[實用新型]計算機系統設計教學實驗板

無效

• 申請號: 200920106783.6
• 申請日: 2009-04-10
• 公開（公告）號: CN201402549Y
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 李志平;楊西珊;張俊方;王瑩;劉京銳
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G09B19/00
• 代理公司: 北京諾孚爾知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 龐 濤

技術領域

本實用新型涉及計算機系統設計教學實驗裝置，特別是一種具有基于現場可編程邏輯陣列FPGA芯片、多種開關型輸入輸出設備和多種標準外部設備接口的計算機系統設計教學實驗板。

背景技術

在現有的計算機系統設計教學實驗中都有對于CPU核心設計、2進制或16進制數據輸入/輸出的要求，都有對標準輸入/輸出設備進行驅動控制要求的系統軟核設計的驗證。而目前采用的解決方案一般是使用通用的開發實驗箱。這種實驗箱功能全、體積大、價格昂貴，只能在專門的實驗室中進行驗證實驗，不利于學習者在家中、宿舍等環境進行實驗。

實用新型內容

為了解決現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型的目的是提供一種體積小、價格低、便于攜帶，并適合計算機系統設計相關課程實驗的計算機系統設計教學實驗板。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：一種計算機系統設計教學實驗板，其特點為：它包括一帶有電源插座的電路板，在該電路板上固裝有一可編程門陣列FPGA芯片，與該FPGA芯片不同引腳分別相接并固裝在電路板上的還有：一組電源模塊、一組為系統提供8位二值數據的撥動開關、一組為系統提供4位控制信號的按鍵開關、二組LED發光二極管、二組作為數據輸出的數碼管、一個可與標準鍵盤相接的PS/2輸入接口、一個可與CRT顯示器相接的VGA輸出接口、一個可直接用于顯示系統信息的LCD顯示器、一個可直接輸入16進制數據的4×4矩陣鍵盤、一連接有下載驅動電路的主動串行配置EPCS4芯片和一個模式轉換電路；其中，下載驅動電路由一26針插座與一下載驅動電路芯片組成；所述主動串行配置EPCS4芯片的輸入端與下載驅動電路芯片輸出端連接，下載驅動電路芯片的輸入端與所述26針插座輸出端連接；

該計算機系統設計教學實驗板通過所述VGA輸出接口和所述PS/2輸入接口與通用的外部設備連接；所述26針插座的輸入接口與外設的微型計算機主機的并行接口LPT連接。

上述的8位撥動開關的輸入端分別與所述FPGA芯片的PIN_61～PIN_68引腳連接。

上述的模式轉換電路模塊設有輸入按鍵、一用于0～F數值顯示輸出的七段數碼管和用于聲音信號輸出的蜂鳴器；其中：輸入按鍵與該FPGA芯片的PIN_133引腳連接，蜂鳴器與FPGA芯片的PIN_134引腳連接，七段數碼管的引腳分別與FPGA芯片的PIN_173、PIN_174、PIN_175、PIN_176、PIN_177、PIN_178、PIN_179、PIN_180引腳連接。

上述的4位按鍵開關的輸入端分別與所述FPGA芯片的PIN_93、PIN_95、PIN_97、PIN_99引腳連接。

上述的2組LED發光二極管共16位；其中，1組8位LED發光二極管分別與FPGA芯片的PIN_73、PIN_75、PIN_77、PIN_79、PIN_81、PIN_83、PIN_85、PIN_87引腳連接，用以顯示8位用戶數據；另一組8位LED發光二極管分別與其相對應的8位撥動開關并聯相接，用以顯示8位撥動開關的狀態。

上述的二組數碼管為8位，其中一組數碼管與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的引腳連接；另一組數碼管與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的引腳連接；可用于顯示用戶輸入或輸出的信息。

該計算機系統設計教學實驗板所用的FPGA芯片為Cyclone系列的EP1C6Q240C8芯片。

通過該電路板上的VGA輸出接口和PS/2輸入接口可與通用的外部設備連接，用于系統軟核下載，系統軟核下載包含JTAG口和AS口下載，并支持.sof和.jic兩種文件的下載方式。與下載驅動電路連接的26針插座通過26芯扁平電纜與外設的微型計算機主機的并行接口LPT連接，可為用戶提供實驗數據下載的通訊接口。

本實用新型采用如上技術方案，其有益效果如下：

1、采用FPGA芯片作為系統設計的核心芯片，將撥動開關、按鍵開關、數碼管、PS/2輸入接口、VGA輸出接口、LCD顯示器、4×4矩陣鍵盤以及電源模塊與FPGA芯片分別連接，并整合于一塊電路板上；使用方便，體積小，便于攜帶。