[发明专利]基于虚拟芯片和无线管理的数字电路实训平台及应用方法

说明书

基于虚拟芯片和无线管理的数字电路实训平台，包括管理服务器和若干实验箱、实训学生客户端；每个实验箱包括单片机、多个存储芯片、多个FPGA芯片、多个液晶模块、无线串口传输模块、实验箱编号设置开关；管理服务器包括USB口转串口模块、无线串口传输模块；实训学生客户端是实训学生的手机。应用方法中，平台编写出若干不同内容的FPGA程序、集中存放在管理服务器内，应用中管理服务器可对指定实验箱授权并能更改虚拟芯片型号，被授权后学生也可以辅助使用手机自主更改虚拟芯片的型号。本发明全程不需要进行电气连接或插拔、减少了损坏几率，设备安装方便、数据传输稳定性高，可以模拟出更多不同功能数字芯片、效果好，成本低、功能强、灵活性高。

技术领域

本发明涉及教学实训平台技术领域，特别是一种基于虚拟芯片和无线管理的数字电路实训平台及应用方法。

背景技术

“数字电路”的教学课程是高校电子、信息、控制等专业的基础课，具有很强的实践性。现在的数字电路实训设备因结构所限，存在以下缺点，一：由于每个试验台及其试验箱只能实现一种功能，功能单一，因此每次更换实验题目时需要为每个试验台及其试验箱重新准备芯片，实验准备的工作量大，实验设备使用率低，且还会增加试验台及试验箱的投资成本；二：在实训时，需要实训人员用若干导线对实验芯片的外围管脚进行电气连接，不但操作麻烦，而且容易导致实验芯片的管脚等损坏；三：更换实验题目时，不同的实验芯片需要从芯片座插孔内插拔，容易造成管脚弯曲折断等损坏；四：由于可供实训的芯片品种不多，且功能单一，因此会对实训的效果带来影响。

FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。基于上述，提供一种基于FPGA技术，能应用于“数字电路”的教学课程，克服现有“数字电路”的教学课程中使用的实训设备因结构所限，存在的各种缺点的数字电路实训平台及应用方法显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有“数字电路”的教学课程中使用的实训设备，因结构所限存在的各种弊端，本发明提供了一种基于FPGA技术，应用汇中使用FPGA作为若干个实验箱的虚拟芯片，若干FPGA所需不同功能的若干程序存储在服务器内，通过无线方式实现服务器与若干实验箱之间的信息传输，实训中，管理服务器可对指定实验箱授权并能更改虚拟芯片型号，被授权后学生也可以辅助使用手机自主更改虚拟芯片的型号，使每个试验箱能达到不同的功能，实验箱的虚拟芯片能模拟接口接插件，使用液晶显示器显示其型号，使虚拟芯片有放大的DIP16(直插16引脚)封装外观，有与使用真实芯片一样的感官效果，由此达到全程不需要进行电气连接或插拔、减少了损坏几率，设备安装方便、数据传输稳定性高，可以模拟出更多不同功能的数字芯片、实训效果好，实验箱成本低、功能强、灵活性高的基于虚拟芯片和无线管理的数字电路实训平台及应用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于虚拟芯片和无线管理的数字电路实训平台，其特征在于包括管理服务器和若干实验箱、实训学生客户端；所述每个实验箱包括单片机、多个存储芯片、多个FPGA芯片、多个液晶模块、无线串口传输模块、实验箱编号设置开关；所述多个存储芯片、多个FPGA芯片、多个液晶模块、无线串口传输模块、实验箱编号设置开关和单片机之间经导线连接；所述管理服务器包括USB口转串口模块、无线串口传输模块；所述USB口转串口模块的串口与无线串口传输模块的串口经导线连接，USB口转串口模块的USB插口插入服务器的USB插座内；所述服务器和若干个试验箱之间经服务器无线串口传输模块、若干个试验箱内无线串口传输模块实现信息数据交互；所述实训学生客户端是实训学生的手机。

进一步地，所述存储芯片是ATMEL公司256kbit串行电可擦的可编程只读存储器，FPGA型号是EP4CE6E22C8。