【摘 要】
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微机接口课程是高等学校计算机、自动化以及相关电子信息类专业主要的专业基础课,对学生深入了解微机系统的组成、工作原理及常规接口技术有重要意义,是从事微机系统设计和接
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微机接口课程是高等学校计算机、自动化以及相关电子信息类专业主要的专业基础课,对学生深入了解微机系统的组成、工作原理及常规接口技术有重要意义,是从事微机系统设计和接口应用开发工作的重要基础。
当前国内大多数院校的微机接口课程教学情况不甚理想,实验平台较为落后,无法满足课程教学的需求,对学生掌握接口芯片的内在特性及提高系统分析与设计能力造成了影响。
因此,本文的研究目标就是将FPGA引入到微机接口的教学和实验中来,充分利用FPGA丰富的可编程逻辑块资源,设计并实现一种结合x86架构CPU和FPGA器件的实验平台。在这一实验环境下,学生可以摆脱硬件连接的束缚,通过学习和运用硬件描述语言,自行设计接口电路和IP核,掌握接口芯片的内在运行机理,并且可以根据新技术的发展扩展其它类型接口的实验内容。
本文的研究任务包括实验平台的FPGA核心板的设计、典型接口芯片IP核的设计以及实验程序开发工具的设计。FPGA核心板的设计包括核心板系统的需求分析、器件选型、功能模块设计、PCB设计、信号完整性仿真等内容；典型接口芯片IP核的设计包括8250、8253、8255、8259这4种IP核的设计以及相应的实验设计；实验程序开发工具包括PC端程序和x86核心板程序两部分。PC端程序采用Visual C++实现,功能上支持程序编辑的基本操作、关键字着色,以及实验程序的汇编、链接、下载和调试。x86核心板程序的主体采用汇编语言实现,实现的功能包括数据的收发,文件的存取,通信格式的实现以及进程调用。两部分程序采用串口方式进行通信,采用自定义的数据结构和传输机制。
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