[实用新型]计算机系统设计教学实验板

说明书

技术领域

本实用新型涉及计算机系统设计教学实验装置，特别是一种具有基于现场可编程逻辑阵列FPGA芯片、多种开关型输入输出设备和多种标准外部设备接口的计算机系统设计教学实验板。

背景技术

在现有的计算机系统设计教学实验中都有对于CPU核心设计、2进制或16进制数据输入/输出的要求，都有对标准输入/输出设备进行驱动控制要求的系统软核设计的验证。而目前采用的解决方案一般是使用通用的开发实验箱。这种实验箱功能全、体积大、价格昂贵，只能在专门的实验室中进行验证实验，不利于学习者在家中、宿舍等环境进行实验。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种体积小、价格低、便于携带，并适合计算机系统设计相关课程实验的计算机系统设计教学实验板。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种计算机系统设计教学实验板，其特点为：它包括一带有电源插座的电路板，在该电路板上固装有一可编程门阵列FPGA芯片，与该FPGA芯片不同引脚分别相接并固装在电路板上的还有：一组电源模块、一组为系统提供8位二值数据的拨动开关、一组为系统提供4位控制信号的按键开关、二组LED发光二极管、二组作为数据输出的数码管、一个可与标准键盘相接的PS/2输入接口、一个可与CRT显示器相接的VGA输出接口、一个可直接用于显示系统信息的LCD显示器、一个可直接输入16进制数据的4×4矩阵键盘、一连接有下载驱动电路的主动串行配置EPCS4芯片和一个模式转换电路；其中，下载驱动电路由一26针插座与一下载驱动电路芯片组成；所述主动串行配置EPCS4芯片的输入端与下载驱动电路芯片输出端连接，下载驱动电路芯片的输入端与所述26针插座输出端连接；

该计算机系统设计教学实验板通过所述VGA输出接口和所述PS/2输入接口与通用的外部设备连接；所述26针插座的输入接口与外设的微型计算机主机的并行接口LPT连接。

上述的8位拨动开关的输入端分别与所述FPGA芯片的PIN_61～PIN_68引脚连接。

上述的模式转换电路模块设有输入按键、一用于0～F数值显示输出的七段数码管和用于声音信号输出的蜂鸣器；其中：输入按键与该FPGA芯片的PIN_133引脚连接，蜂鸣器与FPGA芯片的PIN_134引脚连接，七段数码管的引脚分别与FPGA芯片的PIN_173、PIN_174、PIN_175、PIN_176、PIN_177、PIN_178、PIN_179、PIN_180引脚连接。

上述的4位按键开关的输入端分别与所述FPGA芯片的PIN_93、PIN_95、PIN_97、PIN_99引脚连接。

上述的2组LED发光二极管共16位；其中，1组8位LED发光二极管分别与FPGA芯片的PIN_73、PIN_75、PIN_77、PIN_79、PIN_81、PIN_83、PIN_85、PIN_87引脚连接，用以显示8位用户数据；另一组8位LED发光二极管分别与其相对应的8位拨动开关并联相接，用以显示8位拨动开关的状态。

上述的二组数码管为8位，其中一组数码管与FPGA芯片的PIN_17、PIN_18、PIN_19、PIN_20、PIN_21、PIN_23、PIN_38、PIN_39、PIN_41、PIN_42、PIN_43、PIN_44的引脚连接；另一组数码管与FPGA芯片的PIN_45、PIN_46、PIN_47、PIN_48、PIN_49、PIN_50、PIN_53、PIN_54、PIN_55、PIN_56、PIN_57、PIN_58的引脚连接；可用于显示用户输入或输出的信息。

该计算机系统设计教学实验板所用的FPGA芯片为Cyclone系列的EP1C6Q240C8芯片。

通过该电路板上的VGA输出接口和PS/2输入接口可与通用的外部设备连接，用于系统软核下载，系统软核下载包含JTAG口和AS口下载，并支持.sof和.jic两种文件的下载方式。与下载驱动电路连接的26针插座通过26芯扁平电缆与外设的微型计算机主机的并行接口LPT连接，可为用户提供实验数据下载的通讯接口。

本实用新型采用如上技术方案，其有益效果如下：

1、采用FPGA芯片作为系统设计的核心芯片，将拨动开关、按键开关、数码管、PS/2输入接口、VGA输出接口、LCD显示器、4×4矩阵键盘以及电源模块与FPGA芯片分别连接，并整合于一块电路板上；使用方便，体积小，便于携带。