[实用新型]一种远程实验数字电路与系统实验平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种系统实验平台，具体来讲是一种基于嵌入式技术和网络技术的远程数字电路与系统实验平台。

背景技术

在传统的数字电路与系统实验中，学生必须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，学生做实验只能分批、分时复用实验设备，这大大地限制了学生的时间和空间。在非实验时间却没有学生到实验室现场做实验，这会使得大量的实验设备处于闲置状态，从而降低了实验设备的利用率。虚拟仿真实验虽然可以模拟学生现场的实验情况，可以解决学生的时间和空间受到限制问题，但是虚拟仿真实验的数据并不是真实的实验数据，大多是根据某种模型或算法来设计，所以不能完全代替真实的实验数据。

随着网络技术的发展，面向MOOC的远程实验也成为当前网络实验研究的热点，成为未来网络实验发展的趋势，面向MOOC的远程实验系统能够较好解决学生实验教学时间和地点限制问题。同时MOOC教学方式的流行使得更多的学习者希望通过网络的方式进行知识的学习，但与硬件相关的实践类课程进行MOOC教学还存在一定困难，因为实验设备无法像文字内容一样方便地通过网络进行传播和共享。深入研究远程实验室系统有着重大实践价值。另一方面，目前面向网络的远程实验装置主要还是以PC机为载体来单独设计，这样的设计过于臃肿，成本也较高，限制了设备的大规模推广和使用，因此有必要研究开发新的基于嵌入式技术的远程数字实验系统来解决这些问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种远程实验数字电路与系统实验平台。

本实用新型是这样实现的，构造一种远程实验数字电路与系统实验平台，其特征在于，包括客户端、Internet网络、嵌入式处理模块、视频采集与压缩模块、摄像头、可程控FPGA实验板、数据监测与通信模块；所述嵌入式处理模块包括以ARM处理器为核心的系统板，在ARM处理器为核心的系统板上构建Web服务器、视频服务器、实验服务器、Jam Player；

所述客户端通过Internet网络与嵌入式处理模块直接相连；摄像头与视频采集与压缩模块连接，视频采集与压缩模块通过标准的UVC接口连接嵌入式处理模块；可程控FPGA实验板通过JTAG接口与嵌入式处理模块相连；嵌入式处理模块一方面连接着Internet网络，另一方面还通过RS232串口通信线和数据监测与通信模块相连，嵌入式处理模块与可程控FPGA实验板的JTAG接口相通；数据监测与通信模块还与可程控FPGA实验板相连。

根据本实用新型所述远程实验数字电路与系统实验平台，其特征在于，所述嵌入式处理模块中系统板上具有大量的高性能硬件资源，主要包括高性能ARM处理器、大容量SDRAM、大容量NAND Flash、Nor Flash、 LED、LCD、按键、网口、摄像头接口、音频输入接口、USB接口、串口、AD/DA接口。

根据本实用新型所述远程实验数字电路与系统实验平台，其特征在于，所述可程控的FPGA实验板包括FPGA核心实验单板、实验组态模式控制模块、程控信号发生模块、第一外围实验资源、第二外围实验资源；实验组态模式控制模块、程控信号发生模块与第一外围实验资源直接连接FPGA核心实验单板；第二外围实验资源与实验组态模式控制模块相连；所述数据监测与通信模块与第一外围实验资源、第二外围实验资源、实验组态模式控制模块、程控信号发生模块相连。

根据本实用新型所述远程实验数字电路与系统实验平台，其特征在于，所述可程控 FPGA 实验板采用 Altera 公司Cyclone II系列FPGA。

根据本实用新型所述远程实验数字电路与系统实验平台，其特征在于，所述实验组态模式控制模块采用Altera 公司的CPLD EPM570T100C5实现。

根据本实用新型所述远程实验数字电路与系统实验平台，其特征在于，所述第一外围实验资源包括并行高速AD模块、并行高速DA模块、串行AD模块、串行DA模块、大容量DRAM芯片、大容量SRAM芯片、FPGA专用配置模块、液晶显示模块、DS1302数字时钟模块、RS232通信模块。

根据本实用新型所述远程实验数字电路与系统实验平台，其特征在于，所述第二外围实验资源包括8位LED数码管显示模块、红外通信模块、PS2通信模块、USB通信模块、8位LED灯模块、VGA显示模块、步进电机模块、DC电机模块、蜂鸣器模块、按键。