[發明專利]一種嵌入式實驗教學系統、教學方法

在審

• 申請號: 202010929186.4
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112053615A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 陳家林;劉蘭軍;牛炯;陳震;周亞濤;李龍;薛文萌
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 盛君梅

1.一種嵌入式實驗教學系統，其特征在于，所述嵌入式實驗教學系統包括：

SOC核心板，用于實現FPGA和ARM兩個方面的嵌入式系統課程教學，實現軟硬件的靈活定制裁剪及協同設計；

實驗功能擴展板，與SOC核心板通過HSMC總線實現互聯，用于實現嵌入式設計，并提供設計系統的驗證。

2.如權利要求1所述的嵌入式實驗教學系統，其特征在于，所述嵌入式實驗教學系統利用HSMC高速擴展中間接口實現擴展其教學功能。

3.如權利要求1所述的嵌入式實驗教學系統，其特征在于，所述SOC FPGA包括兩個ARMCortex-A9處理器硬核、二級緩存和存儲器子系統以及調試功能模塊。

4.如權利要求1所述的嵌入式實驗教學系統，其特征在于，所述SOC核心板包含不同的存儲器包括NOR FLASH、NAND FLASH、DDR3 SDRAM，利用HPS內部存儲控制器實現數據和程序的存儲。

5.如權利要求1所述的嵌入式實驗教學系統，其特征在于，所述SOC核心板的SDRAM為IS42R16320D，其存儲空間為64MB，為實驗數據存儲、實驗程序運行提供內存空間；

DDR3 SDRAM為43TR16256A，其存儲空間為512MB，為基于操作系統的應用程序運行提供內存空間；

EPCS128為串行可配置器件，其存儲空間為16MB，為FPGA實驗固化可編程配置文件提供物理空間；

KSZ9021RL為10/100/1000Base-T千兆收發器，實現網絡通信功能，其一端利用RGMII實現與HPS內部以太網控制器連接，另一端直接連接RJ-45接口，為實驗進行網絡通信提供物理接口；

USB3300為USB物理層收發器，實現USB通信功能，其一端利用ULPI實現與HPS內部USB控制器連接，另一端直接連接USB接口，為實驗進行USB通信提供物理接口；

HSMC接口為Intel高速中間接口，擴展其教學功能。

6.如權利要求1所述的嵌入式實驗教學系統，其特征在于，所述實驗功能擴展板包括存儲接口、人機交互接口、通信接口、數模轉換模塊。

7.如權利要求6所述的嵌入式實驗教學系統，其特征在于，所述存儲接口是SD卡接口，利用SPI總線通過實驗功能擴展板與SOC FPGA實現互聯，為實驗數據的存儲提供大容量存儲空間；

人機交互接口包括LCD顯示屏、LED燈、按鍵、串口、以太網接口、USB接口；以上人機交互接口分別通過GPIO控制器、UART控制器、KSZ9021RL網絡控制器、USB3300控制器實現互聯，為學生實驗實現人機交互提供多種設備及方法；

數模轉換模塊包括ADC控制器和DAC控制器，通過SPI總線與SOC FPGA實現互聯，為學生設計數模混合實驗系統提供平臺支撐。

8.一種運行權利要求1～7任意一項所述嵌入式實驗教學系統的嵌入式教學控制方法，其特征在于，所述嵌入式教學控制方法包括：

實現軟硬件的靈活定制裁剪及協同設計；

實現嵌入式設計，并提供設計系統的驗證；

實現不同課程同一教學平臺實驗設計及驗證。

9.一種計算機設備，其特征在于，所述計算機設備包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時，使得所述處理器執行如下步驟：

實現軟硬件的靈活定制裁剪及協同設計；

實現嵌入式設計，并提供設計系統的驗證；

實現不同課程同一教學平臺實驗設計及驗證。

10.一種計算機可讀存儲介質，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，使得所述處理器執行如下步驟：

實現軟硬件的靈活定制裁剪及協同設計；

實現嵌入式設計，并提供設計系統的驗證；

實現不同課程同一教學平臺實驗設計及驗證。