[实用新型]可编程系统级芯片嵌入式系统教学仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于计算机软件和硬件系统的教学设备，具体地说是指一种嵌入式系统教学仪器。

背景技术

嵌入式系统课程的体系结构大致分为：实时嵌入式系统导论、嵌入式系统设计和嵌入式系统工程培训三门课程。课程目标是学习嵌入式系统是如何设计和开发的，其基本内容：从一个系统的细节入手，然后了解微处理器、编辑器、操作系统和调试工具的选择；接下来，将会研究实际使用的处理器结构与软件实现的功能是如何应用到系统的硬件和软件部分中去。这些对于还没有过应用经验的学生来说是较为困难的，因此，在高校中开展嵌入式系统教学是非常有必要的。嵌入式系统是一门实践性很强的学科，需要相应的开发平台。由于现有的嵌入式系统所涉及的基本理论比较复杂，学生很难入手，很难在其基础上开发出自己的应用程序；再者，一些嵌入式操作系统和相应的软件开发环境价格比较昂贵，因此限制了嵌入式系统的推广与发展。嵌入式技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域涉及工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境监测、机器人等。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可编程系统级芯片嵌入式系统的教学仪器，以解决嵌入式系统在教学领域的推广与应用的技术问题。

本实用新型所述的可编程系统级芯片嵌入式系统教学仪器是由核心板和主板组成；核心板包括含有多种处理器软核以及配套IP的可编程系统级芯片及分别与其连接的存储器、通信及多媒体接口和人机交互设备，所述存储器包括一组大容量存储器，通信及多媒体接口主要包括以太网控制器及以太网接口、USB控制器及USB接口、音频控制器及音频接口、RS232串口电路、VGA接口电路，人机交互设备主要包括键盘阵列、按键、拨挡开关输入、8段码管、大屏幕TFT彩色LCD显示和VGA控制器，所述可编程系统级芯片还连接一个多重配置控制器；主板主要包括液晶显示器、多通道八位A/D转换模块、单通道八位D/A转换模块、步进电机、直流电机、标准键盘、八位扫描LED数码管、两位静态LED数码管、十六位按键输入模块、十六位拨码开发输入模块、八位LED和多种时钟选择输入；主板上的上述器件分别通过扩展槽与核心板的可编程系统级芯片的I/O端口连接。

如上所述的可编程系统级芯片嵌入式系统教学仪器，核心板的可编程系统级芯片采用Altera公司Cyclone II系列FPGA EP2C35F672或FPGAEP2C20F484芯片。

本实用新型的优点在于：

1、通过该教学仪器与配套的课程能够使学生了解和掌握从最简单的EDA电路设计到组成SOPC系统的基本模块，如NiosII处理器、调试单元、存储器、通信接口等的设计与仿真，再到芯片级、板级的功能仿真与验证和操作系统、驱动程序运行的全套方法。学生在完成了完整的课程以后，可以独立的进行SoC的前端设计与功能验证工作。

2、除了提供基于商业的NiosII处理器及配套的μC/OS2、μClinux操作系统的教程以外，还提供基于完全开源的32位处理器OpenRISC1200及配套的Linux操作系统的教程以及另外一款开源的32位SPARC V8兼容处理器LEON2/LEON3及配套的RTEMS、Linux操作系统的教程。由于后两套教程使用的处理器、配套IP和操作系统、驱动程序都是完全开源的，学生可以接触每一行RTL级代码和C语言、汇编语言代码，可以有机会真正了解32位RISC处理器以及其他片内控制器的工作原理以及操作系统、驱动程序的实现方法，而不必像面对NIOS2时那样只能面对功能级仿真。而且，由于学生掌握了以上两套系统的RTL级代码和操作系统、驱动程序代码，就可以自由的修改代码，实现处理器的定制功能。甚至，由于以上两套系统都经过了多次ASIC流片验证，学生可以以此为基础设计真正的属于自己的ASIC SoC。

附图说明

图1是本实用新型的教学仪器的主视图。

图2是核心板的主要器件和接口的电路框图。

具体实施方式

本实用新型的核心板的结构参见图2，核心板可以采用Altera公司Cyclone II系列FPGA EP2C35F672为核心或FPGA EP2C20F484为核心。