FPGA綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)-現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理

               型號(hào)：KXMS65CP-C10CL006/10實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 

一、特色：

▲單片完成CPU設(shè)計(jì)

✦基于FPGA單片完成模型機(jī)及部件設(shè)計(jì)。

✦功能強(qiáng)大的EDA軟件可實(shí)時(shí)探測(cè)每個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息。

▲模塊化結(jié)構(gòu)

✦實(shí)驗(yàn)箱采用模塊化結(jié)構(gòu)：核心板、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、拓展模塊三部分，無(wú)需手工連線，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便。

✦玻璃防塵罩防護(hù)。

▲預(yù)留升級(jí)通道

✦接口采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，核心板等模塊可更換、可升級(jí)，資源利用充分，節(jié)約。

▲配備動(dòng)態(tài)配置IO-可重構(gòu)實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)

✦智能切換實(shí)驗(yàn)電路模式，讓有限的IO“流動(dòng)”起來(lái)，不局限于同一“崗位”。

✦由淺入深、遞進(jìn)式教學(xué)，增量實(shí)驗(yàn)數(shù)目，涵蓋實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，極力滿(mǎn)足基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)需求。

▲拓展模塊自選、定制或自制

✦擴(kuò)展模塊根據(jù)教學(xué)要求自選或定制，亦可自制，有需要配，不需要?jiǎng)h，物盡其用，不浪費(fèi)。

一、提供實(shí)驗(yàn)（除實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)和硬件配備實(shí)驗(yàn)外，有些需要外設(shè)模塊）

 （1）、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)（基于FPGA單片完成）

1、八位算術(shù)邏輯運(yùn)算ALU

2、八位帶進(jìn)位位算術(shù)邏輯運(yùn)算ALU

3、移位寄存器

4、LPM_ROM讀取實(shí)驗(yàn)

5、LPM_RAM讀寫(xiě)實(shí)驗(yàn)

6、FIFO實(shí)驗(yàn)

7、總線控制實(shí)驗(yàn)

8、節(jié)拍發(fā)生器系列實(shí)驗(yàn)

9、程序計(jì)數(shù)器PC與地址寄存器AR

10、指令控制電路等實(shí)驗(yàn)

11、8位模型機(jī)實(shí)驗(yàn)

12、含16條指令的CPU設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

13、較復(fù)雜CPU應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

14、16位ALU

15、16位比較器COMP

16、16位基本寄存器

17、寄存器陣列

18、16位移位寄存器

19、16位數(shù)據(jù)寄存器

20、16位單步節(jié)拍發(fā)生器

21、16位比較強(qiáng)COMP

22、16位基本寄存器

23、16位寄存器陣列

24、16位完整CPU模型機(jī)

25、32位RISC-V CPU實(shí)驗(yàn)

（2）、數(shù)字電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：（可完成組合邏輯，時(shí)序邏輯電路實(shí)驗(yàn)配套《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材）

1、數(shù)字邏輯電路及74系列實(shí)驗(yàn)。

1、脈沖發(fā)生器

2、8位比較器

3、8位串行進(jìn)位加法器

4、16進(jìn)制七段譯碼器

5、5人表決器

6、反饋清零法構(gòu)建12進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

7、反饋置數(shù)法構(gòu)建12進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

8、8位二進(jìn)制可預(yù)置計(jì)數(shù)器

9、10位加法計(jì)數(shù)器

10、D觸發(fā)器的機(jī)械鍵去抖動(dòng)電路設(shè)計(jì)

11、8通道延時(shí)電路設(shè)計(jì)（延時(shí)800ns）

12、用74系列宏模塊設(shè)計(jì)兩種不同類(lèi)型的計(jì)數(shù)器

13、基于LPM的16位可逆計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)

14、基于一般模型的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)

15、鍵觸點(diǎn)消抖動(dòng)電路設(shè)計(jì)

16、序列發(fā)生器設(shè)計(jì)

17、洗衣機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

18、電梯控制電路設(shè)計(jì)

19、自動(dòng)售貨機(jī)控制電路

20、查找表硬件運(yùn)算器設(shè)計(jì)

（3）、EDA基礎(chǔ)及綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

1、四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

2、多路選擇器

3、邏輯門(mén)電路實(shí)驗(yàn)

4、觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)

5、8位HDL加法器實(shí)驗(yàn)

6、7段譯碼器設(shè)計(jì)

7、數(shù)控分頻器

8、8位原理圖加法器實(shí)驗(yàn)

9、移位寄存器實(shí)驗(yàn)

10、序列檢測(cè)器

11、16進(jìn)制頻率計(jì)

12、10進(jìn)制頻率計(jì)設(shè)計(jì)

13、交通燈實(shí)驗(yàn)

14、搶答器

15、出租車(chē)計(jì)費(fèi)器

16、數(shù)字鐘

17、硬件電子琴

18、梁祝演奏電路

19、5首音樂(lè)演奏電路

20、乒乓球游戲

21、8位乘法器實(shí)驗(yàn)

22、8位動(dòng)態(tài)掃描實(shí)驗(yàn)

23、動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管秒表實(shí)驗(yàn)

24、按鍵去抖動(dòng)電路

27、倒計(jì)時(shí)交通燈設(shè)計(jì)

28、小流水燈實(shí)驗(yàn)

29、4X4鍵盤(pán)顯示

30、16X16小點(diǎn)陣實(shí)驗(yàn)

31、PS2_piano電子琴

32、VGA顯示圖像

33、VGA三維顯示

34、USB轉(zhuǎn)串口通信實(shí)驗(yàn)

二、提供資料

1、提供實(shí)驗(yàn)部分所以源碼

2、提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的說(shuō)明手冊(cè)和實(shí)驗(yàn)手冊(cè)、實(shí)驗(yàn)PPT等、實(shí)驗(yàn)操作視頻。

3、配套教材清華大學(xué)教材：《EDA技術(shù)與Verilog HDL》第六版，《數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)》第三版，《現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理》第二版（可自行訂購(gòu)）

4、提供擴(kuò)展板原理圖

5、提供配套軟件QuartusII18.1及配套軟件

6、提供芯片技術(shù)手冊(cè)

三、實(shí)驗(yàn)箱總體要求：

1、采用實(shí)驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)；

2、實(shí)驗(yàn)電路板裝載在實(shí)驗(yàn)箱；

四、實(shí)驗(yàn)臺(tái)技術(shù)性能：

1、輸入電源：?jiǎn)蜗嗳�線220V±10% 50Hz

2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃  相對(duì)濕度＜85%(25℃)  

3、外形尺寸： 49X23.5X13CM、裝置容量：＜20W

4、箱體采用鋁合金包邊，防火面板。

5、輸入電源：22V±10% 50Hz；

6、系統(tǒng)有保護(hù)電路，穩(wěn)定可靠、可擴(kuò)展；

7、提供豐富詳實(shí)的計(jì)算機(jī)組成原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、EDA基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，及配套最新軟件資源。

五、核心板硬件接口要求：

（一）、系統(tǒng)分四大部分 核心板+動(dòng)態(tài)配置IO模塊+擴(kuò)展部分）（模塊配帶玻璃防塵罩，可對(duì)電子元件防灰塵防觸摸，提高使用壽命）

（1）、核心板（Intel)

1、板載USB-Blaster集成下載器

2、USB轉(zhuǎn)串口

3、串行存儲(chǔ)器64Mbit

4、掉電配置器件EPCS16

5、50M時(shí)鐘源

6、4組LED

7、4組動(dòng)按鍵

8、FPGA Cyclone10 10CL006/10F256

9、7組 40芯256個(gè)IO腳擴(kuò)展座

10、TF座

（2）、動(dòng)態(tài)配置IO-可重構(gòu)實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)模塊

1、提供不少于11套實(shí)驗(yàn)電路模式，不少于64組IO腳可動(dòng)態(tài)配置，可同時(shí)輸入輸出各32位二進(jìn)制數(shù)據(jù)（適合計(jì)算機(jī)類(lèi)課程學(xué)習(xí)）；

2、64組IO在不同實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较�，IO鎖定的位置不同。

3、8數(shù)碼管可切換成帶有自動(dòng)譯碼器式，七段譯碼式、動(dòng)態(tài)掃描式等電路。

4、提供12組LED可切換成并行式、串行式、4位一組累加式。

5、其中8組按鍵可切換成高、低電平式、單脈沖式、琴鍵式、消抖動(dòng)和非消抖動(dòng)式、單鍵一次輸入四位式，8組能同時(shí)輸入32位二進(jìn)制式。

6、時(shí)鐘選擇0.5Hz-50MHz,共20組，可通過(guò)1個(gè)按鍵進(jìn)行選擇，一個(gè)按鍵進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)復(fù)位。

7、提供1.77寸LCD,可對(duì)電路模式進(jìn)行顯示、顯示輸入16進(jìn)制輸入信號(hào)，可同時(shí)可顯示32位，可顯示當(dāng)前選擇的頻率值。

8、配備2組PS/2、蜂鳴器、溫度傳感器。

9、USB接口，可獨(dú)立對(duì)此板供電，并備有串口通信功能。

（3）、擴(kuò)展基板:

1、提供鋁制及防火板材料箱體。

2、提供220V電源輸入，并進(jìn)開(kāi)關(guān)電源輸出5V，電流不低于3A。

3、6組可接插擴(kuò)展板標(biāo)準(zhǔn) 40 芯座，共144 個(gè) I/O 擴(kuò)展到 6 個(gè)擴(kuò)展座上。

（4）、擴(kuò)展模塊（無(wú)需排線，可螺絲固定，可更換）

1、16組LED+16組撥碼開(kāi)關(guān)模塊

2、36組LED模塊

3、36組撥碼開(kāi)關(guān)

4、128*64點(diǎn)陣顯示屏，可顯示模型機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

5、SD+2組PS/2+CPLD3032+VGA模塊

6、4X4矩陣鍵盤(pán)模塊

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