长期以来,单片机实验系统的进步主要表现在接口模块的增减上(如对单片机增加某种传感器的应用等),于是学生只能被动地接受不断增加的应用目标实验模块,既不可能自主定制接口模块,更不可能对单片机本身进行自主构建,实现最能体现现代电子技术的SOC片上系统构建与应用,完成真实意义上的单片机应用系统设计,从而提升学生自主设计能力和就业资本!
一 新型单片机实验开发系统特色与优势:
(一) 新型单片机实验开发系统在确保完成传统单片机实验开发的前提下,通过系统所提供的基于MENTO公司的商业级MCS-51单片机IP核、 8088/8086 CPU IP核,以及NOC核等在大规模FPGA硬件平台上完成传统单片机应用开发实验、单片机核应用系统构建实验、SOC系统构建实验、FPGA中的单片机 /CPU核与外部接口设备联合实验,以及传统单片机与FPGA联合实验开发等自主创新实验。
(二) 新型单片机实验开发系统放弃了目前一些单片机实验系统中仍流行的,但在现代电子设计技术中已淘汰的接口器件实验(如8255、8155、8279、8253等),保留或并增加现代电子系统常用的开发目标,如USB、SPI、PS2接口、不同类型的液晶/VGA显示控制等。
(三)新型单片机实验开发系统采用开放式接插线方法。但为了灵活性,且能面向自主设计与现代工程设计,采用了3种接插线方式:
1、主板带插孔的传统接插线方式;
2、主板带插针的高速线方式;
3、排线座与排线方式。
(四) 配套的单片机IP核系统主要在FPGA中构建。此FPGA由含40万门的CycloneII新型大规模FPGA EP2C8构成,它包含8256个LEs、8745个触发器、16万个可编辑RAM/ROM存储单元、2个参数可设置型嵌入式锁相环、36个9bit乘 9bit可编辑的硬件乘法器。具体使用和实验方法可参考《单片机技术及其系统设计》和《EDA技术实用教程》。
(五) 如果实验需要,可以将MSP430单片机或AVR单片机实验开发板(另配)取代FPGA MCU Core设计平台适配板。
二 新型单片机实验开发系统含有的有特色的实验辅助工具或实验目标:
1、嵌入式逻辑分析仪。可利用嵌入式逻辑分析仪SignalTapII对实验模块进行实时测试。
2、可载于FPGA中的DDS函数信号发生器。部分功能参考以上“二、拓创DDS函数信号发生器”一节。
3、高性能实验用单片机。普通AT89S51加AT89S8253(该单片机性能与功能参考第三节的KX_DVP3F开发板配置)。
4、USB-Blaster编程器一个、ByteBlasterMV编程器一个。5功能智能逻辑笔:可显示高电平/低电平/中电平/高阻态/脉冲。
5、含40万门的CycloneII新型大规模FPGA EP2C8
6、直流电机控制、步进电机控制、光电隔离控制、继电器隔离控制、传统或单片机核RS232通信、蜂鸣器控制等等。
7、七段数码显示、8发光管、6数码管串行静态显示、4数码管动态扫描显示、6数码管BCD/HEX译码显示。
8、128X64点阵液晶显示控制、4行X20字字符型液晶显示控制、VGA显示控制(通过MCU核)等;
9、SRAM62256、EEPROM、单片机总线控制RAM/ROM读写、串行E平方93C46、I2C 24C02读写控制等。
10、并进/串出、串进/并出单片机控制、ADC,双路DAC控制等、直8脉冲键、4X4阵列键、16电平开关等、电位器。
11、独立的标准时钟频率有19个:20MHz至0.5Hz;通过嵌入式锁相环可获得的时钟频率有10MHz-400MHz;通过DDS函数信号发生器可获得0.1Hz至15MHz之间任何频率,精度0.03Hz,以及0.5Hz-20MHz,共16个标准时钟频率。
12、电源有自动保护的+5V,+12V、-12V、、+3.3V、2.5V+、1.2V(此电压作为FPGA核工作电压)。
三 新型单片机实验开发实验项目类型(可提供以下所列类型几乎所有实验示例):
1、传统单片机实验开发类。与传统单片机AT89S8253相关的各类软硬件实验,通信实验、控制实验和测量实验等等。
2、FPGA中单片机IP核实验开发类。基于FPGA平台的8051/52单片机IP核应用系统构建开发实验、8088/8086 CPU核SOC系统构建软硬件联合实验开发、单片机核与外围各类接口设备实验开发等。
3、单片机与FPGA联合实验开发类。以普通单片机为核心,FPGA为接口器件的联合实验开发。有很强的实用性,应用广泛。例如含高度综合性经典示例:DDS函数信号发生器。示例功能可参考以上第二节的KX-DDS7系统,信号测量指标与KX_DDS7相同,但信号输出指标仅限于实验系统上的双路DAC(0832)速度上限。
4、控制类。直流电机控制、步进电机控制、光电隔离控制、继电器隔离控制、传统或单片机核RS232通信、蜂鸣器控制等等。
5、普通显示控制。七段数码显示、8发光管、6数码管串行静态显示、4数码管动态扫描显示、6数码管BCD/HEX译码显示。
6、其它显示控制类。128X64点阵液晶显示控制、4行X20字字符型液晶显示控制、VGA显示控制(通过MCU核)等;
7、存储器实验类。SRAM62256、EEPROM、单片机总线控制RAM/ROM读写、串行E平方93C46、I2C 24C02读写控制等。
8、其他。并进/串出、串进/并出单片机控制、ADC,双路DAC控制等、直8脉冲键、4X4阵列键、16电平开关等、电位器。
9、独立的标准时钟频率有19个:20MHz至0.5Hz;通过嵌入式锁相环可获得的时钟频率有10MHz-400MHz;通过DDS函数信号发生器可获得0.1Hz至15MHz之间任何频率,精度0.03Hz,以及0.5Hz-20MHz,共16个标准时钟频率。 |