基于RISC-V的SOPC电子系统设计实验研究

该实验设计在电子系统设计相关教学中引入嵌入开源软核微处理器的片上可编程系统SOPC(system on programmable chip)技术，不仅能够让更多学生学习集成电路初步设计方法，而且能够通过自主设计SOPC系统培养其创新能力。该文首先对SOPC电子系统设计的现状进行了分析，提出了基于RISC(reduced instruction set computer)-V开放指令集架构的微处理器进行SOPC系统设计教学，之后介绍了RISC-V微处理器的选择和移植方法，最后介绍了基于RISC-V微处理器的四个层次的实验设计原则和设计出的具体实验项目。     

基于FPGA的多核技术课创新实验探索

介绍了在现场可编程门阵列(FPGA)芯片和SOPC、NOIS-II等工具软件所组成的软硬件平台下,开展多核技术课程创新实验的探索。并在新组成的多核系统中,移植和扩展了uC/OS-II操作系统。设置了相关的实验环境和若干实验项目,对提高学生的综合实验能力具有积极的作用。     

数字电子技术类课程群建设探索与改革

以课程群模式对数字电子技术类课程进行梳理,分析了该系列课程理论教学内容的关系和侧重点;建立以Altera芯片为开发板的数字电子技术基础实验、FPGA应用开发实验和SOPC应用实验,开发由简单到复杂循序渐进的实验体系,逐步提高学生设计复杂数字系统的能力,同时也有助于提高此类课程群的教学效果。     

数字电子技术类课程群建设探索与改革简

以课程群模式对数字电子技术类课程进行梳理,分析了该系列课程理论教学内容的关系和侧重点;建立以 Altera芯片为开发板的数字电子技术基础实验、 FPGA应用开发实验和SOPC应用实验,开发由简单到复杂循序渐进的实验体系,逐步提高学生设计复杂数字系统的能力,同时也有助于提高此类课程群的教学效果。     

最新的SOPC技术与EDA实验教学

本文以清华大学科教仪器厂开发的TPG-EDA／SOPC教学实验平台为例介绍了传统的EDA（电子设计自动化）实验以及最新的SOPC（基于可编程片系统）技术，基于SOPC技术的系统级设计可以使用RISC（精简指令集）处理器软核，用来支持学生各种不同的实验项目。通过使用EDA设计工具，RISC软核处理器的C编泽器以及大量的FPGA（现场可编程门阵列）资源，可以使用或者重复使用IP来完成各种学生感兴趣的实验项目，培养和锻炼学生的系统级设计能力。     

EDA与单片机及SOPC一体化实验教学平台研制

研制了一套基于SOPC技术的电子技术综合实验教学平台。该平台硬件以FPGA为核心,提供多种外围功能模块,可完成EDA、单片机和SOPC方面的综合实验项目。介绍了该平台的软硬件系统组成、功能特点和实验项目设计。可根据开放式教学要求开设实验,有助于培养和锻炼不同层次学生的基础应用和系统设计能力。     

电类专业数字系统综合实验平台研制

基于EDA技术的数字系统设计已经逐渐成为数字电子技术的发展方向。在卓越工程师培养背景下,适时进行数字电子技术和EDA技术的课程改革,将两门课程深度融合为数字电子与EDA技术课程,并结合单片机原理与应用课程构建电类专业数字系统综合实验平台,开展数字电路基本实验、EDA技术基础实验、单片机实验和SOPC实验。介绍模块化数字系统实验平台的研制。     

EDA实验课程深入改革的教学与实践

随着电子技术的不断发展,仅用硬件描述语言完成电路设计的方法的局限性日益明显。为使教学内容与时俱进,我校在原有的EDA实验课程的基础上引入SOPC技术,使学生掌握更灵活的现代系统级设计方法。本文以传统的DDS信号产生器设计为例,阐述了将软硬件协同设计思想引入EDA实验课程的教学方案。实践结果表明,学生的软硬件综合能力都有了一定的提升,对EDA实验课程的兴趣也有所增加。     

《EDA》课程在计算机专业硬件体系实验教学中的作用

针对传统计算机硬件类课程实验教学所面临的主要问题,提出了将EDA技术的应用贯穿于计算机专业硬件体系实验教学中的论点.介绍了《EDA》课程的内容和特点,并论述了如何构建系统的EDA实验教学体系,采用SOPC实验平台和EDA工具,使《EDA》课程成为计算机专业硬件体系实验教学的重要补充.     

基于MPC的三容水箱液位跟踪控制的快速实现

针对三容水箱系统大时滞、动态响应慢问题,研究了三容水箱系统的液位跟踪控制。采用模型预测控制策略,设计了三容水箱的液位跟踪控制器,并通过FPGA加以实现。控制器硬件和软件系统采用基于NiosⅡ嵌入式软核处理器的FPGA/SOPC方案,在基于FPGA和dSPACE的平台上,进行了实时联合仿真。实验结果表明,基于FPGA的模型预测控制器能够实现对三容水箱系统的液位跟踪控制。该实验可应用于自动控制、过程控制等相关课程教学,方便高效,具有较好的实验演示效果。