[发明专利]一种用于计算机硬件系列课程的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子计算机领域，具体而言，涉及一种用于计算机硬件系列课程的实验装置。

背景技术

目前国内的计算机硬件系列课程实验主要还是使用分离器件进行实验。其中的运算器等部件大多采用现成的功能芯片，造成计算机硬件系列课程实验中所使用的模型机的结构相对固定，因而影响了实验的灵活性、系统性和开放性。采用现成的功能芯片，使得实验内容不能进行调整，造成实验主要是以验证性为主的实验，难以进行更加灵活的设计型实验；采用固定结构的实验装置造成可以开展的实验大部分是以验证性为主的部件实验，缺少可以体现计算机整体组成的系统实验内容；同时实验太依赖于固有芯片，难以进行开放式的设计实验，使得实验内容无法更接近于教学内容。

发明内容

本发明要解决的就是如何构造一套完整的、可灵活实现各种有关计算机硬件系列课程内容的实验装置。

为此，本发明提供了一种用于计算机硬件系列课程的实验装置，其包括：用于下载实验需要的硬件代码和实验测试程序的下载电路；用于根据所述硬件代码配置逻辑功能从而执行所述实验测试程序的实验核心模块和扩展模块；通过数据总线、地址总线以及读写控制线与所述实验核心模块相连的存储器，其用于存储所述实验测试程序、所述硬件代码和数据；以及用于与外部进行通信的通信接口电路，其中，所述实验核心模块为现场可编程门阵列元件FPGA，所述扩展模块为复杂可编程逻辑器件CPLD。

根据本发明的一个实施例，所述下载电路是通过Jtag线路将所述硬件代码和所述实验测试程序下载到所述存储器中的。

在一个实施例中，所述存储器包括Flash存储器。采用Flash存储器可以防止装置断电时，不会丢失已下载的程序。

在一个实施例中，所述通信接口电路包括由所述扩展模块控制的串行通信接口电路。通过该串行通信接口电路，实验核心模块可以同例如外部个人计算机等设备进行通信。

在一个实施例中，所述通信接口电路还包括USB转串口电路，以便为实验者提供USB接口的选择。

在一个实施例中，所述FPGA是型号为X3C1200E的芯片。

此外，所述实验装置还包括由下列组成的的实验用接口：PS2键盘鼠标接口、视频图像阵列VGA显示接口、单色128*64点阵液晶显示器LCD接口或数码管电路接口，从而保证本实验装置可以灵活地应用于各种实验内容。

在一个实施例中，所述实验装置还包括通过数据线连接在所述实验核心模块上的拨码电路。通过该拨码电路，实验者可以根据课程内容需要，人工输入数据以完成实验。

在一个实施例中，所述实验装置还包括连接在总线上以观察所述实验核心模块的总线数据的指示电路。通过该指示电路，实验者可以很直接地观察到总线上的数据状态变化，有利于实验程序的调试。

纵上所述，本发明具有以下有益效果：（1）本发明的实验装置采用FPGA作为实验核心模块，采用CPLD作为扩展模块，可以根据实验内容很灵活地进行配置，通过下载不同的硬件代码就可完成不同的逻辑功能，因此实验内容丰富，不仅可以实现部件实验，也可进行关于计算机硬件系列组成的系统性实验；（2）本发明的实验装置提供了多种接口电路，方便实验者以根据需要灵活地采用不同的方式进行实验数据的输入和实验结果的观察，从而使得实验更贴近教学内容。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的用于计算机硬件系列课程的实验装置的结构框图；

图2A－2K是构成本发明的实验装置的各个模块的电路原理图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，其中显示了一种用于计算机硬件系列课程的实验装置100的结构框图。该实验装置100包括实验核心模块101、扩展模块102、SRAM存储器103和104、FLASH存储器105、通信接口电路（包括USB转串口电路110和串行通信接口106）、下载电路109以及各类实验用接口112。其中：