【ETC-1電子綜合實驗開發平臺】
功能/作用介紹：
隨著高校對學生實踐能力和綜合素質培養的日益重視，綜合型實驗教學在電子類學科本科生教學中的重要地位更加突出。經過多年的發展，高校已經基本建立起了相對完善的實驗課程體系，通過自主研發、或采購相應實驗教學設備，如常用的模擬電路實驗箱、數字電路實驗箱、高頻實驗箱、微機原理與應用實驗箱、EDA技術實驗箱等，這些實驗設備應用基本滿足了電子類本科課程體系中實踐教學需求。但是隨著市場對電子信息類拔尖人才需求的日益增長，現有的人才培養計劃已不能適應。尤其是伴隨大學生創新實踐、自主設計以及全國大學生電子設計競賽、嵌入式專題競賽等學科競賽的蓬勃開展，傳統的實驗箱教學設備顯然不再適應實驗教學的需求，開發更加靈活的、資源更加開放的實驗開發平臺成為開展綜合型實驗和訓練的必備條件。在此背景下，由我校電工電子實驗教學中心按照“自主學習、自主創新”的實驗教學思路，結合本科教學計劃、大學生創新 設計和學科競賽等，研發了一系列實驗教學裝置和開發平臺，ETC系列MCU&FPGA電子綜合實驗開發平臺就是其中的一項。
電子類實驗特別是綜合型實驗往往同時涉及到電子技術、控制原理、傳感器原理、數字信號處理等多門課程的內容，而電子綜合實驗教學平臺要求既能方便學生設計的模擬和數字電路模塊連接，又要能夠便捷的開展程序設計以實現信號采集、信號處理和系統控制等功能。因此對于這樣的開發板，一方面由于應用于系統設計，為了減少重復設計，平臺應該盡量配置常用的接口和模塊，如顯示模塊、輸入按鍵、指示燈、時鐘接口等，同時為了滿足不同系統的需求，適應各種差異性系統，開發平臺又應該盡可能的提供更多的開放接口供用戶使用。因此MCU&FPGA平臺應具備以下特點：
開放性：能夠提供足夠多的開放接口供用戶使用;
功能性：應該具備一些基本的資源模塊配置，如顯示、鍵盤等;
兼容性：針對該平臺設計的模塊應該能方便的實現進行重新組合應用;
穩定性：系統應能夠穩定運行;
便捷性：平臺的使用、編程操作應該簡單適用。
根據以上開發平臺的性能需求，我們選擇FPGA來實現平臺的兼容性，使得不同系統的設計能夠使用一些相同的模塊來進行組合實現，MCU了實現系統程序控制等。2005年設計的ETC-1型MCU&FPGA開發平臺，選擇了本科教學中使用最廣的51單片機和Altera公司的Cyclone I系列FPGA進行結合，51單片機實現程序設計，FPGA實現和功能模塊的接口配置和高速控制。隨著NIOS技術的成熟，2010年設計的ETC-2型NIOS開發平臺采用功能更加強大的NIOS軟核代替了51單片機，同時FPGA也升級為Cyclone III系列FPGA EP3C16F484，使得在實現系統基本功能模塊后，仍能夠提供足夠多的IO口供用戶使用。以下為ETC系列電子綜合實驗開發平臺的基本性能指標：
(1) FPGA主芯片為EP3C16F484，該FPGA有15408個LE，4個加強型PLL，516096Bist的片內RAM資源。該芯片為C8級別的，工作頻率最高可以超過300MHz。
(2) 64MBits SDRAM：該系統板使用的SDRAM芯片為ISSI公司的IS42S16400，4Banks，每Bank容量為16MBits，共64MBits，容量足夠實驗中使用。
(3) 16位256K SRAM：該系統板使用的SRAM芯片為ISSI公司的IS61LV25616，數據位寬為16位，總容量為256K，可用于某些需要高速緩存的系統中。
(4) 32MBits FLASH：該系統板外擴了FLASH芯片S29AL032D，容量為32MBits,當系統需要掉電儲存信息時可使用。
(5) 320*240點陣型LCD：配備的LCD為點陣型320*240的LCD，可以顯示30行40個字符或數字，還可顯示圖形和漢字。
(6) 編程接口：同時實現JTAG和AS下載模式，分別對FPGA和EPCS4在線編程。
(7) 開放型外圍IO接口：4組獨立2*20擴展接口，每個接口共40針，包含2個5V電源，2個3.3V電源，4個GND和32個可編程IO口。另有用有10針的鍵盤擴展接口，包含8個通用IO口?？偣?30個擴展IO口。
(8) 輸入設備：核心板設計由4個獨立按鍵和2個撥碼開關，可實現簡單的功能選擇輸入;顯示擴展板設計了旋轉編碼開關和輔助按鍵，可實現一般的界面操作。
(9) 時鐘接口：設計有鎖相環時鐘輸出和輸入端，可對外提供100M以上的數字時鐘，也可實現外部高速時鐘的輸入。
(10) 電源模塊：板載電源為系統提供5V、3.3V、2.5V和1.8V等幾種電源，系統自帶3A自恢復保險和防反接電路進行保護。
ETC-2采用6層PCB設計，在完成鍵盤輸入、液晶顯示、板載存儲、在線調試等基本功能夠，提供了多達3組40PIN通用IO接口，可充分滿足綜合實驗的擴展功能需求。除了用于本科生實驗課程“電子系統綜合實驗”外，很多的大學生科研、畢業設計等都在此平臺上開發完成。同時自2005年以來ETC-1和ETC-2平臺廣泛的應用于電子設計競賽、SOPC競賽中作基本開發系統，取得了優秀的成績，基于該平臺設計的實驗作品先后獲得國家一等獎14項，其他獎項數十項。同時該平臺還推廣至湖北省十余所兄弟高校用于電子設計競賽培訓工作。
作品名稱：ETC-1電子綜合實驗開發平臺
完成單位：武漢大學電子信息學院
