[实用新型]一种多内核共享单平台实验教学装置

说明书

本实用新型涉及一种多内核共享单平台实验教学装置，包括CPU内核板和资源平台主板两部分；CPU内核板为独立板件，资源平台主板设计有人机交互电路、A/D及D/A信号转换电路、RTC实时时钟电路、简易信号源电路、开放式I/O接口等，CPU开放所有I/O供用户使用，CPU内核板通过活动插座插入资源平台主板构成一个整体。用户可以自行设计CPU内核板使用，实现系统升级。设计3.3V‑5V宽电压范围，适应不同电源内核的CPU，设计了多显示器分时交错显示。

技术领域

本实用新型属于电子信息技术领域，涉及一种多内核共享单平台实验教学装置。

背景技术

单片机体积小、功能强、使用简单，被广泛应用于智能家用电器、工业控制、智能仪表等领域。作为大中专电子、通信、自动化等专业核心课程，单片机、ARM嵌入式具有举足轻重的地位。在单片机、嵌入式课程教学中，为了提高教学效果，可以采用“虚实结合”的教学手段，先使用虚拟仿真软件完成原理设计与编程，以提高效率，再将程序下载到实物板件运行调试。随着技术的发展，市场上出现了一些高性能单片机逐渐取代传统51单片机,而32位ARM嵌入式处理器其性价比日益凸显，越来越受到欢迎。学校实验室硬件实验箱的设计是固定和不可升级的，当开设一门新型单片机或嵌入式处理器课程时，现有实验箱便无法满足新课教学需求。市场上实验箱硬件配置及其设计理念大多大同小异，重新购置设备势必会导致资源浪费。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型设计一种多内核共享单平台实验教学装置，采用单一平台设计，通过更换不同内核处理器实现单平台资源共享，将人机交互接口、信号转换、实时时钟、通信接口等资源和模块设计在一个单板，通过标准的接口与CPU内核板连接，通过更换不同类型CPU内核板都可以共享该平台的所有硬件资源。由于定义了开放的统一接口规范，用户可以自行设计CPU内核板使用，实现系统升级。设计3.3V-5V宽电压范围，适应不同电源内核的CPU，设计了多显示器分时交错显示。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多内核共享单平台实验教学装置，包括CPU内核板和资源平台主板两部分；CPU内核板为独立板件，资源平台主板设计有人机交互电路、A/D及D/A信号转换电路、RTC实时时钟电路、简易信号源电路、开放式I/O接口等，CPU开放所有I/O供用户使用，CPU内核板通过活动插座插入资源平台主板构成一个整体。

所述CPU内核板设计分成不同的内核，每种CPU内核单独设计一块PCB板，定义标准电气接口用活动插座插入平台主板，CPU内核板根据I/O口功能、电源、复位进行设计，人机交互电路、D/A转换在资源平台主板中预先接好线，通过短路帽与CPU I/O口连接，当需要使用这些资源时插上短路帽即可，去掉短路帽后则成为全开放I/O口，可以自由使用。

所述CPU内核板与资源平台主板之间定义了统一的电气接口规范，该统一电气接口规范中包含了I/O口、电源引脚、复位引脚、程序下载接口、特殊功能引脚，电源引脚同时接有5V、3.3V电压，以适应不同CPU型号电源要求，复位信号同时接入高电平复位和低电平复位信号。特殊功能引脚依据芯片型号不同定义不同功能有脉宽PWM、外部中断INTx、计数脉冲Tx，电源电路及复位电路设计在主板上，3.3V、5V电源电压同时接入CPU内核板，再从CPU内核板将电源馈入主板供给资源平台板使用，以实现CPU内核板、主板3.3V、5V电源自动切换，无需人为干预，复位电路设计手动复位功能，通过74AT04单反相器产生RESET、 两路不同极性复位电平，供CPU和主板硬件电路使用。

所述CPU内核板根据教学实际分别设计STC89C51、ATMEGA16、STM32F103、LPC2148等不同类型板。