專利名稱：微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于《32位微機原理及高級接口技術》課程的實驗教學的微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)。
二背景技術：
現(xiàn)有的同類微機教學產(chǎn)品中，大多提供了一塊PCI總線擴展卡和實驗箱，其中，PCI總線擴展卡僅提供PCI總線到仿真ISA總線的橋路轉(zhuǎn)換，且該仿真ISA總線在功能上不能實現(xiàn)所有的ISA總線功能。該類產(chǎn)品能夠支持的實驗局限在16位微機教學中簡單接口芯片的使用上，而對于32位微機原理的內(nèi)容和微機高級接口技術中涉及的新型芯片應用、基于總線的開發(fā)和EDA設計均無支持。
三、實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決上述背景技術中的不足之處，提供一種微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其采用開放式的實驗電路結構，可支持多種構造方式，為用戶提供了一種學習PCI總線應用擴展的實驗平臺，大大簡化PCI總線應用擴展的復雜性。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案為一種微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其特殊之處在于包括保護模式下實驗程序調(diào)試平臺以及PCI總線擴展卡和實驗箱，PCI總線擴展卡與調(diào)試平臺的PC機內(nèi)的PCI總線連接，PCI總線擴展卡上的ADD-ON總線插座與實驗箱上的總線插座通過電纜連接。
上述PCI總線擴展卡由PCI控制芯片、nvRAM和系統(tǒng)用CPLD芯片構成。
上述實驗箱由相互獨立的單元電路構成。
上述相互獨立的單元電路包括ADD-ON總線連接單元、ADD-ON總線接口單元、仿真ISA接口單元以及擴展接口實驗單元。
上述擴展接口實驗單元包括CPLD應用單元和CPLD邏輯下載單元。
上述擴展接口實驗單元還包括8254定時/計數(shù)器實驗單元、8255并行接口實驗單元、16550串行接口實驗單元、574A/D轉(zhuǎn)換實驗單元、0832D/A轉(zhuǎn)換實驗單元、存儲器擴展實驗單元。
上述擴展接口實驗單元還包括鍵盤及LED顯示實驗單元、電子發(fā)聲實驗單元、電機控制實驗單元、微型溫度控制單元。
上述擴展接口實驗單元還包括信號源單元、開關及發(fā)光二極管顯示燈單元、單脈沖觸發(fā)單元、“Ex UNIT”擴展單元。
本實用新型對照現(xiàn)有技術，其優(yōu)點為本實用新型實現(xiàn)了實驗、開發(fā)平臺于一體的多重功能，本實用新型采用開放式的實驗電路結構，可支持多種構造方式，即實驗元件從零開始連接方式，單元電路跨接方式和實驗電路“軟連線”方式。實驗系統(tǒng)以PC微機為主機，通過PCI總線擴展卡將PCI總線信號經(jīng)PCI總線控制芯片轉(zhuǎn)換成ADD-ON總線信號引入接口實驗平臺，并在實驗箱上以排針形式提供了所有的ADD-ON總線信號，供實驗中進行PCI總線應用擴展使用。系統(tǒng)還能將PCI總線信號轉(zhuǎn)換成仿真工SA總線接口和各種常用外圍接口及其控制應用部件，供用戶進行各種微機接口實驗用。本實用新型從PC機內(nèi)硬件資源應用、基本芯片編程應用、基于Windows操作系統(tǒng)的設備驅(qū)動程序設計和基于PCI總線的應用開發(fā)四個方面，全面支持“32位微機接口技術”及“微機控制應用”的各項實驗內(nèi)容。本實用新型提供的全開放的ADD-ON總線，大大簡化PCI總線應用擴展的復雜性，不僅可以讓用戶驗證PCI總線擴展的硬件邏輯實驗，更允許用戶自行進行接口邏輯設計。同時本實用新型提供的大量基于Windows操作系統(tǒng)的設備驅(qū)動程序源代碼及應用PCI總線控制芯片進行PCI總線擴展應用開發(fā)實例，使用戶可以掌握用CPLD邏輯進行硬件接口邏輯設計的整體方案、思路及實現(xiàn)方法，從而達到開發(fā)的目的。
四

圖1為本實用新型中PCI總線擴展卡的結構示意圖；圖2為本實用新型中PCI總線擴展卡的布局圖；圖3為本實用新型中實驗箱的結構示意圖；圖4為本實用新型中實驗箱的布局圖。
五具體實施方式
本實用新型采用分層次的結構進行32位微機原理及高級接口技術教學實驗，由三部分構成保護模式下實驗程序調(diào)試平臺、PCI總線擴展卡和實驗箱。其中保護模式下實驗程序調(diào)試平臺為用戶構建了一個調(diào)試保護模式下實驗程序的環(huán)境，允許用戶在保護模式下監(jiān)視CPU的工作狀態(tài)和系統(tǒng)資源使用情況，該平臺支持了32位微機原理部分的學習。PCI總線擴展卡和實驗箱主要支持高級接口部分的學習。參見圖1和圖2，PCT總線擴展卡由一片PCI控制芯片(AMCC的S5933)、一片nvRAM(Atmel的24C16)和一片系統(tǒng)用CPLD芯片構成。PCI總線擴展卡與PC機內(nèi)的PCI總線相連，為用戶提供了一個簡化的PCI總線接口-ADD-ON總線接口，通過板卡上的接口插座和兩根扁平電纜可以將所有ADD-ON總線信號連接到實驗箱上。參見圖3和圖4，實驗箱為用戶提供了學習現(xiàn)代微機接口技術的硬件實驗開發(fā)平臺，可以支持基本接口和高級接口兩部分實驗，實驗平臺由相互獨立的單元電路構成。系統(tǒng)總線單元包括“ADD-ON CONNECTOR”ADD-ON總線連接單元，該單元由總線接口插座構成，主要實現(xiàn)PCI總線擴展卡與實驗箱的連接，并引入ADD-ON總線上的所有信號；“ADD-ON BUS UNIT”ADD-ON總線接口單元，將ADD-ON總線上的所有信號以排針形式引出供用戶使用；“SIMLUATION ISA INTERFACE”仿真ISA接口單元，主要由總線接口插座和CPLD器件構成，實現(xiàn)ADD-ON總線信號到仿真ISA總線的轉(zhuǎn)換。擴展接口實驗單元包括“PLD UNIT”CPLD應用單元；“PC DRIVER”CPLD邏輯下載單元；8254定時/計數(shù)器實驗單元；8255并行接口實驗單元；16550串行接口實驗單元；574A/D轉(zhuǎn)換實驗單元；0832D/A轉(zhuǎn)換實驗單元；SRAM6264和FLASH ROM 29C256構成的存儲器擴展實驗單元；鍵盤及LED顯示實驗單元；電子發(fā)聲實驗單元；電機控制實驗單元(由ULN2803電機接口芯片和一臺DC12V直流電機及霍爾測速電機構成)；微型溫度控制單元；“SIGNAL UNIT”信號源單元(用來產(chǎn)生固定頻率信號源)；“SW-LED UNIT”開關及發(fā)光二極管顯示燈單元；“KK UNIT”單脈沖觸發(fā)單元、“Ex UNIT”擴展單元等主要單元電路。
實際工作時，將PCI總線擴展卡插入PC微機，其實現(xiàn)實驗的內(nèi)容和過程主要包括1、將PCI總線擴展卡插入PC微機，啟動PC微機，進入DOS操作系統(tǒng)，運行實驗程序調(diào)試系統(tǒng)，利用調(diào)試系統(tǒng)提供的命令，就可以實現(xiàn)32位微機原理課程的實驗教學。
2、將PCI總線擴展卡插入PC微機，用扁平電纜將總線擴展卡上的USER1、USER2總線接口插座與“SIMLUATION ISA INTERFACE”仿真ISA接口單元中的USER1、USER2總線接口進行連接。將擴展接口實驗單元中的實驗對象與仿真ISA總線接口進行連接。啟動PC微機，進入DOS操作系統(tǒng)，運行實驗程序調(diào)試系統(tǒng)及基本接口實驗程序，就可以支持32位微機基本接口技術課程的實驗教學。
3、將PCI總線擴展卡插入PC微機，用扁平電纜將總線擴展卡上的USER1、USER2總線接口插座與“SIMLUATION ISA INTERFACE”仿真ISA接口單元中的USER1、USER2總線接口進行連接。將擴展接口實驗單元中的實驗對象與仿真ISA總線接口進行連接。在Windows操作系統(tǒng)下，為PCI總線擴展卡編寫設備驅(qū)動程序并安裝。重新啟動PC微機，進入Windows操作系統(tǒng)，運行集成操作軟件及高級接口實驗程序，可以支持32位微機高級接口技術課程中有關設備驅(qū)動程序應用開發(fā)部分的實驗教學。
4、將PCI總線擴展卡插入PC微機，用扁平電纜將總線擴展卡上的USER1、USER2總線接口插座與“ADD-ON CONNECTOR”ADD-ON總線連接單元中的USER1、USER2總線接口進行連接。在Windows操作系統(tǒng)下，為PCI總線擴展卡編寫設備驅(qū)動程序并安裝。為實驗編寫可以運行的Win32應用程序。根據(jù)實驗內(nèi)容編寫CPLD邏輯，并利用“PC DRIVER”CPLD邏輯下載單元將邏輯下載到“PLD UNIT”CPLD應用單元中的CPLD芯片中。按照邏輯中定義的管腳功能及實驗接線圖將“PLD UNIT”CPLD應用單元中的芯片與“ADD-ON BUS UNIT”ADD-ON總線接口單元的總線管腳進行連接。重新啟動PC微機，進入Windows操作系統(tǒng)，運行集成操作軟件及實驗應用程序，可以支持32位微機高級接口技術課程中有關PCI總線應用開發(fā)部分的實驗教學。
權利要求1.一種微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其特征在于包括保護模式下實驗程序調(diào)試平臺以及PCI總線擴展卡和實驗箱，PCI總線擴展卡與調(diào)試平臺的PC機內(nèi)的PCI總線連接，PCI總線擴展卡上的ADD-ON總線插座與實驗箱上的總線插座通過電纜連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其特征在于所述PCI總線擴展卡由PCI控制芯片、nvRAM和系統(tǒng)用CPLD芯片構成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其特征在于所述實驗箱由相互獨立的單元電路構成。
4.根據(jù)權利要求3所述的微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其特征在于所述相互獨立的單元電路包括ADD-ON總線連接單元、ADD-ON總線接口單元、仿真ISA接口單元以及擴展接口實驗單元。
5.根據(jù)權利要求4所述的微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其特征在于所述擴展接口實驗單元包括CPLD應用單元和CPLD邏輯下載單元。
6.根據(jù)權利要求5所述的微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其特征在于所述擴展接口實驗單元還包括8254定時/計數(shù)器實驗單元、8255并行接口實驗單元、16550串行接口實驗單元、574A/D轉(zhuǎn)換實驗單元、0832D/A轉(zhuǎn)換實驗單元、存儲器擴展實驗單元。
7.根據(jù)權利要求6所述的微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其特征在于所述擴展接口實驗單元還包括鍵盤及LED顯示實驗單元、電子發(fā)聲實驗單元、電機控制實驗單元、微型溫度控制單元。
8.根據(jù)權利要求7所述的微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其特征在于所述擴展接口實驗單元還包括信號源單元、開關及發(fā)光二極管顯示燈單元、單脈沖觸發(fā)單元、“Ex UNIT”擴展單元。
專利摘要本實用新型涉及一種微機原理及高級接口技術教學實驗系統(tǒng)，其采用開放式的實驗電路結構，可支持多種構造方式，為用戶提供了一種學習PCI總線應用擴展的實驗平臺，大大簡化PCI總線應用擴展的復雜性。本實用新型包括保護模式下實驗程序調(diào)試平臺以及PCI總線擴展卡和實驗箱，PCI總線擴展卡與調(diào)試平臺的PC機內(nèi)的PCI總線連接，PCI總線擴展卡上的ADD－ON總線插座與實驗箱上的總線插座通過電纜連接，PCI總線擴展卡由PCI控制芯片、nvRAM和系統(tǒng)用CPLD芯片構成，實驗箱由相互獨立的單元電路構成。
文檔編號G09B25/00GK2620336SQ03218900
公開日2004年6月9日 申請日期2003年5月16日 優(yōu)先權日2003年5月16日
發(fā)明者唐祎玲, 毛月東 申請人:西安唐都科教儀器開發(fā)有限責任公司