[发明专利]一种分离式FPGA实验箱

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学用FPGA实验箱，具体是一种分离式FPGA实验箱，适用于高校教学用的数字系统设计实验用。 

背景技术

计算机技术和微电子工艺的发展，使得现代数字系统的设计和应用进入了新的阶段，传统的设计方法已逐步被基于先进EDA技术的芯片设计所取代。目前，学会数字系统设计技术，使用大规模、超大规模可编程逻辑器件FPGA和CPLD，掌握现代EDA技术以及硬件描述语言已成为从事电子设计人员所必须具有的基本能力。为了适应这一发展，各专、本工科院校纷纷开设《数字系统设计》课程。数字系统设计实验箱则是为该课程而配套使用的必不可少的实验装置。 

因为不同高校对人才培养的具体目标不同，所以相同的课程，教学内容和教学重点也会大不相同。比如，专科院校开设的数字系统设计课程，多侧重于学生实际操作能力的培养，而本科院校多以注重学生基本理论知识的掌握和开拓创新能力的培养。为此，各个高校会依据自身的需求来直接采购或自制相应的实验设备。 

市面上出售的成套的数字系统设计教学实验装置，虽然种类繁多，技术先进，但因为要兼顾大多数用户的实验要求，因而具备普遍性，但不具备结合实际教学要求的强针对性。这使得用户在购买时，会面临很多选择困难。相对地，高校自制该实验装置，一般根据自己院系的教学侧重点并兼顾成本和各种费用来进行实验箱整体设计，这使得实验装置使用范围狭窄，只适用于本院教学，存在很大的局限性。 

    此外，目前市面上出售的数字系统设计教学实验箱在结构设计上多采用一体化（封闭式）设计（即，核心板和底板引脚绑定），这种结构会大大降低实验箱整体功能的灵活性、通用性和扩展性，从而不利于学生学习主动性、开拓思维及创新能力的培养，并且后期维修和升级都比较困难。 

发明内容

为了解决上述现有技术的缺点，本发明提供一种分离式FPGA实验箱，使用范围宽、操作灵活、开放性高、维修方便、升级容易 

本发明是以如下技术方案实现的：一种分离式FPGA实验箱，核心板和底板采用分离式结构，所述的核心板包括FPGA芯片以及分别与其连接的配置芯片、多个存储芯片、一个USB控制器、一个网络控制器、50MHZ晶振、5V电源接口、USB接口、UART接口、VGA接口、PS2接口、AS下载口、JTAG下载口、复位键、配置按键、插针J5、插针J6；

所述的底板包括液晶显示模块、数码管显示模块、LED显示屏、串行AD模块、串行DA模块、个用户IO单元模块、多个拨码开关单元模块、LED灯输出单元模块、单次脉冲源模块、RS232接口单元模块 、RS485接口单元模块、键盘模块、连续可调脉冲单元模块、步进电机模块、由红黄绿三种LED构成的交通灯模块、电源模块、扩展接口插槽、以及系统IO插孔。 

所述的核心板对底板引出多个引脚，核心板独立使用或者与核心板连接使用，所述的底板采用模块化设计，各模块在结构和功能上均相互独立。 

本发明的有益效果是：能够用于教学、科研及大学生科技竞赛，具有实用性与先进性，又具有针对性和通用性，有利于学生学习主动性、发散性思维及动手能力的培养，且维修、升级简单方便；使用范围宽、操作灵活、开放性高。 

附图说明

图1为本发明结构示意图； 

图2为核心板正面面板布置图；

图3为核心板反面面板布置图；

图4为核心板的控制原理示意图；

图5为底板的面板布置示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种分离式FPGA实验箱包括核心板1和底板2两部分。这两部分相互独立。核心板对底板引出上下两排共84个引脚，通过这84个引脚与底板的对应插槽相连，通过软件设计仿真以及USB BLASTER仿真器，将设计电路烧到核心板主芯片，以及底板的相应模块共同实现所设计电路的功能；用于科研及大学生科技竞赛：核心板可独立使用，通过配备的大容量存储器以及丰富的接口电路，可用于科研及科技竞赛。 

如图2和图3所示，所述的核心板包括FPGA芯片以及分别与其连接的型配置芯片、多个存储芯片、一个USB控制器、一个网络控制器、50MHZ晶振、5V电源接口、USB接口、UART接口、VGA接口、PS2接口、AS下载口、JTAG下载口、复位键3、配置按键4、插针J5、插针J6。