本文關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)核心課程群綜合教學(xué)平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)目標(biāo)就是要培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的高素質(zhì)人才。計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的高素質(zhì)人才必須具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體觀,對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有深入的認(rèn)識(shí),并掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)技術(shù)。在目前的教學(xué)模式下,各門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)自成一體,不同課程在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上都缺乏交互性,這使學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中,能夠?qū)伍T(mén)課程的內(nèi)容能有較好的理解,但對(duì)整個(gè)知識(shí)架構(gòu)缺乏系統(tǒng)性認(rèn)識(shí),更缺乏將多門(mén)課程的知識(shí)融會(huì)貫通的能力。計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)核心課程群一體化教學(xué)模式的提出是具有創(chuàng)造性的一次嘗試,教改的目標(biāo)是：以構(gòu)建一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主線,貫通計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)以及編譯原理等四門(mén)核心課程以及數(shù)字電路課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),構(gòu)建一個(gè)一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),探索一種新的教學(xué)模式,培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生建立軟硬件一體化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)觀。 本文主要闡述了在上述計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革探索背景下的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)工作。文章首先分析了傳統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的方法在教學(xué)應(yīng)用中的局限性,研究了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì),總結(jié)了基于FPGA的“軟”硬件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和方法,重點(diǎn)闡述了基于FPGA芯片的一體化綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)方法,并給出了詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)方案。與此同時(shí),對(duì)硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及的FPGA設(shè)計(jì)方法、電源與信號(hào)完整性、EMC/EMI以及阻抗匹配等數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中十分常見(jiàn),并且對(duì)系統(tǒng)性能至關(guān)重要問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)和探討。最后,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于硬件描述語(yǔ)言的外圍驅(qū)動(dòng)模塊,完成了綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)試和驗(yàn)證。 本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)需求給出了一套行之有效的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案,基于FPGA的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)能夠顯著地提高實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的靈活度,擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,增強(qiáng)多門(mén)課程實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)聯(lián)。因?yàn)镕PGA芯片的可重復(fù)編程的特性,教學(xué)平臺(tái)的軟硬件功能都可以像軟件的被編程,本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具備了比現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)更強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)適應(yīng)性�？偠灾�,本論文的研究?jī)?nèi)容為FPGA在實(shí)際教學(xué)中的使用提供一些新的參考方案和研究思路。
【關(guān)鍵詞】：計(jì)算機(jī)核心課程群 一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái) FPGA 電源與信號(hào)完整性 硬件描述語(yǔ)言
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP303
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 選題背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)10-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 “軟”硬件設(shè)計(jì)理念在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的前景11-12
• 1.3 本文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排12-14
• 第2章 基于FPGA的“軟”硬件設(shè)計(jì)方法14-21
• 2.1 FPGA技術(shù)與硬件描述語(yǔ)言14-15
• 2.2 “軟”硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)15-17
• 2.3 軟硬件任務(wù)的劃分17-18
• 2.4 核心課程群課程的定位與軟硬件劃分18-20
• 2.4.1 各門(mén)課程在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的定位18-19
• 2.4.2 課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案19-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第3章 一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件方案設(shè)計(jì)21-41
• 3.1 綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)21
• 3.2 核心控制板的原理圖設(shè)計(jì)21-33
• 3.2.1 FPGA芯片的選擇22-24
• 3.2.2 FPGA的配置選擇電路24-25
• 3.2.3 USB-to-JTAG下載接口模塊25-26
• 3.2.4 SPI Flash存儲(chǔ)系統(tǒng)26-27
• 3.2.5 DDR2 SDRAM存儲(chǔ)系統(tǒng)27-28
• 3.2.6 Flash存儲(chǔ)器系統(tǒng)28-29
• 3.2.7 以太網(wǎng)接口電路29-30
• 3.2.8 核心控制板電源設(shè)計(jì)30-33
• 3.3 接口電路板的原理圖設(shè)計(jì)33-40
• 3.3.1 板間接口設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.2 串口電路設(shè)計(jì)35-36
• 3.3.3 USB-HID接口設(shè)計(jì)36-37
• 3.3.4 基于權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)的VGA接口設(shè)計(jì)37-38
• 3.3.5 基于Atmega8的OLED顯示模塊設(shè)計(jì)38-39
• 3.3.6 8段數(shù)碼管顯示電路39-40
• 3.3.7 P/S2接口設(shè)計(jì)40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 信號(hào)完整性與PCB設(shè)計(jì)41-53
• 4.1 信號(hào)完整性的概念及分析41-44
• 4.1.1 傳輸線的反射41-43
• 4.1.2 傳輸線的串?dāng)_43-44
• 4.1.3 電源完整性44
• 4.2 PCB布局設(shè)計(jì)44-48
• 4.2.1 核心控制板的布局45-46
• 4.2.2 電源芯片的外圍電路布局46-47
• 4.2.3 接口電路板的布局47-48
• 4.3 電路板疊層設(shè)計(jì)與電源平面處理48-49
• 4.4 特殊走線及阻抗匹配設(shè)計(jì)49-52
• 4.4.1 蛇形走線設(shè)計(jì)49-51
• 4.4.2 阻抗匹配設(shè)計(jì)51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 軟硬件接口模塊的設(shè)計(jì)53-61
• 5.1 軟硬件接口模塊功能簡(jiǎn)述53-54
• 5.2 典型模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)54-60
• 5.2.1 時(shí)鐘發(fā)生模塊的設(shè)計(jì)54-55
• 5.2.2 UART通信接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)55-58
• 5.2.3 數(shù)據(jù)采集和顯示模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)58-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第6章 結(jié)論與展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 唐思章 ,黃勇;SoPC與嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2005年12期

2 冼志妙;朱雪花;襲著科;;高速PCB的信號(hào)完整性分析及應(yīng)用[J];桂林工學(xué)院學(xué)報(bào);2006年02期

3 張晴暉;李俊，

本文編號(hào)：622923