[实用新型]多任务重配置电路系统

说明书

技术领域

该项目的技术的应用领域属于现代电子信息、工业自动化、计算机应用、电子设计技术与通信工程专业学习的高校教学实验领域。主要用于与这些专业有关的实验室实验设备上。 

背景技术

对于高校的数字电路、单片机技术、EDA技术、计算机组成原理等与现代数字技术相关课程的实验，在上世纪九十年代及之前的许多年中，绝大部分情况中使用的是手动插线方式。即为了完成特定的实验项目，实现特定的电路功能，学生必须事先根据实验项目相关的电路，使用大量的连接线将实验元器件连接起来，以便搭建出指定的实验电路模块进行实验。这种实验方法的唯一好处是直观，即十分清晰地显示出各电子元器件间的连接关系。然而随着电子技术的发展及相关课程对应的实验项目复杂性的增加，实验中介入的元器件数量的增加、速度的提高、电路复杂性加大，特别是大规模可编程逻辑器件(如FPGA)的应用，使用传统的手工连线方式来完成实验的缺点越发明显，特别是越来越无法适应现代数字技术相关课程的实验了。 

在现代数字技术相关课程的实验中仍然使用传统的手工接线方法来完成实验的缺点包括： 

1、在系统工作速度方面，无法达到预计的实验目标。由于用手工来连线的实验电路接线都比较长(一般有40厘米左右，而真实系统中电子元件间连线的长度小于2厘米)，这使得最后连接好的电路系统的工作频率很低，无法发挥出现代高速器件本身的高速特点，从而使连接好的系统无法代表实际系统应有的速度特性，从而使学生无法在实验中真正了解整个系统的全部特性。 

2、在系统抗干扰方面，无法达到预计的实验目标。同样是由于用手工来连线的实验电路接线比较长，连线与连线之间的相互干扰，外部信号对连线的干扰，使得系统的电磁兼容能力大为下降，且系统工作不稳定。这使得学生无法了解真实系统实际的工作特性，这导致无法获得工程环境中实验数据。 

3、实验效率低。对于一些较复杂的实验，涉及的元件多，端口多，于是需要接插的线就很多(有时多达数百条)。这时插线花费的时间就很多，而且线越多，插错的可能性就越大，检查误插所花的时间就越多，于是学生用在实际实 验中的时间就越少，从实验实践中学习知识的机会就越少，实验效果就越差。 

4、脱离工程实际。实际的电子系统是在PCB印制板上的，连线的长度和宽窄是与器件的速度性能相匹配的，而不是像传统实验系统那样有大量手工连线构成的。所以，用传统实验方式完成的实验结果都不能代表实际工程情况下的结果，这导致学生由此学到的知识往往与实际情况脱节，无法学以致用。 

5、实验成本高。通常，传统实验中用于接插的连线是特制的，两头有专门的接插头，成本较高，也易损坏，而且每次实验都要手工连接大量的连线，不断的接插极易损坏连线。每次实验都会有不同数量的接线损坏。 

发明内容

为了使高校的数字电路、单片机技术、EDA(电子设计自动化)技术、计算机组成原理与微机接口技术等相关课程的实验适应现代数字技术的高速发展，解决传统实验中使用手工插线导致的诸多问题，提高实验效率，使实验与具体工程实践相结合，发明者于1998年提出了数字技术相关的高校实验系统采用“电路重构软配置”及“多任务重配置电路系统”的概念，实现原理和相关电路，并于1999年将此相关的理论与实践发表于杭州电子工业学院学报(现为杭州电子科技大学学报)。并于2001年将基于“多任务重配置电路系统”概念和基本理论的数字电路和EDA技术实验系统通过杭州康芯电子有限公司向全国许多高校销售。同年将此类实验系统的功能原理、电路结构、使用方法和相关技术表格发表于由发明者(第一作者)编著的教材《EDA技术实用教程》的附录上，以供高校相关专业的师生参考，此教材由电子科技大学出版社出版。此后，此教程附录中相类似的内容先后出现在发明者编著的多部面向不同专业的教程中，这些教材包括由科学出版社于2002年出版的《EDA技术实用教程》、由清华大学出版社于2005年出版的《EDA技术与VHDL》和《SOPC技术实用教程》等。在这些教材的推动下，基于“多任务重配置电路系统”概念和原理的实验系统，特别是EDA技术领域的高校实验系统得到了国内广大高校师生的认可和接纳，从而也极大地改观了高校传统实验模式落后的面貌，同时，这种先进的实验系统也反过来促进了发明者编著的相关教材的广泛推广。