专利名称：一种嵌入式系统综合实验平台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于实验设备技术领域，尤其是涉及一种嵌入式系统综合实验平台。
背景技术：
随着计算机技术和半导体技术的迅猛发展，单片机等嵌入式微控制器在各个领域取得了广泛的应用。目前ARM微处理器和FPGA微处理器已广泛应用于无线产品、PDA、GPS、消费电子、汽车电子、工业控制、医疗产品、智能卡等领域。传统的ARM实验箱和FPGA实验箱是独立设置的，没有既能进行ARM学习，又能进行FPGA学习的综合实验箱，而且传统的ARM实验箱和FPGA实验箱是将所有的模块集合在一块电路板上，在学生进行实验时只需根据实验手册进行简单操作即可，也只能将自己编好的程序加载到ARM微处理器或FPGA微处理器上进行实验，学生只会对程序进行修改，但不能很好的了解硬件电路的连接关系，也不能很好地理解软件和硬件之间的联系，所以不利于掌握这门技术，也不利于学生实际动手能力的培养。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种嵌入式系统综合实验平台，其结构简单，设计合理，接线方便，使用灵活方便，有利于学生迅速掌握当前飞速发展的ARM微处理器和FPGA微处理器技术，实现成本低且使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于包括ARM最小系统、FPGA最小系统、总线接口、输入设备、输出设备和为各用电单元供电的电源电路，所述ARM最小系统包括ARM微处理器以及与ARM微处理器相接的第一晶振电路、第一复位电路、第一 JTAG接口电路和第一测试电路；所述FPGA最小系统包括FPGA微处理器以及与FPGA微处理器相接的第二晶振电路、第二复位电路、第二 JTAG接口电路、ASP接口电路和第二测试电路；所述总线接口包括与ARM微处理器相接的以太网接口和串行总线接口，以及与FPGA微处理器相接的CAN总线接口 ；所述输入设备包括与ARM微处理器的输入端相接的第一 4X4矩阵键盘和与FPGA微处理器的输入端相接的第二4X4矩阵键盘；所述输出设备包括与ARM微处理器的输出端相接的数码管和点阵式液晶显示器，以及与FPGA微处理器的输出端相接的VGA显示器。上述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述ARM微处理器为ARMCotex-M3微处理器。上述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述FPGA微处理器为Cyclone系列的FPGA器件。上述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述FPGA微处理器为芯片EP1C3T144C8N。上述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述第一测试电路和第二测试电路均为LED灯。上述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述电源电路上连接有USB接口。上述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述数码管和点阵式液晶显示器均通过IDCio连接线与ARM微处理器的输出端相接。 上述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述VGA显示器通过IDClO连接线与FPGA微处理器的输出端相接。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、本实用新型电路结构简单，设计合理，接线方便。2、本实用新型既可以加工成成品直接提供给学生使用，也可以制作成开发板套件提供给学生学习使用，开发板套件由本实用新型的电路图、印制好的PCB板和PCB板上需要焊接的元器件构成，使用灵活方便。3、使用本实用新型进行实验，学生既能够掌握ARM和FPGA嵌入式系统的电路连接，又能够掌握ARM和FPGA编程，能够很好的了解硬件电路的连接关系以及软件和硬件之间的联系，有利于学生迅速掌握当前飞速发展的ARM微处理器和FPGA微处理器技术，也利于学生实际动手能力的培养。4、本实用新型的实用性强，较之传统的实验箱实现成本低且使用效果好，便于推广使用。综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，接线方便，使用灵活方便，有利于学生迅速掌握当前飞速发展的ARM微处理器和FPGA微处理器技术，实现成本低且使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的电路原理框图。附图标记说明I一ARM最小系统；1-1 一ARM微处理器； 1-2—第一晶振电路；1-3—第一复位电路；1-4一第一 JTAG接口电路；1-5—第一测试电路； 2 — FPGA最小系统； 2-1—FPGA微处理器；2-2一第二晶振电路； 2-3—第二复位电路；2-4-第二 JTAG 接口电路；2-5-ASP 接口电路；2-6—第二测试电路； 3_1—以太网接口； 3-2—串行总线接口；3-3-CAN总线接口 ；4_1_第一 4X4矩阵键盘；4-2—第二 4X4矩阵键盘；5-1—数码管；5-2-点阵式液晶显示器；5-3-VGA显示器；6—USB 接口； 7—电源电路。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括ARM最小系统1、FPGA最小系统2、总线接口、输入设备、输出设备和为各用电单兀供电的电源电路7，所述ARM最小系统I包括ARM微处理器1_1以及与ARM微处理器1-1相接的第一晶振电路1-2、第一复位电路1-3、第一 JTAG接口电路1-4和第一测试电路1-5 ;所述FPGA最小系统2包括FPGA微处理器2_1以及与FPGA微处理器2-1相接的第二晶振电路2-2、第二复位电路2-3、第二 JTAG接口电路2_4、ASP接口电路2-5和第二测试电路2-6 ;所述总线接口包括与ARM微处理器1-1相接的以太网接口 3_1和串行总线接口 -2，以及与FPGA微处理器2-1相接的CAN总线接口 -3 ;所述输入设备包括与ARM微处理器1-1的输入端相接的第一 4X4矩阵键盘4-1和与FPGA微处理器2_1的输入端相接的第二 4X4矩阵键盘4-2 ;所述输出设备包括与ARM微处理器1-1的输出端相接的数码管5-1和点阵式液晶显示器5-2，以及与FPGA微处理器2-1的输出端相接的VGA显示器5-3。本实施例中，所述ARM微处理器1-1为ARM Cotex_M3微处理器，例如选择LM3S8xx系列芯片。所述FPGA微处理器2-1为Cyclone系列的FPGA器件，具体地，所述FPGA微处理器2-1为芯片EP1C3T144C8N。所述第一测试电路1-5和第二测试电路2-6均为LED灯，第一测试电路1-5用于测试ARM最小系统I是否能够正常工作，第二测试电路2-6用于测试FPGA最小系统2是否能够正常工作。所述电源电路7上连接有USB接口 6，这样使得本实用新型既可以采用5V直流电源供电，也可以采用USB线缆连接电脑的USB接口进行供电，使用灵活方便。所述数码管5-1和点阵式液晶显示器5-2均通过I DClO连接线与ARM微处理器1-1的输出端相接。所述VGA显示器5-3通过I DClO连接线与FPGA微处理器2_1的输出端相接。具体实施时，所述电源电路7由用于将5V电压转换成3. 3V电压的3. 3V降压电路和用于将3. 3V电压转换成1. 5V电压的1. 5V降压电路构成，具体地，3. 3V降压电路可以采用芯片ASM1117-3. 3来实现，1. 5V降压电路可以采用芯片ASM1117-1. 5来实现。本实用新型中，芯片EP1C3T144C8N由1. 5V降压电路和3. 3V降压电路共同供电，其余用电单元均由3. 3V降压电路供电。本实用新型使用时，实验老师可以提供开发板套件给学生，套件包括本实用新型的电路图、印制好的PCB板和PCB板上需要焊接的元器件，即构成本实用新型中各功能单元的元器件。学生拿到开发板套件后，可以先学习电路图，然后根据电路图中的连接关系将元器件焊接在PCB板上，这样就完成了本实用新型的制作。制作完成后，学生可以通过第一测试电路1-5测试ARM最小系统I是否能够正常工作，并通过第二测试电路2-6测试FPGA最小系统2是否能够正常工作，当ARM最小系统I和FPGA最小系统2均能够正常工作时，学生便可以根据具体的课程内容，将自己编好的程序加载到ARM微处理器1-1或FPGA微处理器2-1上进行实验，学习第一 4X4矩阵键盘4-1和第二 4X4矩阵键盘4_2的使用，学习数码管5-1、点阵式液晶显示器5-2和VGA显示器5-3的使用，并学习以太网接口 3_1、串行总线接口 3-2和CAN总线接口 3-3的使用。使用本实用新型进行实验，学生既能够掌握ARM和FPGA嵌入式系统的电路连接，又能够掌握ARM和FPGA编程，有利于学生迅速掌握当前飞速发展的ARM微处理器和FPGA微处理器技术，必将使学生在未来的工作中能够迅速进入角色。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于包括ARM最小系统(1)、FPGA最小系统 (2)、总线接口、输入设备、输出设备和为各用电单元供电的电源电路(7)，所述ARM最小系统(I)包括ARM微处理器(1-1)以及与ARM微处理器(1-1)相接的第一晶振电路(1-2)、第一复位电路(1-3)、第一 JTAG接口电路(1-4)和第一测试电路(1-5);所述FPGA最小系统(2)包括FPGA微处理器(2-1)以及与FPGA微处理器(2-1)相接的第二晶振电路(2-2)、第二复位电路(2-3)、第二 JTAG接口电路(2-4)、ASP接口电路(2-5)和第二测试电路(2_6); 所述总线接口包括与ARM微处理器(1-1)相接的以太网接口(3-1)和串行总线接口(3-2)， 以及与FPGA微处理器(2-1)相接的CAN总线接口(3_3);所述输入设备包括与ARM微处理器(1-1)的输入端相接的第一 4X4矩阵键盘(4-1)和与FPGA微处理器(2-1)的输入端相接的第二 4X4矩阵键盘(4-2);所述输出设备包括与ARM微处理器(1-1)的输出端相接的数码管(5-1)和点阵式液晶显示器(5-2)，以及与FPGA微处理器(2-1)的输出端相接的VGA 显不器(5-3)。
2.按照权利要求1所述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述ARM微处理器(1-1)为ARM Cotex-M3微处理器。
3.按照权利要求1所述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述FPGA微处理器(2-1)为Cyclone系列的FPGA器件。
4.按照权利要求3所述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述FPGA微处理器(2-1)为芯片 EP1C3T144C8N。
5.按照权利要求1所述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述第一测试电路(1-5)和第二测试电路(2-6)均为LED灯。
6.按照权利要求1所述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述电源电路(7)上连接有USB接口(6)。
7.按照权利要求1所述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述数码管 (5-1)和点阵式液晶显示器(5-2)均通过I DClO连接线与ARM微处理器(1_1)的输出端相接。
8.按照权利要求1所述的一种嵌入式系统综合实验平台，其特征在于所述VGA显示器(5-3)通过IDClO连接线与FPGA微处理器(2-1)的输出端相接。
专利摘要本实用新型公开了一种嵌入式系统综合实验平台，包括ARM最小系统、FPGA最小系统、总线接口、输入设备、输出设备和电源电路，ARM最小系统包括ARM微处理器以及第一晶振电路、第一复位电路、第一JTAG接口电路和第一测试电路；FPGA最小系统包括FPGA微处理器以及第二晶振电路、第二复位电路、第二JTAG接口电路、ASP接口电路和第二测试电路；总线接口包括以太网接口、串行总线接口和CAN总线接口；输入设备包括第一4×4矩阵键盘和第二4×4矩阵键盘；输出设备包括数码管、点阵式液晶显示器和VGA显示器。本实用新型结构简单，设计合理，接线方便，使用灵活方便，实现成本低且使用效果好，便于推广使用。
文档编号G09B23/18GK202855155SQ201220509400
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者柴钰, 尚长春, 张肖波, 安静宇 申请人:西安科技大学