功能/作用介紹:
SWPI-1 EDA/SOPC/DSP實驗儀是一種資源豐富、功能完善、維護方便且具備較高性價比的綜合性集成實驗系統,可同時支持大學本科相關專業目前所開設的基于FPGA器件的EDA、SOPC及DSP等類別課程的配套實驗教學需要,并能為課程設計、畢業設計、學生課外科技活動拓展及教師科研、學術、技術開發所用。
系統性能指標:
(1) 系統主芯片EP2C35F672C8,Altera CycloneⅡ Family,主時鐘50MHz
(2) 帶256K×32的SRAM,16M×8的Flash,8M×32的SDRAM,可配成4M×64位,2K×8的串行EEPROM
(3) 帶8位和12位A/D,14位D/A
(4) 帶三線直流電機和二相四線制步進電機
(5) 帶4×4陣列鍵盤,4個按鍵,8個LED,8個數碼管和16×16LED陣列
(6) 帶9針RS-232串行接口、15針RGB VGA接口、USB接口、PS/2接口、3.5mm音頻插座、RJ-45網絡接口和可用于數據擴展的40針IDC插座。
系統主要特色:
(1) 采用“核心板-底板”組合結構,大大節約成本,縮小體積
(2) 采用多達8層的PCB設計,充分保證復雜系統的正確功能布局
(3) 采用SMT表面貼焊工藝,顯著提高系統穩定性,加強抗干擾能力采用電路完全開放模式,方便用戶觀察、理解、調試與系統維護
配置大量外設及接口資源,支持開展豐富多彩的實驗活動。
主要性能及特色
教學性:
EDA/SOPC/DSP實驗系統由西南石油大學計算機科學學院教師團隊針對相關專業課程特點自行研發,它將傳統的EDA、SOPC和DSP三套獨立實驗系統集成于一體,采用Altera公司新型Cyclone II FPGA(在線可編程門陣列 )芯片,配以高速A/D、D/A器件及SRAM、SDRAM、FLASH、LAN、音頻CODEC等模塊,可滿足從低端的基于HDL硬件描述語言的PLD系統設計到高端的基于Altera SOPC技術的嵌入式系統設計、以及基于FPGA的DSP數字信號處理器應用設計等課程的實驗教學需要,同時還可以支持本科生、研究生及專業教師、工程技術人員開展基于FPGA的有關EDA、SOPC、DSP等方面的IP核設計、驗證與應用開發等活動。
2011年3月研制完成至今,已在過去3年中經過計科08級、計科09級、計科10級三個年級的“可編程邏輯系統設計”、“SOPC系統設計”等專業課程中使用。另外,系統還應用在3個年級的專業方向綜合設計、以及2個年級的畢業設計等教學環節中,總的人機時達6000以上,實驗箱緊密貼近教學實際,由于采用便攜式機箱設計,能靈活應用在課堂演示及實驗教學環節,研制團隊編寫了與實驗箱配套的《EDA/SOPC/DSP實驗系統使用說明》、《EDA/SOPC/DSP實驗系統實驗指導手冊》。
科學性:
EDA/SOPC/DSP實驗系統采用Altera公司新型Cyclone II FPGA(在線可編程門陣列 )芯片,緊密貼近EDA/SOPC/DSP發展技術前沿,實驗系統之上開設的各個實驗項目均來自電子系統設計的實際項目案例,符合科學原理,體現科學知識和科學過程相統一的原則;有利于學習科學知識,樹立科學意識,掌握科學方法和實驗操作技能。
創新性:
傳統實驗箱通常采用一體化設計結構,即所有的電路和器件都在一塊電路板上,不利于進行擴展實驗,限制了學生的創新設計,且難以實現復雜系統。
EDA/SOPC/DSP實驗系統在研制中采用了模塊化設計,主板可以作為一個獨立模塊從箱體上取下。主板上所有資源已經和主芯片的I/O連接,并在主板上用文字符號標出了相應端口,實驗時不需再進行連線,僅在編程時進行引腳鎖定即可。擴展模塊通過總線與主板相連,通過編程即可完成相關的實驗項目,無需進行其他連線。系統的擴展模塊還可以作為其他實驗系統的擴展功能模塊,有效地在單片機、DSP、ARM等不同實驗箱上共享。因而本系統具有端口開放、電路簡單、結構清晰、電氣性能可靠,方便教學、使用簡單、主板獨立、模塊通用、節省資源等優點。
啟發性:
“興趣是最好的老師”,為了充分調動學生的學習興趣,激發創新思維,實驗箱在設計實驗項目中均為學習者安排了具有啟發性、具有一定深度和可擴展性的實驗內容,供學有余力的學生進行操作。實驗設備外圍擴展模塊提供了常用的電子系統控制對象接口及引腳擴展插槽,學生可以用所學的知識或根據書本內容自行設計相應的控制電路和控制程序,利用這些器件自行設計實驗。這既可開拓學生的思路,又能讓學生真正在做實驗,而不是在看實驗,加強了學生動手做實驗的能力。
實用性:
EDA/SOPC/DSP實驗系統采用“核心板-底板”組合結構,大大節約成本,縮小體積,在板級設計中采用8層的PCB工藝,充分保證復雜系統的正確功能布局,元件裝焊過程全部采用SMT表面貼焊工藝,顯著提高系統穩定性,加強抗干擾能力采用電路完全開放模式,方便用戶觀察、理解、調試與系統維護。此外,系統配置大量外設及接口資源,支持開展豐富多彩的實驗活動。實驗箱易于操作、性能穩定,通用性好、安全可靠,價格低廉、便于推廣。
作品名稱:EDA/SOPC/DSP實驗系統
完成單位:西南石油大學計算機科學學院