[实用新型]一种FPGA通信实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及信息处理验证技术，特别是涉及一种FPGA通信实验装置。 

背景技术

超大规模集成电路技术的发展，使得FPGA设计成为目前系统设计的强有力的工具，掌握FPGA设计技术已逐步成为现代电子技术人员的必备技能。而在通信课程中利用FPGA工具，可以实现多种通信功能、加深学生对通信原理的理解。因此开设必要的实验课，是学好通信类课程的重要教学辅助环节，也是适应21世纪教育发展形式的重要手段。 

目前，基于FPGA的通信教学实验仪器比较多，比如，北京中教科源科公司的KY-TX2实验系统、启东计算机总厂的DICE-E208型多功能实验箱等等。KY-TX2实验系统中，电源、信号源、显示、信号处理、开关、AD/DA单元等电路单元均集成在一块电路板上，学生可根据实际需要，选择该电路板上已有的电路单元进行实验。DICE-E208型多功能实验箱在结构上和KY-TX2实验系统相同，不同之处在于，DICE-E208型多功能实验箱增加了“电子实验模拟演示装置”模块。通过它我们把一些复杂的实验系统软件化，然后用CPLD/FPGA器件编程进行控制，达到控制真实系统的效果。 

由此可见，现有技术所采用的硬件一体化的结构，即所有电路模块集成在一张大的电路板上的结构，有诸多缺点：(1)升级扩展困难，当需要扩展升级其中的某一个实验模块时，整个电路板必须重新设计、制作，费时费力，成本增加；(2)不同实验装置中的一些模块，比如信号与系统实验箱、移动通信实验箱、高频电子线路实验箱的信号产生模块均相同，但各实验装 置中的这些相同模块却不能共享，设计不同实验箱时需要重复设计，造成资源浪费；(3)由于电路板上的硬件被固定，因此学生进行二次开发比较困难，学生无法自行设计实验模块，以验证学习效果，不利于学生创新能力提高。(4)没有采用免连线思想的实验箱，虽然可以使学生充分了解硬件电路设计的整体流程，但学生将大量时间浪费在接插信号线上，实验效率低下。 

发明内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种模式可选的、实验成本低并能方便对各实验模块进行升级、开发的FPGA通信实验装置。 

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为： 

一种FPGA通信实验装置，包括用于通过至少7组64脚插槽插接各实验模块的一个通用底板，模式控制单元包括模式选择按键单元、模式选择处理单元、模式选择显示单元。其中： 

模式选择按键单元负责选择工作模式。由前向、后向、模式切换三个按键开关组成，低电平有效； 

模式选择处理单元负责接收模式选择按键单元的信号，对信号进行去抖、判断、驱动相应的模块选择开关并且将相关信息送达模式选择显示单元； 

模式选择显示单元负责将模式选择处理单元的处理信息显示在液晶屏OCM2X8A上，使得本实验装置拥有良好的人机界面。 

实验模块包括核心模块、信号产生模块、单片机实验模块、计算机接口模块、开关模块、音频模块、A/D和D/A模块、显示模块、数字调制模块、数字解调模块、PCM模块、AMI/HDB3模块。其中： 

核心模块为FPGA或CPLD核心芯片，本模块负责实现装置的主要功能，由主芯片、存储芯片、电压转换电路、JTAG下载接口、信号线插口等组成； 

信号产生模块生成数字和模拟信源；数字时钟源通过DDS信号产生单元可输出最高100MHZ的任意波型信号，模拟信源可实现幅度、频率可调的正弦信号； 

单片机实验模块由单片机、RAM芯片、ROM芯片、RS232接口和MAX232串口电压转换芯片以及相应接口组成，本模块可以实现核心模块相应实验的一部分功能，也可以作为一个单独的单片机实验板； 

计算机接口模块由并口、串口、VGA插口、PS2插口等组成，本模块集成了各种接口，可以与计算机、键盘、鼠标等设备相连； 

开关模块包括按键开关阵列和拨码开关阵列以及相应接口，本模块负责输出0V或5V的TTL电平信号； 

音频模块由麦克放大电路和音频放大电路以及相应接口组成，本模块负责接收、处理、发送音频信号，并且可以通过扬声器发出声音信号； 

A/D和D/A模块由串行AD/DA、并行AD/DA以及低通滤波和直流电平调节单元组成，本模块实现信号的数模、模数转换以及信号的低通滤波、0V至5V可调直流电平输出； 

显示模块由液晶、米字管、LED管、七段数码管、16×16点阵以及相应接口组成，本模块实现实验装置的结果显示功能；