【ETC-1电子综合实验开发平台】

　　功能/作用介绍：

　　随着高校对学生实践能力和综合素质培养的日益重视，综合型实验教学在电子类学科本科生教学中的重要地位更加突出。经过多年的发ㄨ展，高校〗已经基本建立起了相对完善的实验课程体系，通过自主研发、或采购相应实验教学设备，如常用的模拟电路实验箱、数字电路实验箱、高频实验箱、微机原理与应用实验箱、EDA技术实验箱等，这些实验设备应用基本满足了电子类本科课程体系中实践教学需求。但是随着市场对电子信息类⌒　拔尖人才需求√的日益增长，现有的人才培养计划已不能适应。尤其是伴随大学ㄨ生创新实践、自主设计以及全国大学生电子设计竞赛、嵌入式专题竞赛等学科竞赛的蓬勃开展，传统的实验箱教学设备显然不再适应实验教学的∴需求，开发更加灵■活的◤、资源更加开放的实验开发平台成为开展综合型实验和训练的必备条件。在√此背景下，由我校电工电子实验教学中心按照“自主学习、自主创新”的实验教学思路，结合本科教学计划、大学生创新 设计和学科竞赛等，研发了一系列实验教学装置和开发平台，ETC系列MCU&FPGA电子综合实验开发平台就■是其中的一项。

　　电子类实验特别是综合型实验往往同时涉及到电子技术、控制原理、传感器原理、数字信号处理等多门课程的内容，而电子综合实验教学平台要求既能方便学生设计的模拟和数字电路模块连接，又要能够便捷的开展程序设计以实现信号ㄨ采集、信号处理和系统控制等功能。因此对于这样的开发板，一方面由于应用于≡系统设计，为了减少重复设计，平台应该尽量配置常用的接口和模块，如显示模块、输入按键、指示灯、时钟接口等→，同时为了满足不同系统的需求，适应各种差异性系统，开发平台又♂应该尽可能的提供更多的开放接口供用户使用。因此MCU&FPGA平台应具备以下特点：

　　开放性：能够提供足够多的开放接口供用户使用;

　　功能性：应该具备一些基本的资源模块配置，如显示、键盘等;

　　兼容性：针对该平台设计的模块应该能方便的实现进行重新组合应用;

　　稳定性：系统应能够稳】定运行◎;

　　便捷性：平台的使用、编程操作应该简单适用。

　　根据以上开发平台的性能需求，我们选择FPGA来实现⊙平台的兼容性，使得不同系统的设计能够使用一些相同的模块来进行组合实现，MCU了实现系统程々序控制等。2005年设计的ETC-1型MCU&FPGA开发平台，选择了本科教学中使用最广的51单片机和Altera公司的Cyclone I系列FPGA进行结合，51单片机实现程序设计，FPGA实现和功能模块的接口配置和高速控制。随着NIOS技术的＠ 成熟＠，2010年设计的ETC-2型NIOS开发平台采用功能更加强大的NIOS软核代替了51单片机，同时FPGA也升级为Cyclone III系列FPGA EP3C16F484，使得在实现系统基本功能模块后，仍能够提供足够多的IO口供用户使用。以下为ETC系列电子综合实验开发平台的基本性能指标：

　　(1) FPGA主芯片为EP3C16F484，该FPGA有15408个LE，4个加强型PLL，516096Bist的片内RAM资源。该芯片为C8级别的，工作频率最高〓可以超过300MHz。

　　(2) 64MBits SDRAM：该系统板使用ξ　的SDRAM芯片为ISSI公司的IS42S16400，4Banks，每Bank容量为16MBits，共64MBits，容量足够实验中使用。

　　(3) 16位256K SRAM：该系统板使用的SRAM芯片为ISSI公司的IS61LV25616，数据位宽为16位，总容量为256K，可用于某些需要高速缓存的系统中。

　　(4) 32MBits FLASH：该系︾统板外扩了FLASH芯片S29AL032D，容量为32MBits,当系统需要掉电储存信息时可□使用。

　　(5) 320*240点阵型LCD：配备的LCD为点阵型320*240的LCD，可以显示30行40个字符或数字，还可显示图形和汉字。

　　(6) 编程接口：同时实现JTAG和AS下载模式，分别对FPGA和EPCS4在线编程。

　　(7) 开放型♀外围IO接口：4组独立2*20扩展接口，每个◣接口共40针，包含2个5V电源，2个3.3V电源，4个GND和32个可编程IO口。另有用有10针的键盘扩展接口，包含8个通用IO口。总共130个扩展IO口。

　　(8) 输入设备：核心板设计由4个独立按键和2个拨码开关，可实现简单的功能选择输入;显示扩≡展板设计了旋转编码开关和辅助按键，可实现一般的界面操作。

　　(9) 时钟接口：设计有锁相环时钟输出和输入端，可对外︼提供100M以上的数字时钟，也可实现外部高速时钟的输入。

　　(10) 电源模块：板载电源为系统提供5V、3.3V、2.5V和1.8V等几种№电源，系统自带3A自恢复保险和防反接电路进行保护。

　　ETC-2采用6层PCB设计，在完成键盘输入、液晶显示、板载存储、在线〇调试等基本功能够，提供了多达3组40PIN通用IO接口，可充分满足综合实验的扩展功能需求。除了用于本科生实验课程“电子系统综合实验”外，很多的大学生科研、毕业设计等都在此平台上开发完成。同时自2005年以来ETC-1和ETC-2平台广泛的应用╱于电子设计竞赛、SOPC竞赛中作基本开发№系统，取得了优秀的成绩，基于该平台设计的实验作品先后获得国家一等▃奖14项，其他奖项数十项。同时该平台还推广至湖北省十余所兄弟高校用于电子设计竞赛培训工作。

　　作品名称：ETC-1电子综合实验开发平台

　　完成单位：武汉大学电子信息学院