Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  РТ 

 

 

 

«   31   »       05       2016 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Программирование процессоров цифровой обработки сигналов     

 




Направление подготовки

11.03.01 Радиотехника

Профиль подготовки

"Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов "

Квалификация (степень)выпускника

бакалавр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

7

144 / 4  

24  

16  

16  

4,4  

0,35  

60,75  

56,6  

Экз.(26,65)  

Итого

144 / 4  

24  

16  

16  

4,4  

0,35  

60,75  

56,6  

26,65  

 

Муром, 2016 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: изучение студентами основных областей применения сигнальных процессоров, основных архитектур сигнальных процессоров, отличительных особенностей процессоров цифровой обработки сигналов по отношению к микропроцессорам общего назначения, методов проектирования, разработки и отладки программного обеспечения, техники программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), построения вычислительных систем цифровой обработки сигналов на базе технологии ПЛИС.

В процессе изучения дисциплины решаются задачи:

− изучение основных архитектур, используемых в сигнальных процессорах;

− детальное рассмотрение наиболее типичных современных сигнальных микропроцессоров;

− ознакомление с особенностями проектирования и разработки программного обеспечения цифровой обработки сигналов;

− изучение технологии программируемых логических интегральных схем;

− рассмотрение методов и особенностей проектирования вычислительных систем цифровой обработки сигналов на базе техники ПЛИС.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.ДВ.07.02))

Дисциплина «Программирование процессоров цифровой обработки сигналов (ЦОС)» базируется на подготовке, которую студенты получают при изучении дисциплин: «Высшая математика», «Прием и обработка сигналов», «Программирование», «Информатика», «Цифровая обработка сигналов», «Программирование микропроцессоров». Дисциплина «Процессоры цифровой обработки сигналов» является базовой для выпускной квалификационной работы.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-6 способность осуществлять поиск, хранение, обработку и анализ информации из различных источников и баз данных, представлять ее в требуемом формате с использованием информационных, компьютерных и сетевых технологий.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

аппаратную архитектуру сигнальных процессоров, область их применения и особенности работы (ОПК-6).

принципы и особенности разработки программного обеспечения для сигнальных процессоров (ОПК-6).

архитектуры и основные технологии изготовления и применения ПЛИС (ОПК-6).

особенности применения ПЛИС и особенности построения вычислительных систем цифровой обработки сигналов на их базе (ОПК-6).

2) Уметь:

разрабатывать системы цифровой обработки сигналов и изображений на базе сигнальных микропроцессоров и ПЛИС (ОПК-6).

разрабатывать программы обработки сигналов и изображений в реальном времени (ОПК-6).

разрабатывать программы для мультипроцессорных систем (ОПК-6).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Обзор современного состояния техники ЦОС. Сигнальный процессор TMS320C10.

7

6

2

6

Устный опрос

2

Процессор ЦОС 1892ВМ2Я

7

4

8

8

14

Устный опрос, выполнение и защита лабораторной работы

3

Программирование ПЦОС 1892ВМ2Я

7

8

6

8

18

Устный опрос, выполнение и защита лабораторной работы

4

Технология ПЛИС

7

6

18,6

Устный опрос

Всего за  семестр

144

24

16

16

56,6

4,4

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

144

24

16

16

56,6

4,4

0,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 7

Раздел 1. Обзор современного состояния техники ЦОС. Сигнальный процессор TMS320C10.

Лекция 1.

Область применения и специфика микропроцессоров ЦОС. Изделия и характеристики ПЦОС ведущих производителей (2 часа).

Лекция 2.

Сигнальный процессор TMS320C10. Введение. Общие сведения. Структура. Блок управления. Операционный блок. Алгоритм обработки команд. Конвейер (2 часа).

Лекция 3.

Сигнальный процессор TMS320C10. Режимы работы. Особенности структуры. Основные отличия от МП общего назначения (2 часа).

Раздел 2. Процессор ЦОС 1892ВМ2Я

Лекция 4.

Процессор ЦОС 1892ВМ2Я. Введение. Основные характеристики. Структура RISC – ядра (2 часа).

Лекция 5.

Процессор ЦОС 1892ВМ2Я. Структура DSP – ядра (2 часа).

Раздел 3. Программирование ПЦОС 1892ВМ2Я

Лекция 6.

Программирование RISC-ядра. Система команд. Основные приемы программирования (2 часа).

Лекция 7.

Программирование DSP-ядра. Система команд. Основные приемы программирования (2 часа).

Лекция 8.

Программирование взаимодействия RISС и DSP-ядер (2 часа).

Лекция 9.

Введение и области применения. Области применения ПЛИС. Реализация алгоритмов ЦОС на ПЛИС. Классификация ПЛИС (2 часа).

Раздел 4. Технология ПЛИС

Лекция 10.

Базовые матричные кристаллы. Программируемые пользователем вентильные матрицы. FPGA. Функциональные блоки FPGA. Блоки ввода/вывода. Система межсоединений (2 часа).

Лекция 11.

ПЛИС с комбинированной архитектурой. Логические элементы. Встроенные блоки памяти. Функциональные блоки. Системы на кристалле. SOC. Конфигурирование (2 часа).

Лекция 12.

Техника ПЛИС. Особенности применения. Особенности разработки устройств на базе ПЛИС. программирование и конфигурирование ПЛИС (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 7

Раздел 1. Обзор современного состояния техники ЦОС. Сигнальный процессор TMS320C10.

Практическое занятие 1.

Форматы представления чисел и их согласование. Арифметические операции с числами в разных форматах (2 часа).

Раздел 2. Процессор ЦОС 1892ВМ2Я

Практическое занятие 2.

Система команд RISC-ядра 1892ВМ2Я (2 часа).

Практическое занятие 3.

Основные приемы программирования RISC-ядра (2 часа).

Практическое занятие 4.

Система команд DSP-ядра 1892ВМ2Я (2 часа).

Практическое занятие 5.

Основные приемы программирования DSP-ядра (2 часа).

Раздел 3. Программирование ПЦОС 1892ВМ2Я

Практическое занятие 6.

Разработка приложений в среде MCStudio (2 часа).

Практическое занятие 7.

Отладка проектов в среде MCStudio (2 часа).

Практическое занятие 8.

Примеры приложений (2 часа).

 

методические указания к практическим работам приведены в https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=2284

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 7

Раздел 1. Процессор ЦОС 1892ВМ2Я

Лабораторная 1.

Микропроцессор 1892ВМ2Я и интегрированная среда разработки MC Studio (4 часа).

Лабораторная 2.

Отладочный комплект МС-24ЕМ (4 часа).

Раздел 2. Программирование ПЦОС 1892ВМ2Я

Лабораторная 3.

Реализация устройств цифровой обработки изображений (4 часа).

Лабораторная 4.

Реализация устройств цифровой обработки сигналов (4 часа).

 

методические указания к лабораторным работам приведены в https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=30339.

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Сигнальный процессор TMS320C10. Режимы работы.

2. Сигнальный процессор TMS320C10. Стандартная схема включения.

3. Сигнальный процессор TMS320C10. Система команд.

4. ПЦОС 1892ВМ2Я. Стандартная схема включения.

5. ПЦОС 1892ВМ2Я. Система команд RISC-ядра.

6. ПЦОС 1892ВМ2Я. Система команд DSP-ядра.

7. ПЦОС 1892ВМ2Я. Среда разработки и отладки программ.

8. ПЦОС 1892ВМ2Я. Работа с отладочным комплектом МС-24ЕМ.

9. Алгоритмы ЦОС.

10. Реализация алгоритмов ЦОС на базе 1892ВМ2Я.

11. ПЛИС CPLD.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 


4. 2. Форма обучения: заочная

Уровень базового образования: среднее профессиональное.

Срок обучения 3г 6м.

 

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы, час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежуточного контроля

(экз., зач., зач. с оц.)

6

144 / 4  

4  

 

4  

2  

0,6  

10,6  

124,75  

Экз.(8,65)  

Итого

144 / 4  

4  

 

4  

2  

0,6  

10,6  

124,75  

8,65  

 

4.2.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежу-точной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

Всего за  семестр

136

+

124,75

2

0,6

Экз.(8,65)

Итого   

136

124,75

2

0,6

8,65

 

4.2.2. Содержание дисциплины

4.2.2.1. Перечень лекций

Не планируется.

 

4.2.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.2.2.3. Перечень лабораторных работ

Не планируется.

 

4.2.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

. .

 

4.2.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.2.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

5. Образовательные технологии

В соответствии с требованиями для реализации компетентностного подхода предусматривается использование при подготовке по данной дисциплине активных и интерактивных форм проведения занятий.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Программирование процессоров цифровой обработки сигналов

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Гадзиковский В.И. Цифровая обработка сигналов [Электронный ресурс]/ Гадзиковский В.И.— Электрон. текстовые данные.— М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2015.— 766 c. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=335524

2. Ракитин А.В. Процессоры цифровой обработки сигналов (учебное пособие). — Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2012 – 82 с. - 60 экз.

3. Гонсалес Р., Вудс Р.Цифровая обработка изображений. Издание 3-е, исправленное и дополненное. — Москва: Техносфера, 2012. – 1104 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=339859

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. ОАО НПЦ "ЭЛВИС". Микросхема интегральная 1892ВМ2Я. Руководство пользователя. Редакция 25.02.2013. - 218 с. - http://multicore.ru/mc/data_sheets/manual_1892vm2ya_250213.pdf

2. ОАО НПЦ "ЭЛВИС". Процессорное ядро RISCore32. Система команд. Редакция 10.09.2012. - 180 с. - http://multicore.ru/mc/data_sheets/Manual_RISCore32_100912.pdf

3. ОАО НПЦ "ЭЛВИС". DSP-ядро ELcore-x4. Система инструкций. Редакция 11.09.2012. - 614 с. - http://multicore.ru/mc/data_sheets/ELcore_x4_IS_110912.pdf

4. ОАО НПЦ "ЭЛВИС". Отладочный модуль MC-24EM-3U. Руководство пользователя. Редакция 28.11.2012. - 9 с. - http://multicore.ru/mc/data_sheets/Manual_MC-24EM-3U_281112.pdf

5. Красильников Н.Н. Цифровая обработка 2D- и 3D- изображений. СПб. : БХВ-Петербург, 2011, 608 с., УМО вузов по университетскому политехническому образованию - http://ibooks.ru/reading.php?productid=23441

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Cайт дизайн-центра процессоров ЦОС - multicore.ru

Cайт ведущего производителя техники ЦОС - http://www.ti.com/lsds/ru/homepage.page

форум по цифровой обработке сигналов - ru.dsplib.org

Программное обеспечение:

Лаборатория сигнальных процессоров и цифровой обработки сигналов

Microsoft Windows XP (DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal (подписка на программное обеспечение Microsoft для

академических организаций, договор №453 от 16.12.2014 года));

Kaspersky Endpoint Security для бизнеса, стандартный Russian Edition, антивирусный пакет (500-999 Node 2 year Educational Renewal License,

договор №436 от 11.11.2014 года);

Оpen office.org 3.0.0 (freeware);

Интегрированная среда разработки и отладки программ MCStudio (freeware).

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

ibooks.ru

multicore.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория сигнальных процессоров и цифровой обработки сигналов

Рабочая станция HPCore 2 DUO, 3 GHz, 2 GB, DVD-RW/HP19” 6 шт.

Интерактивная доска IQBoardPSS080 с проектором Acer

Отладочный комплект Сигнальный микроконтроллер серии «Мультикор» МС24ЕМ

Отладочный комплект Сигнальный микропроцессор серии «Мультикор» МС12ЕМ.

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Процесс изучения дисциплины включает лекции, практические занятия, лабораторные занятия и самостоятельную работу студента.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Программирование процессоров цифровой обработки сигналов»

по направлению подготовки 11.03.01 Радиотехника

 

Рабочая программа дисциплины «Программирование процессоров цифровой обработки сигналов» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 11.03.01 Радиотехника.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 144 час. (4 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен .

Цель дисциплины: изучение студентами основных областей применения сигнальных процессоров, основных архитектур сигнальных процессоров, отличительных особенностей процессоров цифровой обработки сигналов по отношению к микропроцессорам общего назначения, методов проектирования, разработки и отладки программного обеспечения, техники программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), построения вычислительных систем цифровой обработки сигналов на базе технологии ПЛИС.

В процессе изучения дисциплины решаются задачи:

− изучение основных архитектур, используемых в сигнальных процессорах;

− детальное рассмотрение наиболее типичных современных сигнальных микропроцессоров;

− ознакомление с особенностями проектирования и разработки программного обеспечения цифровой обработки сигналов;

− изучение технологии программируемых логических интегральных схем;

− рассмотрение методов и особенностей проектирования вычислительных систем цифровой обработки сигналов на базе техники ПЛИС.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Программирование процессоров цифровой обработки сигналов» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 11.03.01 Радиотехника.

 

31.05.2016 г.