一种基于FPGA的实验系统及其应用技术方案

本发明专利技术涉及教学实验系统领域，具体涉及一种基于FPGA的实验系统及其实验方法。本发明专利技术公开了一种基于FPGA的实验系统，所述实验系统包括口袋实验板和虚拟实验装置。本发明专利技术提供了一种基于FPGA的实验系统及其应用，该实验系统包括配套的实验教程，方便用户快速掌握其使用的具体操作；该实验系统支持用户自定义，可以结合教学内容设计实验，便于和课堂教学相配合；该实验系统动态显示实验CPU的运行状态，便于学生调试，加深对指令执行过程的理解。加深对指令执行过程的理解。加深对指令执行过程的理解。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的实验系统及其应用


[0001]本专利技术涉及教学实验系统领域，具体涉及一种基于FPGA的实验系统及其实验方法。

技术介绍

[0002]在传统的数字电路与系统实验中，学生需要统一集中在实验室才能完成实验。这种方式虽然能直观的感受到真实实验的过程，并完成实验，但是实验室场地往往不够，实验设施不一定全面，会出现课堂将一套实验，学生做另外一套实验的状况。
[0003]因此，一种能够有效解决在实验教学过程中，实验设备不足、学生不能结合教学内容进行实验的问题是非常迫切的。基于上述研究发现，本专利技术提供了一种基于FPGA的实验系统及其实验方法，该系统可以满足用户对于实验学习的需求，同时能够有效解决上述在实验教学过程中存在的实验设备不足、学生不能结合教学内容进行实验的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种基于FPGA的实验系统，所述实验系统包括口袋实验板和虚拟实验装置。
[0005]作为一种优选的技术方案，所述的一种基于FPGA的实验系统中，所述口袋实验板采用Altera Cyclone IV E系列的芯片。
[0006]作为一种优选的技术方案，所述的一种基于FPGA的实验系统中，所述Altera Cyclone IV E系列的芯片为EP4CE6E22C8芯片。
[0007]作为一种优选的技术方案，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述实验系统还包括配套的实验教程。
[0008]作为一种优选的技术方案，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述配套的实验教程包括n1个实验项目和n2个课程设计项目，n1、n2分别独立大于等于2。
[0009]作为一种优选的技术方案，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述实验系统还包括用户自定义装置。
[0010]作为一种优选的技术方案，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述用户自定义装置包括自定义实验内容、自定义虚拟实验板、自定义CPU数据通路。
[0011]作为一种优选的技术方案，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述实验系统动态显示实验CPU的运行状态。
[0012]作为一种优选的技术方案，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述实验CPU的运行状态以数据记录和图形化两种形式显示。
[0013]本专利技术的第二方面提供了一种基于FPGA的实验系统的应用，其特征在于，所述实验系统的应用包括其在学校中的使用，为学生提供便捷的实验操作。有益效果：本专利技术提供了一种基于FPGA的实验系统及其应用，该实验系统包括配套的实验教程，方便用户快速掌握其使用的具体操作；该实验系统支包括用户自定义装置，可以结合教学内容设计实验，便
于和课堂教学相配合；该实验系统动态显示实验CPU的运行状态，便于学生调试，加深对指令执行过程的理解。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的基于FPGA的实验系统组成框图。
具体实施方式
[0015]结合以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本专利技术的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
[0016]在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由
…
制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。
[0017]为了解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种基于FPGA的实验系统，如图1，所述实验系统包括口袋实验板和虚拟实验装置。
[0018]本申请中的口袋实验板仅有信用卡大小，适合于提供给学生个人，不受实验时间限制地完成实验或进行课外拓展。
[0019]在一些优选的实施方式中，所述的一种基于FPGA的实验系统中，所述口袋实验板采用Altera Cyclone IV E系列的芯片。
[0020]在一些优选的实施方式中，所述的一种基于FPGA的实验系统中，所述Altera Cyclone IV E系列的芯片为EP4CE6E22C8芯片。
[0021]在一些优选的实施方式中，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述实验系统还包括配套的实验教程。
[0022]在一些优选的实施方式中，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述配套的实验教程包括n1个实验项目和n2个课程设计项目，n1、n2分别独立大于等于2。
[0023]本专利技术中实验项目和课程设计项目的种类不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
[0024]本专利技术中，所述实验项目包括但不限于虚拟实验板项目、认识虚拟元件项目、三台门和多路器项目、七段译码器项目、寄存器堆项目、流水灯与移位寄存器项目、计数器与分频器项目、彩灯控制器项目、多功能运算电路项目、算数逻辑单元项目、数据通路项目、存储器项目、微程序控制器项目、硬布线控制器项目、risc
‑
v指令项目、risc
‑
v流水线项目。
[0025]本专利技术中，课程设计项目包括但不限于CPU课程设计项目、微程序设计项目。
[0026]本申请的实验系统包括的配套的实验教程，为由清华大学出版社发行的《计算机
组成原理实践教程》。
[0027]同时，本申请中的试验系统无操作元件，使学生将注意力集中在实验原理上，提高实验效率，同时，也极大地降低了实验板的故障率和日常维护成本。
[0028]在一些优选的实施方式中，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述实验系统还包括用户自定义装置。
[0029]在一些优选的实施方式中，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述用户自定义装置包括自定义实验内容、自定义虚拟实验板、自定义CPU数据通路。
[0030]本申请中的实验系统还包括用户自定义装置，用户可结合教学内容设计实验，便于和课堂教学相配套，改变课堂讲一套，实验做另外一套的状况。同时，既可以支持设计型、创新型实验，也可以设计原理验证实验，便于实施多层次的实验教学。
[0031]在一些优选的实施方式中，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述实验系统动态显示实验CPU的运行状态。
[0032]在一些优选的实施方式中，所述的一种基于FPGA的实验系统，所述实验CPU的运行状态以数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的实验系统，其特征在于，所述实验系统包括口袋实验板和虚拟实验装置。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的实验系统，其特征在于，所述口袋实验板采用Altera Cyclone IV E系列的芯片。3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的实验系统，其特征在于，所述Altera Cyclone IV E系列的芯片为EP4CE6E22C8芯片。4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括配套的实验教程。5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的实验系统，其特征在于，所述配套的实验教程包括n1个实验项目和n2个课程设计项目，n1、n2分别独立大于等于2。6.根据权利要求1
‑
5任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆耀强，
申请(专利权)人：上海吉亮信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：