基于CPLD/FPGA的电学实验教学研究

基于CPLD/FPGA的电学实验教学研究

一、基于CPLD/FPGA的电类实验教学研究(论文文献综述)

孙科学,成谢锋,刘芫健,肖建,谌静[1](2016)在《基于研究性教学的数字电路与系统实验教学改革》文中认为研究性教学要求教师以探究和探索的方式进行组织教学,培养学生的好奇心和创造性。在数字电路与系统实验教学研究性教学中,运用FPGA技术能够激发学生学习兴趣,提高学生学习效果,提升学生的探索研究能力和工程技能,为学科竞赛和全国大学生电子设计大赛打下坚实的基础。本文在研究性教学思想的指导下,应用FPGA技术对数字电路与系统实验教学进行研究性教学实践,探索实施研究性教学的教学方法。

罗继明[2](2016)在《异构多核平台下数电类远程虚拟实验系统的研究与实现》文中提出随着网络技术的发展,越来越多的远程实验、虚拟仿真实验等实验方式被用于高校的实验教学当中,且伴随着国家虚拟仿真实验教学中心建设任务的提出,电类虚拟仿真实验也相继展开。当前国内的数电类虚拟仿真实验方法主要集中在本地软件仿真上,对用户来讲,缺乏实验的真实感受,而有些借助网络的远程数电类虚拟实验,将仿真资源托管在远端服务器,并在远程部署大量的硬件实验设备,这些实验设备结构复杂,成本花费量巨大,本文提出了一种基于Zynq-7000异构多核平台架构下数电类远程虚拟实验的方法。本文首先研究设计了数电类远程虚拟实验系统的架构,并以软硬件协同设计的思想,重点阐述了Zynq-7000异构多核平台PS (Processing System)端和PL (Programmable Logic)端的系统架构设计方案以及数电类远程虚拟实验的虚拟特性。在整个设计过程中,从设计需求入手,研究系统实验电路的目标形式、实验内容组织形式以及系统架构网络结构模式。在PS端,本文对硬件实验平台的监控系统程序进行了研究和设计,具体设计了基于线程池结构的网络通信模块方案,制定了数电类实验数据传输的格式,设计了基于有限自动机的数据处理编程方法,以及基于“多生产者-单消费”模式的监控系统缓存区设计方案,完成了对Zynq-7000异构多核平台PL端监控方案的研究与设计。在PL端,本文完成了对Zynq-7000异构多核平台硬件部分虚拟方法和虚拟IP核的研究与设计,并从PL与PS的通信接口入手,设计了硬件虚拟方法及虚拟IP核的接口模型,然后根据接口模型,设计了一种基于交叉开关结构的虚拟IP核内部数据交换结构。针对目标平台的设计,本文研究了系统电路时序传输问题,并测试了监控系统和客户端软件之间的通信网络性能及Zynq-7000异构多核平台内部电路数据传输路径的带宽。最后,本文完成了整个Zynq-7000异构多核平台系统的实现,并进行了验证测试,证明了系统设计的正确性。

刘春梅,曹文[3](2016)在《基于可编程器件的数字电路实验教学系统研究》文中认为采用大规模可编程数字逻辑器件FPGA/CPLD设计新型的时序逻辑电路实现数字电路实验平台,其实验内容上具有较好的开放性,使数字电路设计由硬件设计向软件化设计方向发展,改善了传统的以中小规模为主的实验教学模式,增强了学生的创新能力和动手能力。文章对基于可编程器件的数字电路实验教学系统进行了具体的研究。

杨建华,陈红[4](2015)在《数字系统设计实验教学改革探索》文中研究说明根据近几年的教学实践,分析了数字系统设计实验教学中存在的主要问题,结合EDA实验教学特点,提出了几点教学改革思路并进行了一些改革实践探索,实践证明,取得了较好的教学效果。

高庆华,王洁,程春雨,孙鹏[5](2015)在《适用于实验教学的便携式虚拟示波器开发与应用》文中研究表明为了满足学生随时随地、方便快捷的搭建电类实验测试系统的目的,基于FPGA和Lab VIEW开发平台,设计了一种适用于实验教学的USB接口便携式虚拟示波器。给出了仪器的系统架构及软硬件设计方法,应用测试表明,该仪器性能稳定、波形良好,满足了电类实验教学的需求。在综合设计性实验和创新性实践计划中的教学应用实践证明该虚拟示波器可显着提升实验教学质量。

刘显忠[6](2013)在《基于CPLD的实验板研制开发与教学应用》文中认为电子设计自动化(EDA)是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术,EDA技术的重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)等方式来完成设计文件,下载到可编程逻辑器件上进行电路设计。进入二十一世纪以来,随着半导体制造技术的飞速发展,使得原本造价高昂的CPLD/FPGA芯片成为常规ASIC设计的主流。本文通过查阅了大量的文献资料,并研究了部分高校PLD实验教学方面的经验。在面向本校教学应用的需求基础上,研制开发了一套适合课程需要的基于CPLD的教学实验板。本文首先介绍EDA技术和PLD的基本情况,重点对CPLD的工作原理、结构特点等进行介绍。然后,对PLD课程进行了课程分析和实验需求分析。在此基础上,研制开发了一款基于CPLD的实验板。给出了实验板的硬件模块化布局和设计,各功能模块设计和芯片选择等。最后,在成形的硬件设计基础上,本文还讨论开发软件的使用,结合实验板给出了实验板的基本实验举例。

刘明志[7](2013)在《数字逻辑与数字系统实验教改融合的探索与实践》文中研究指明针对当前数字逻辑与数字系统实验教学中存在的几个问题,阐述了作者在非电类专业多年的教学实践中形成的一套较完整的教学法和教学指导思想。采用先课堂理论讲解、然后实验用常规标准数字逻辑器件实现,再用硬件描述语言和CPLD数字系统设计可编程逻辑器件复现,三者穿插进行融合。

覃洪英[8](2011)在《数字电路实验中实验平台选择及教学方法改进》文中研究说明随着电子技术的发展,数字电路实验软硬件平台发生了很大的变化,在数字电路实验教学中,需要根据实验内容合理选择数字电路实验平台和仿真软件。文中列举了几种实验平台及仿真软件的特点,结合具体的数字电路实验内容提出了选择实验平台的方法,同时还结合不同的实验平台在实验教学方法上提出了自己的几点改进意见。

张智宏,翟晓东[9](2011)在《单片机综合实验箱的研制》文中研究表明介绍了一种新型单片机综合实验箱的研制目的,阐述该装置的基本设计思想、总体设计方案和结构特点,介绍了该装置基本模块的功能。

安健,张鹏[10](2011)在《面向复合创新人才培养 推进电类基础课程实验教学改革——专访浙江大学电工电子实验教学中心主任韦巍教授》文中研究表明浙江大学电工电子实验教学中心主任韦巍简介韦巍,博士,教授。1983年毕业于浙江大学电机系自动化专业。1986年获浙江大学控制理论与控制工程硕士学位,同年留校任教。1993年获中英ALCS奖学金赴英国Reading大学从事国际合作项目研究。1994年获博士学位,同年晋升副教授。1998年获德国DFG研究

二、基于CPLD/FPGA的电类实验教学研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于CPLD/FPGA的电类实验教学研究(论文提纲范文)

(2)异构多核平台下数电类远程虚拟实验系统的研究与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 课题来源
    1.4 本文的主要工作
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 工作内容
    1.5 本文的组织结构
第二章 数电类远程虚拟实验相关技术与平台介绍
    2.1 FPGA
        2.1.1 FPGA发展概述
        2.1.2 Xilinx FPGA
    2.2 IP核
        2.2.1 IP核概念
        2.2.2 IP核复用及标准化
        2.2.3 IP核设计和验证方法
    2.3 远程监控技术
        2.3.1 远程监控概述
        2.3.2 远程监控模式
        2.3.3 远程监控分类
    2.4 虚拟仿真技术
    2.5 Zynq-7000 AP SoC体系结构及编程模型
        2.5.1 Zynq-7000简介
        2.5.2 应用处理单元
        2.5.3 可编程逻辑及通信接口
        2.5.4 Zynq-7000编程模型
    2.6 本章小结
第三章 数电类远程虚拟实验系统需求分析与架构设计
    3.1 设计需求
    3.2 需求分析
        3.2.1 数字电路目标形式
        3.2.2 系统实验的组织形式
        3.2.3 系统架构的网络结构模式
    3.3 系统设计方案
        3.3.1 系统架构设计
        3.3.2 数电远程虚拟实验中硬件实验平台的架构设计
        3.3.3 Zynq-7000平台中数电类实验的虚拟特性
    3.4 本章小结
第四章 硬件实验平台软件监控端的设计
    4.1 异构多核平台操作系统
        4.1.1 系统选型
        4.1.2 ARM双核间通信
    4.2 监控系统研究与设计
        4.2.1 网络通信模块研究与设计
        4.2.2 数据处理模块的研究与设计
        4.2.3 监控PL模块的研究与设计
    4.3 本章小结
第五章 硬件实验平台的硬件电路端设计
    5.1 PL-PS通信接口
    5.2 虚拟方法及虚拟P核的设计
        5.2.1 虚拟IP核接口模型的设计
        5.2.2 虚拟IP核内部结构设计
    5.3 本章小结
第六章 电路时序传输性能分析
    6.1 时序传输问题的提出
    6.2 通信网络性能的研究测试
    6.3 Zynq-7000平台内部数据通路性能的研究与测试
        6.3.1 AXI_GP接口通信性能研究与测试
        6.3.2 PS端内部互联到DDR的性能研究与测试
    6.4 本章小结
第七章 系统实现与验证
    7.1 软件监控端的实现
        7.1.1 网络通信模块实现
        7.1.2 数据处理模块实现
        7.1.3 监控PL模块实现
    7.2 硬件电路端的实现
        7.2.1 AXI-Lite总线IP核实现
        7.2.2 虚拟IP核实现
    7.3 系统验证
        7.3.1 硬件逻辑分析仪调试工具简介
        7.3.2 系统验证
    7.4 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 主要工作及创新
        8.1.1 工作总结
        8.1.2 工作创新
    8.2 未来研究方向
致谢
参考文献
攻读学位期间的科研成果

(3)基于可编程器件的数字电路实验教学系统研究(论文提纲范文)

0 引言
1 基于可编程器件FPGA/CPLD的开发板
2 新型实验平台的意义
    2.1 现代的实验方法
    2.2 实验项目增加
    2.3 实验内容具有较好的开放性
3 实验平台的开发内容
    3.1 基础性的数字电子技术实验内容
    3.2 综合性的数字电子技术实验内容
4 结语

(4)数字系统设计实验教学改革探索(论文提纲范文)

0 引言
1 数字系统设计实验教学中存在的问题
2 改革思路与实践
    2.1 EDA实验与数字电路相结合
    2.2 建立分层次相互衔接的实验教学体系
    2.3 引入设计性和开放性实验, 建设开放性实验室
    2.4 鼓励教师结合科研和工程课题、积极开发综合设计性实验内容
3 结束语

(5)适用于实验教学的便携式虚拟示波器开发与应用(论文提纲范文)

1便携式虚拟示波器工作原理
2便携式虚拟示波器设计
    2.1系统硬件设计
    2.2系统软件设计
3便携式虚拟示波器的应用
4结语

(6)基于CPLD的实验板研制开发与教学应用(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 EDA 技术简介
    1.3 可编程逻辑器件简介
    1.4 研究的目的与意义
    1.5 研究内容和成果
    1.6 论文主要完成的工作
    1.7 文章结构
第2章 可编程逻辑器件基础
    2.1 可编程逻辑器件介绍
        2.1.1 可编程逻辑器件概述
        2.1.2 可编程逻辑器件的两大类型
        2.1.3 可编程逻辑器件的优点
        2.1.4 可编程逻辑器件的前景
        2.1.5 可编程逻辑器件的编程语言
    2.2 CPLD 的基础知识
        2.2.1 CPLD 的基本架构
        2.2.2 CPLD 的在系统下载技术
        2.2.3 CPLD 的开发流程
    2.3 本章小结
第3章 基于 CPLD 的实验板的设计
    3.1 实验板服务课程简介
    3.2 实验与实验板需求分析
    3.3 实验板的总体设计
        3.3.1 实验板的总体设计思想
        3.3.2 实验板的总体设计
        3.3.3 实验板的模块电路设计
    3.4 本章小结
第4章 基于的 CPLD 实验板应用举例
    4.1 CPLD 的开发软件介绍
        4.1.1 MAX﹢plusⅡ软件基本功能
        4.1.2 绘图输入法
        4.1.3 文本输入法
    4.2 验证性实验举例
        4.2.1 半加器设计实验
        4.2.2 4位二进制加法计数器的设计
    4.3 综合性实验举例
    4.4 实验板在教学中的使用情况
    4.5 本章小结
结论
参考文献
附录 1
附录 2
致谢

(7)数字逻辑与数字系统实验教改融合的探索与实践(论文提纲范文)

1. 数字逻辑与数字系统实验的现状
2. 数字逻辑与数字系统实验的改革进程——多种教学方法的有机融合
    2.1. 数字逻辑与数字系统、硬件描述语言硬件描述语言和CPLD设计内容的分析
    2.2. 数字逻辑与数字系统、硬件描述语言硬件描述语言和CPLD设计融合的优势
3. 数字逻辑与数字系统、硬件描述语言硬件描述语言和CPLD设计的融合方法
    3.1. 在理论教学内容上融合
    3.2. 在实验中融合。
        3.2.1. 与运算的理论描述—课堂理论教学
        3.2.2.“与运算”的标准逻辑器件实验—常规数字逻辑实验
        3.2.3. CPLD系统实验改革实现与逻辑的效果
        3.2.3. 1. 原理图 (Schematic) 描述的与门运算电路的设计方法 (方法一)
        3.2.3. 2. isp LEVER工具中VHDL语言的设计方法 (方法二)
        3.2.3. 3. 建立仿真测试向量 (Simulation Test Vec-tors)
        3.2.3.4.编译原理图与测试向量并进行功能仿真
        3.2.3.5.把设计适配到Lattice器件中进行设计验证
4.综合设计性试验的设计
5.课程运行情况总结

(8)数字电路实验中实验平台选择及教学方法改进(论文提纲范文)

一、数字电路实验平台的分类及作用
    1. 硬件实验平台的分类及作用
    2. 软件平台的分类及作用
二、根据不同实验内容合理选择实验平台
三、结合不同实验平台改进教学方法
四、结语

(9)单片机综合实验箱的研制(论文提纲范文)

1 设计思想
2 总体结构设计
    2.1 组成
    2.2 创新点
        (1) 多仿真器支持:
        (2) 支持EDA开发:
        (3) 实验开放性:
        (4) 教学扩展性:
3 主要实验内容简介
    3.1 基础性实验部分
    3.2 提高性实验
4 结束语

四、基于CPLD/FPGA的电类实验教学研究(论文参考文献)

  • [1]基于研究性教学的数字电路与系统实验教学改革[J]. 孙科学,成谢锋,刘芫健,肖建,谌静. 科技视界, 2016(26)
  • [2]异构多核平台下数电类远程虚拟实验系统的研究与实现[D]. 罗继明. 东南大学, 2016(03)
  • [3]基于可编程器件的数字电路实验教学系统研究[J]. 刘春梅,曹文. 江苏科技信息, 2016(07)
  • [4]数字系统设计实验教学改革探索[J]. 杨建华,陈红. 价值工程, 2015(35)
  • [5]适用于实验教学的便携式虚拟示波器开发与应用[J]. 高庆华,王洁,程春雨,孙鹏. 实验室科学, 2015(04)
  • [6]基于CPLD的实验板研制开发与教学应用[D]. 刘显忠. 黑龙江大学, 2013(06)
  • [7]数字逻辑与数字系统实验教改融合的探索与实践[J]. 刘明志. 福建电脑, 2013(08)
  • [8]数字电路实验中实验平台选择及教学方法改进[J]. 覃洪英. 中国电力教育, 2011(34)
  • [9]单片机综合实验箱的研制[J]. 张智宏,翟晓东. 中国现代教育装备, 2011(13)
  • [10]面向复合创新人才培养 推进电类基础课程实验教学改革——专访浙江大学电工电子实验教学中心主任韦巍教授[J]. 安健,张鹏. 中国现代教育装备, 2011(11)

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