗(yàn)室引入面向4G移動通信基帶信號處理任務(wù)的TI-C66系列DSP（典型AD采樣率為200 MPS），這套高頻模擬信號分配系統(tǒng)依然可以沿用。

對于150 kHz以下的模擬信號，這套信號分配系統(tǒng)將會產(chǎn)生可觀的禁帶衰減。不過此頻率范圍內(nèi)的“原料”信號問題，將由實(shí)驗(yàn)用PC音頻輸出口和TL138F-TEB型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱自帶信號發(fā)生器填補(bǔ)。

1.3? 配套AD器件

應(yīng)用于移動通信基帶信號處理的DSP，基本上需要配置外部AD器件來采集各種類型的模擬信號。為此，湖南信息學(xué)院新建DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，為TL138F-TEB型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱配置三種不同采樣率的AD器件。實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)的外設(shè)擴(kuò)展板上集成一顆采樣率為200 kHz的AD7606，該器件用于MP3編碼實(shí)驗(yàn)，初學(xué)者據(jù)此可以熟悉AD采樣的基本原理。此外，還向廣州創(chuàng)龍電子科技有限公司定制兩款外接于uPP擴(kuò)展接口的中、高速AD模塊，如圖2所示。中速AD模塊（AD8568，500 kHz）用于FPGA-DSP-ARM三核通信實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是學(xué)生掌握核間通信技術(shù)的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)。高速AD模塊（AD9226，65 MHz）用于FPGA-DSP雙核通信實(shí)驗(yàn)。該高速AD模塊的采樣率十分接近3G移動通信處理器的典型AD采樣率，將是仿真3G基帶信號處理任務(wù)（OFDM解調(diào)）的關(guān)鍵部件。

1.4? 實(shí)驗(yàn)室弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

湖南信息學(xué)院原有的DSP實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)驗(yàn)PC機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的弱電線纜連接采用直連，沒有任何弱電中轉(zhuǎn)措施。實(shí)驗(yàn)者在每次實(shí)驗(yàn)中都需要搬動電腦進(jìn)行連線。帶電插拔不僅會增加設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)，各種橫跨線纜還會嚴(yán)重干擾實(shí)驗(yàn)操作。由于新建DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)計(jì)劃將高頻模擬信號分配到每臺實(shí)驗(yàn)桌的桌面，因此，完全可以順勢將實(shí)驗(yàn)PC機(jī)的各種弱電接口延伸至實(shí)驗(yàn)桌面，這樣可以完美地避免線纜橫跨的問題，如圖3所示。

在上述弱電系統(tǒng)設(shè)置下，各種線纜被限制在實(shí)驗(yàn)桌有限的面積內(nèi)，有效地避免了大跨度接線的設(shè)備損壞隱患，而且不會侵犯鍵盤、鼠標(biāo)的操作空間，最大限度地留住初學(xué)者對于復(fù)雜的DSP應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)積極性。此外，實(shí)驗(yàn)用PC機(jī)均設(shè)置雙網(wǎng)卡：內(nèi)置千兆網(wǎng)卡用于組建高速局域網(wǎng)，實(shí)驗(yàn)者在做完每次實(shí)驗(yàn)后，現(xiàn)場提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為評價依據(jù)，有效地解決抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的頑疾；外接百兆網(wǎng)卡用于與TL138F-TEB型教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱運(yùn)行的Linux系統(tǒng)通信，為開展物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集前端方面的設(shè)計(jì)型綜合實(shí)驗(yàn)提供網(wǎng)絡(luò)硬件支持。

2? DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的軟件建設(shè)

2.1? 軟件建設(shè)的必要性

在湖南信息學(xué)院人才培養(yǎng)方案的相關(guān)課程中，DSP技術(shù)與應(yīng)用的授課難度是位居前列的。DSP內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，匯編指令系統(tǒng)比較煩瑣，教學(xué)課時和教學(xué)條件有限，學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)起來比較枯燥、困難，無法將相關(guān)課程的內(nèi)容有效地聯(lián)系起來，達(dá)到融會貫通。湖南信息學(xué)院現(xiàn)有的DSP課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為陳舊，且多為原理性或驗(yàn)證性內(nèi)容，進(jìn)而阻礙學(xué)生提升實(shí)踐能力。而且，以往的DSP教學(xué)中理論課與實(shí)驗(yàn)課分立而行，學(xué)生學(xué)習(xí)效果不理想。計(jì)劃新引入的TL138F-TEB實(shí)驗(yàn)箱固然帶來更接近領(lǐng)域發(fā)展前沿的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但隨之而來的理論難度、操作復(fù)雜性也顯著提升。

通過與實(shí)驗(yàn)箱制造商的前期溝通，獲得實(shí)驗(yàn)箱配套的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[4]。該實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書多達(dá)1 300余頁，具有200多個實(shí)驗(yàn)。基于ARM+DSP+FPGA三核構(gòu)架實(shí)驗(yàn)箱的操作復(fù)雜性，相對于學(xué)校原有DSP實(shí)驗(yàn)室的5509實(shí)驗(yàn)箱，有了數(shù)量級上的提高。在1 300余頁的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中，ARM9通用處理器、高性能674X DSP以及Xilinx Spartan-6 FPGA處理器各自占據(jù)300余頁的篇幅（另有近100頁論述開發(fā)環(huán)境搭建，近300頁論述雙核、三核間通信）。而且，該實(shí)驗(yàn)箱所構(gòu)建的硬件體系的最高AD-I/O速率已經(jīng)達(dá)到65 MHz級別（面向3G移動通信基帶信號處理），I/O線程與數(shù)據(jù)處理線程的有效協(xié)調(diào)也成為固件程序開發(fā)時必須考慮的問題，這是大部分DSP通行教材都沒有討論的問題。

顯然，擬引進(jìn)的TL138F-TEB實(shí)驗(yàn)箱應(yīng)定位于教學(xué)、科研兩用。作為對上述結(jié)論的取證，經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，知網(wǎng)上關(guān)于OMAP138處理器的應(yīng)用研究論文[7-8]多集中于2015—2018年，具有相對較高的前沿性。同時，OMAP138系列處理器應(yīng)用方面也累積了大量的中文資料，實(shí)驗(yàn)箱制造商[4]也提供了成體系的實(shí)驗(yàn)教學(xué)文檔。與之對應(yīng)的是，2018年開始，知網(wǎng)上陸續(xù)刊登了性能更為強(qiáng)大的C66X多核異構(gòu)處理器的應(yīng)用研究論文[9-10]，但目前（2022年3月）C66X列處理器相關(guān)的成體系實(shí)驗(yàn)教學(xué)中文文檔較少，更適合作為研究生教學(xué)內(nèi)容。

與TL138F-TEB實(shí)驗(yàn)箱厚達(dá)1 300余頁的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書以及急劇增大的操作難度相對應(yīng)的是，湖南信息學(xué)院開設(shè)的DSP技術(shù)與應(yīng)用（本）課程中的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)僅有8次、16課時（專科班的DSP技術(shù)與應(yīng)用課程為16次，32課時）。單憑如此少的實(shí)驗(yàn)課時，無法讓學(xué)生走完從開發(fā)環(huán)境搭建到高速I/O并數(shù)據(jù)處理這樣一個完整教學(xué)流程。因此，與學(xué)校新建DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室所引進(jìn)的各種新型硬件相配套的是，相關(guān)的軟件建設(shè)也應(yīng)跟進(jìn)，必須建設(shè)一個考慮理論授課內(nèi)容進(jìn)度的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。該體系必須有效降低原實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的教學(xué)難度，同時也應(yīng)盡量保證對原有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書預(yù)設(shè)教學(xué)內(nèi)容的完整覆蓋；針對部分對數(shù)字信號處理感興趣的拔尖學(xué)生，應(yīng)該為他們提供一個各種保障條件較為完善的DSP應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新平臺，同時要兼顧數(shù)量居多的中等學(xué)力學(xué)生群體，探索研究激勵型DSP實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革，力求課程學(xué)習(xí)者的整體進(jìn)步。

2.2? 建設(shè)重基礎(chǔ)、跟前沿、可擴(kuò)展的DSP實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系包含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案、授課教案、操作視頻、過程及結(jié)果考核方案等。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系應(yīng)充分考慮湖南信息學(xué)院大部分學(xué)生的實(shí)際情況，能在授課信息量顯著增長的情況下留住學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。更重要的是，該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系更應(yīng)為那些學(xué)有余力的學(xué)生設(shè)置足夠的發(fā)揮空間，讓他們充分接近DSP應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展前沿。此外，該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系還應(yīng)包含針對所有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的綜合性保養(yǎng)、維護(hù)方案。

2.3? 打造面向信號處理課程群服務(wù)的DSP應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新平臺

根據(jù)新建的DSP技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的軟硬件環(huán)境，詳細(xì)構(gòu)建DSP實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信號處理課程群中的各前導(dǎo)、后繼課程的聯(lián)動；以“即學(xué)即用”為目標(biāo)，從信號處理課程群中總結(jié)出具有挑戰(zhàn)性的驗(yàn)證性DSP實(shí)驗(yàn)課題，作為新進(jìn)實(shí)驗(yàn)箱原有預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（廠商提供）所配套的進(jìn)階訓(xùn)練，推動學(xué)生展開自主學(xué)習(xí)；從相關(guān)科研、競賽項(xiàng)目中提煉出具有一定研究性質(zhì)的綜合設(shè)計(jì)型課題，作為課程考核改革方案的一部分，全力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性，使其在努力尋求通過課程考核的基礎(chǔ)上，深度參與DSP應(yīng)用技術(shù)方面的創(chuàng)新活動。

2.4? 探索研究激勵型DSP實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革

探索中等學(xué)力學(xué)生群體（人數(shù)最多）的專業(yè)交流語境，以期找到激發(fā)這部分學(xué)生展開自主研究學(xué)習(xí)的共同話題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對預(yù)設(shè)的研究型實(shí)驗(yàn)課題的引導(dǎo)；探索預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案中的操作難點(diǎn)，根據(jù)中等學(xué)力學(xué)生的既有認(rèn)知水平來確定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)策略，既要防止粗放式指導(dǎo)所帶來的學(xué)生思維脫線，也要防止精細(xì)式指導(dǎo)對于學(xué)生主觀思考能動性的壓制；探索實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫方式改革，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課結(jié)束前的一段時間內(nèi)生成電子版的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，既能夠有效解決學(xué)生相互抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的頑疾，又能夠?yàn)閷W(xué)生的課后自主學(xué)習(xí)騰出充裕的時間。

3? 結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展，當(dāng)今DSP的主要應(yīng)用多集中在以軟件無線電編碼解碼、圖像視頻采集處理等領(lǐng)域。顯而易見，這些領(lǐng)域內(nèi)所使用的DSP都涉及高速的數(shù)據(jù)吞吐。而在低速應(yīng)用領(lǐng)域，如音頻處理等，DSP的角色正逐漸被MCU或通用處理器所取代。在高速應(yīng)用中，作為“原料”的數(shù)據(jù)多由高速AD器件所采集。因此，當(dāng)今DSP應(yīng)用技術(shù)中的主要難點(diǎn)，就是DSP與高速AD器件之間的配合，以及各核心之間的協(xié)調(diào)與通信，這是當(dāng)今國內(nèi)很多DSP應(yīng)用技術(shù)方面的通行教材所缺失的。相反，通行教材卻把教學(xué)重點(diǎn)劃定在硬件結(jié)構(gòu)、指令體系中，教學(xué)內(nèi)容與信號處理實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，與示例源程序代碼解析脫節(jié)。

為此，湖南信息學(xué)院面向移動通信應(yīng)用，新建DSP應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，將“高速AD-I/O并數(shù)據(jù)處理”作為湖南信息學(xué)院DSP應(yīng)用技術(shù)教學(xué)的終極目標(biāo)。根據(jù)此目標(biāo)，引進(jìn)TL138F-TEB型DSP+FPGA+ARM三核教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，同時引進(jìn)相應(yīng)的軟件無線電平臺作為“原料”信號發(fā)生器，配置不同采樣率的AD模塊，并建設(shè)配套的弱電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將高頻模擬信號引入每臺實(shí)驗(yàn)桌。在如此硬件條件下，建設(shè)重基礎(chǔ)、跟前沿、可擴(kuò)展的DSP實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，既針對部分對數(shù)字信號處理感興趣的拔尖學(xué)生，打造一個各種保障條件較為完善的DSP應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新平臺，又兼顧數(shù)量最多的中等學(xué)力學(xué)生群體，探索研究激勵型DSP實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革，力求課程學(xué)習(xí)者的整體進(jìn)步。

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*項(xiàng)目來源：湖南信息學(xué)院校級教育教學(xué)研究項(xiàng)目“基于研究激勵型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新型多核DSP應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新平臺建設(shè)”（項(xiàng)目編號：XXY021ZXYB08）。

作者：王一博，湖南信息學(xué)院電子科學(xué)與工程學(xué)院，副教授，研究方向?yàn)殡娏d波通信技術(shù)；余波，湖南信息學(xué)院電子科學(xué)與工程學(xué)院（410151）。