简述:实验平台采用主板加模块结构,主板内置数码管、逻辑开关、键盘液晶、模数与数模转换、各种通信接口、电机等,配套模块有FPGA模块、在线实验测控模块;
实验平台采用线上线下混合实验模式理念设计,即学生既能在实验平台本地实验,也能在客户端浏览器在线搭建实验电路、在线加载开发软件、虚拟仪器在线测试算法结果;
一、主要特点
1、FPGA模块采用插拔式结构,便于维护;
2、可采用主机方式通过网线(或USB线)加载FPGA固件程序,不需断电插JTAG线(不易损坏器件),确保设备稳定可靠性;
3、FPGA外设除必须的电源地线外,所有控制总线均悬空,学生需自行连线设计硬件;
4、FPGA模块采用口袋板设计理念,USB供电;
5、实验平台提供扩展模块接口,可定制行业专用模块;
6、可选通信专用高速AD/DA,满足学生开发现代通信技术各种算法软件;
7、提供基于FPGA的数字通信中常用的同步(位、帧、载波)、复用解复用、数字调制解调算法例程;
8、借助远程控制模块、网管平台等支持,学生能通过网络在客户端操控远端实验平台,进行在线数字系统开发设计实验;
9、网络摄像头,用于监视实验平台执行器件动作、显示内容等
二、主要技术指标:
1、FPGA模块
1)FPGA芯片采用EP4CE30,支持JTAG下载和AS加载,支持usb接口加载程序;
2)时钟电路,50MHz;
3)直连外设包括:8个开关,4个按键,8个led,8个动态扫描数码管;
4)开放IO口30个;
5)支持在线实验电子连线IO口40个;
2、在线实验测控模块
在线实验测控模块主要有基于FPGA的逻辑矩阵单元和主机网络接口单元,逻辑矩阵单元可以控制主板与外设间、主板与FPGA模块间的连接关系,即学生能在客户端设计FPGA和外设的接口电路;主机网络接口单元完成和后台服务器间通信、交互控制命令和采集波形数据;
在线实验测控模块内嵌模拟信号源、数字示波器、8通道逻辑分析仪;
3、主板
主板标配以下外设,所有外设接口均能支持线上线下设计,即线下实验时学生能在设备本地用连接导线设计接口;线上实验时学生能在客户端远程控制实验设备,用电子连线的方式设计接口,并能通过FPGA的主机接口加载相应的软件,完成线上的接口设计、软件开发加载、结果测试验证等实验任务。
1)电源电路,提供1000mA左右5V以及3.3V电源电路;
2)1个CW24C64 Flash;
3)1个1602LCD或者12864LCD;
4)1个4*4矩阵键盘;
5)1个蜂鸣器电路(无源);
6)单总线数字温度传感器ds18b20;
7)ADC 12位,采样率不低于65MSPS;
8)DAC 14位,转换速率不低于100MSPS;
9)步进电机(含测速电路);
10)直流电机(含测速电路)
11)网口、USB口、RS232;
12)数字音频模块wm8731。
13)16×16点阵
14)40口扩展I/O接口,包括有5V,3.3V以及GND。(插座形式)
15)SD卡接口
三、在线实验网管平台和在线实验操作平台
1、在线实验网管平台:
硬件资源管理:动态分配、建立硬件模块与客户端的数据链接,转发控制命令和实验数据;
实验管理:教师实验课件上传、学生实验权限设置(实验时间、实验内容)、实验公告发布、实验报告批改;学生实验预习、实验选课、成绩查询;
设备管理:建立实验设备挡案,方便教师管理;
2、在线实验操作平台:
浏览器登录在线实验平台,获取硬件资源;调阅实验课件(包含实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤等);
在线实验,搭建实验电路、设置实验参数、虚拟仪器实时测试;
内嵌虚拟仪器:虚拟信号源(单路,支持正弦波,方波,三角波等)、2通道示波器、8路逻辑分析仪;
数字系统设计二次开发软件远程加载与实验效果测试;
实验电路保存加载,实验报告编写与上传;
四、实验项目
第一部分 EDA基础实验
实验1 工程搭建与IO口的输入输出
实验2 组合逻辑电路与时序逻辑电路设计
实验3 七段数码管译码器
实验4 矩阵键盘
实验5 交通灯系统
实验6 电机控制
实验7 LCD12864显示
实验8 模数转换器AD9203与MS9714
实验9 DS18B20温度传感器实验
实验10 WM8731语音芯片驱动实验
第二部分 EDA综合设计
实验1 抢答器实验
实验2 频率计实验
实验3 AD与数字滤波器实验
实验4 测控实验——PWM智能温控风扇
实验5 数字秒表设计
实验6 多功能计算器
实验7 基于LCD12864的万年历
实验8 多功能信号发生器
实验9 温度控制系统设计
第三部分 通信原理实验(可选)
实验1 ASK调制解调实验
实验2 PSK调制解调实验
实验3 QPSK调制解调实验
第四部分 SOPC实验
实验1 第一个SOPC实验—hello world!
实验2 IO输出控制实验
实验3 中断实验
实验4 SPI接口以及SD卡编程
实验5 字符屏LCD12864
实验6 基于W5500的SOPC网口通信
实验7 USB通信
实验8 串行FLASH
实验9 步进电机
实验10 数模转换器DAC
实验11 模数转换器ADC
五、实验室配置选型
在线数字系统创新设计开发实验箱 每组一台
双踪数字示波器 100MHZ 每组一台 另购
PC机 每组一台 另购
JTAG下载线 每组一根 标配
远程控制模块 每组一个 选配
网络摄像头与支架 每组一个 选配
在线实验网管平台V1.0 实验室一个 选配
在线实验操作平台V1.1 实验室一个 选配
注:如需远程在线实验,需配置选配设备。