專利名稱：一種嵌入式系統綜合實驗平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于實驗設備技術領域，尤其是涉及一種嵌入式系統綜合實驗平臺。
背景技術：
隨著計算機技術和半導體技術的迅猛發展，單片機等嵌入式微控制器在各個領域取得了廣泛的應用。目前ARM微處理器和FPGA微處理器已廣泛應用于無線產品、PDA、GPS、消費電子、汽車電子、工業控制、醫療產品、智能卡等領域。傳統的ARM實驗箱和FPGA實驗箱是獨立設置的，沒有既能進行ARM學習，又能進行FPGA學習的綜合實驗箱，而且傳統的ARM實驗箱和FPGA實驗箱是將所有的模塊集合在一塊電路板上，在學生進行實驗時只需根據實驗手冊進行簡單操作即可，也只能將自己編好的程序加載到ARM微處理器或FPGA微處理器上進行實驗，學生只會對程序進行修改，但不能很好的了解硬件電路的連接關系，也不能很好地理解軟件和硬件之間的聯系，所以不利于掌握這門技術，也不利于學生實際動手能力的培養。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其結構簡單，設計合理，接線方便，使用靈活方便，有利于學生迅速掌握當前飛速發展的ARM微處理器和FPGA微處理器技術，實現成本低且使用效果好，便于推廣使用。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于包括ARM最小系統、FPGA最小系統、總線接口、輸入設備、輸出設備和為各用電單元供電的電源電路，所述ARM最小系統包括ARM微處理器以及與ARM微處理器相接的第一晶振電路、第一復位電路、第一 JTAG接口電路和第一測試電路；所述FPGA最小系統包括FPGA微處理器以及與FPGA微處理器相接的第二晶振電路、第二復位電路、第二 JTAG接口電路、ASP接口電路和第二測試電路；所述總線接口包括與ARM微處理器相接的以太網接口和串行總線接口，以及與FPGA微處理器相接的CAN總線接口 ；所述輸入設備包括與ARM微處理器的輸入端相接的第一 4X4矩陣鍵盤和與FPGA微處理器的輸入端相接的第二4X4矩陣鍵盤；所述輸出設備包括與ARM微處理器的輸出端相接的數碼管和點陣式液晶顯示器，以及與FPGA微處理器的輸出端相接的VGA顯示器。上述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述ARM微處理器為ARMCotex-M3微處理器。上述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述FPGA微處理器為Cyclone系列的FPGA器件。上述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述FPGA微處理器為芯片EP1C3T144C8N。上述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述第一測試電路和第二測試電路均為LED燈。上述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述電源電路上連接有USB接口。上述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述數碼管和點陣式液晶顯示器均通過IDCio連接線與ARM微處理器的輸出端相接。 上述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述VGA顯示器通過IDClO連接線與FPGA微處理器的輸出端相接。本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、本實用新型電路結構簡單，設計合理，接線方便。2、本實用新型既可以加工成成品直接提供給學生使用，也可以制作成開發板套件提供給學生學習使用，開發板套件由本實用新型的電路圖、印制好的PCB板和PCB板上需要焊接的元器件構成，使用靈活方便。3、使用本實用新型進行實驗，學生既能夠掌握ARM和FPGA嵌入式系統的電路連接，又能夠掌握ARM和FPGA編程，能夠很好的了解硬件電路的連接關系以及軟件和硬件之間的聯系，有利于學生迅速掌握當前飛速發展的ARM微處理器和FPGA微處理器技術，也利于學生實際動手能力的培養。4、本實用新型的實用性強，較之傳統的實驗箱實現成本低且使用效果好，便于推廣使用。綜上所述，本實用新型結構簡單，設計合理，接線方便，使用靈活方便，有利于學生迅速掌握當前飛速發展的ARM微處理器和FPGA微處理器技術，實現成本低且使用效果好，便于推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

圖1為本實用新型的電路原理框圖。附圖標記說明I一ARM最小系統；1-1 一ARM微處理器； 1-2—第一晶振電路；1-3—第一復位電路；1-4一第一 JTAG接口電路；1-5—第一測試電路； 2 — FPGA最小系統； 2-1—FPGA微處理器；2-2一第二晶振電路； 2-3—第二復位電路；2-4-第二 JTAG 接口電路；2-5-ASP 接口電路；2-6—第二測試電路； 3_1—以太網接口； 3-2—串行總線接口；3-3-CAN總線接口 ；4_1_第一 4X4矩陣鍵盤；4-2—第二 4X4矩陣鍵盤；5-1—數碼管；5-2-點陣式液晶顯示器；5-3-VGA顯示器；6—USB 接口； 7—電源電路。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括ARM最小系統1、FPGA最小系統2、總線接口、輸入設備、輸出設備和為各用電單兀供電的電源電路7，所述ARM最小系統I包括ARM微處理器1_1以及與ARM微處理器1-1相接的第一晶振電路1-2、第一復位電路1-3、第一 JTAG接口電路1-4和第一測試電路1-5 ;所述FPGA最小系統2包括FPGA微處理器2_1以及與FPGA微處理器2-1相接的第二晶振電路2-2、第二復位電路2-3、第二 JTAG接口電路2_4、ASP接口電路2-5和第二測試電路2-6 ;所述總線接口包括與ARM微處理器1-1相接的以太網接口 3_1和串行總線接口 -2，以及與FPGA微處理器2-1相接的CAN總線接口 -3 ;所述輸入設備包括與ARM微處理器1-1的輸入端相接的第一 4X4矩陣鍵盤4-1和與FPGA微處理器2_1的輸入端相接的第二 4X4矩陣鍵盤4-2 ;所述輸出設備包括與ARM微處理器1-1的輸出端相接的數碼管5-1和點陣式液晶顯示器5-2，以及與FPGA微處理器2-1的輸出端相接的VGA顯示器5-3。本實施例中，所述ARM微處理器1-1為ARM Cotex_M3微處理器，例如選擇LM3S8xx系列芯片。所述FPGA微處理器2-1為Cyclone系列的FPGA器件，具體地，所述FPGA微處理器2-1為芯片EP1C3T144C8N。所述第一測試電路1-5和第二測試電路2-6均為LED燈，第一測試電路1-5用于測試ARM最小系統I是否能夠正常工作，第二測試電路2-6用于測試FPGA最小系統2是否能夠正常工作。所述電源電路7上連接有USB接口 6，這樣使得本實用新型既可以采用5V直流電源供電，也可以采用USB線纜連接電腦的USB接口進行供電，使用靈活方便。所述數碼管5-1和點陣式液晶顯示器5-2均通過I DClO連接線與ARM微處理器1-1的輸出端相接。所述VGA顯示器5-3通過I DClO連接線與FPGA微處理器2_1的輸出端相接。具體實施時，所述電源電路7由用于將5V電壓轉換成3. 3V電壓的3. 3V降壓電路和用于將3. 3V電壓轉換成1. 5V電壓的1. 5V降壓電路構成，具體地，3. 3V降壓電路可以采用芯片ASM1117-3. 3來實現，1. 5V降壓電路可以采用芯片ASM1117-1. 5來實現。本實用新型中，芯片EP1C3T144C8N由1. 5V降壓電路和3. 3V降壓電路共同供電，其余用電單元均由3. 3V降壓電路供電。本實用新型使用時，實驗老師可以提供開發板套件給學生，套件包括本實用新型的電路圖、印制好的PCB板和PCB板上需要焊接的元器件，即構成本實用新型中各功能單元的元器件。學生拿到開發板套件后，可以先學習電路圖，然后根據電路圖中的連接關系將元器件焊接在PCB板上，這樣就完成了本實用新型的制作。制作完成后，學生可以通過第一測試電路1-5測試ARM最小系統I是否能夠正常工作，并通過第二測試電路2-6測試FPGA最小系統2是否能夠正常工作，當ARM最小系統I和FPGA最小系統2均能夠正常工作時，學生便可以根據具體的課程內容，將自己編好的程序加載到ARM微處理器1-1或FPGA微處理器2-1上進行實驗，學習第一 4X4矩陣鍵盤4-1和第二 4X4矩陣鍵盤4_2的使用，學習數碼管5-1、點陣式液晶顯示器5-2和VGA顯示器5-3的使用，并學習以太網接口 3_1、串行總線接口 3-2和CAN總線接口 3-3的使用。使用本實用新型進行實驗，學生既能夠掌握ARM和FPGA嵌入式系統的電路連接，又能夠掌握ARM和FPGA編程，有利于學生迅速掌握當前飛速發展的ARM微處理器和FPGA微處理器技術，必將使學生在未來的工作中能夠迅速進入角色。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于包括ARM最小系統(1)、FPGA最小系統 (2)、總線接口、輸入設備、輸出設備和為各用電單元供電的電源電路(7)，所述ARM最小系統(I)包括ARM微處理器(1-1)以及與ARM微處理器(1-1)相接的第一晶振電路(1-2)、第一復位電路(1-3)、第一 JTAG接口電路(1-4)和第一測試電路(1-5);所述FPGA最小系統(2)包括FPGA微處理器(2-1)以及與FPGA微處理器(2-1)相接的第二晶振電路(2-2)、第二復位電路(2-3)、第二 JTAG接口電路(2-4)、ASP接口電路(2-5)和第二測試電路(2_6); 所述總線接口包括與ARM微處理器(1-1)相接的以太網接口(3-1)和串行總線接口(3-2)， 以及與FPGA微處理器(2-1)相接的CAN總線接口(3_3);所述輸入設備包括與ARM微處理器(1-1)的輸入端相接的第一 4X4矩陣鍵盤(4-1)和與FPGA微處理器(2-1)的輸入端相接的第二 4X4矩陣鍵盤(4-2);所述輸出設備包括與ARM微處理器(1-1)的輸出端相接的數碼管(5-1)和點陣式液晶顯示器(5-2)，以及與FPGA微處理器(2-1)的輸出端相接的VGA 顯不器(5-3)。
2.按照權利要求1所述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述ARM微處理器(1-1)為ARM Cotex-M3微處理器。
3.按照權利要求1所述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述FPGA微處理器(2-1)為Cyclone系列的FPGA器件。
4.按照權利要求3所述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述FPGA微處理器(2-1)為芯片 EP1C3T144C8N。
5.按照權利要求1所述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述第一測試電路(1-5)和第二測試電路(2-6)均為LED燈。
6.按照權利要求1所述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述電源電路(7)上連接有USB接口(6)。
7.按照權利要求1所述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述數碼管 (5-1)和點陣式液晶顯示器(5-2)均通過I DClO連接線與ARM微處理器(1_1)的輸出端相接。
8.按照權利要求1所述的一種嵌入式系統綜合實驗平臺，其特征在于所述VGA顯示器(5-3)通過IDClO連接線與FPGA微處理器(2-1)的輸出端相接。
專利摘要本實用新型公開了一種嵌入式系統綜合實驗平臺，包括ARM最小系統、FPGA最小系統、總線接口、輸入設備、輸出設備和電源電路，ARM最小系統包括ARM微處理器以及第一晶振電路、第一復位電路、第一JTAG接口電路和第一測試電路；FPGA最小系統包括FPGA微處理器以及第二晶振電路、第二復位電路、第二JTAG接口電路、ASP接口電路和第二測試電路；總線接口包括以太網接口、串行總線接口和CAN總線接口；輸入設備包括第一4×4矩陣鍵盤和第二4×4矩陣鍵盤；輸出設備包括數碼管、點陣式液晶顯示器和VGA顯示器。本實用新型結構簡單，設計合理，接線方便，使用靈活方便，實現成本低且使用效果好，便于推廣使用。
文檔編號G09B23/18GK202855155SQ201220509400
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者柴鈺, 尚長春, 張肖波, 安靜宇 申請人:西安科技大學