為進(jìn)一步加強(qiáng)實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，給學(xué)生提供進(jìn)行大型的綜合性實驗研究平臺，清華大學(xué)科教儀器廠與清華大學(xué)計算機(jī)系聯(lián)合研制了《TU-FC微機(jī)接口設(shè)計實驗系統(tǒng)》。該系統(tǒng)讓學(xué)生采用FPGA/CPLD芯片，通過編寫VHDL程序來設(shè)計接口電路，更能夠加深所學(xué)知識，提高創(chuàng)新設(shè)計能力。
▲ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
1、 該系統(tǒng)由一個用FGPA/CPLD實現(xiàn)微機(jī)接口的實驗箱、一條編程下載電纜、一塊PCI接口卡及相應(yīng)軟件組成。
2、 實驗箱配置了一塊可插拔的FPGA實驗板和2各可插拔的CPLD芯片做為主要實驗電路。
3、 實驗臺上由ADC0809,DAC0832,靜態(tài)存儲器6116等電路完成數(shù)/模、模/數(shù)和存儲器讀寫等實驗
4、 實驗箱上包括16個邏輯電平開關(guān)、16個發(fā)光二極管顯示器、6個7段數(shù)碼管顯示、1個16X2液晶模塊、1個8X8發(fā)光二極管點陣模塊、繼電器、喇叭等實驗輔助電路。
5、 一個50芯接口電纜插座，可以通過PCI卡與主機(jī)相連。
6、 擴(kuò)展接口包括：2個PS2接口、一個打印機(jī)并行接口、1個串行接口、1個VGA接口、1個IDE接口。
▲ 系統(tǒng)特點
1、 通過編寫VHDL程序來設(shè)計接口電路，用FPGA/CPLD芯片取代傳統(tǒng)的86系列專用接口芯片。設(shè)計過程中先用軟件檢查所設(shè)計接口電路的正確性，經(jīng)過仿真模擬后裝載到該系統(tǒng)的芯片上，構(gòu)成多種微機(jī)接口。再將它們與微機(jī)總線連接，編寫程序檢驗所設(shè)計接口電路是否正確，加深了對課程所學(xué)知識的理解。
2、 實驗軟件平臺采用國際EDA電路設(shè)計軟件，學(xué)生通過對設(shè)計過程中出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行修改，以及對在同一個芯片上多種設(shè)計方案的比較，加深了對EDA設(shè)計工具的掌握，提高了獨立進(jìn)行設(shè)計、實驗的能力。
3、 學(xué)生可以在同一個芯片上對多種設(shè)計方案進(jìn)行比較和反復(fù)實踐，這在專用接口芯片的實驗裝置上是做不到的。提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力。
4、 在線編程器件的應(yīng)用是當(dāng)前電路設(shè)計的主流，通過該系統(tǒng)使學(xué)生接觸到的芯片，新的編程工具。這樣可以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)硬件課的興趣。
5、 提供windos下的實驗測試環(huán)境。
6、 該系統(tǒng)不僅適合微型計算機(jī)技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，還適合EDA課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和研究生階段的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。
7、 該系統(tǒng)2006年5月獲得清華大學(xué)第九屆實驗技術(shù)成果一等獎。
▲ 實驗項目
1、 可編程分頻器實驗
2、 I/O地址譯碼實驗
3、 A/D轉(zhuǎn)換實驗
4、 D/A轉(zhuǎn)換實驗
5、 存儲器讀寫實驗
6、 可編程并行接口8255方式0實驗
7、 可編程8253計數(shù)器/定時器
8、 串行接口收發(fā)實驗
9、 字符液晶顯示實驗
10、VGA顯示器接口實驗
11、發(fā)光二極管點陣實驗
12、8255可編程并行接口8255方式1連接打印機(jī)實驗
13、PS/2接口的鍵盤實驗
14、IDE硬盤接口實驗。實現(xiàn)硬盤接口的聯(lián)機(jī)讀寫、脫機(jī)讀寫。
15、其他數(shù)字電路和時序編程實驗。
▲ 配套教材
《VHDL語言與微機(jī)接口設(shè)計》 清華大學(xué)計算機(jī)系 趙世霞編寫
清華大學(xué)出版社出版
▲ 實驗資料
《TU-FC微機(jī)接口設(shè)計實驗系統(tǒng)》配套光盤
《TU-FC微機(jī)接口設(shè)計實驗系統(tǒng)》實驗指導(dǎo)書
