CN101989390A - 多核心嵌入式教学科研平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多核心嵌入式教学科研平台，属于嵌入式计算机领域。该平台包括5块电路板：主板、MSP430单片机核心板、MSP430仿真器、ARM处理器核心板和ARM仿真器。通过五个部分的不同组合，该平台可有两种工作模式：单片机模式与ARM模式。该平台主板的核心板接口为70针插座，提供多种电源、JTAG接口和通用IO口；主板采用8位模拟总线连接多种板载硬件资源；该平台两种核心板的处理器IO口线均通过跳线连接至插座，进而控制主板硬件资源，断开跳线后可将处理器IO口线资源引出。以上特点使该平台可以适用于不同场合，兼顾教学与科研需求，降低了设备成本。
Description
技术领域
本发明属于嵌入式计算机领域，涉及一种多核心嵌入式教学科研平台。
背景技术
在高等院校和职业技术学院等教学领域，一般设置有嵌入式计算机系统专业方向，开设的相关课程有单片机、微机与接口、嵌入式系统设计等，这些课程实验环节使用的设备具有原理相同，实现各异的特点，目前采用的做法一般是每门课程均购买一批设备，不同种类设备往往具有重复的硬件资源，这样势必造成设备经费的浪费、场地的浪费、师资力量的浪费等不利情况，因此设计一款硬件功能齐全、能涵盖到大部分课程需求，并兼顾科研用途的实验设备就显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是设计一块电路主板，以及两组基于不同处理器的核心板和配套仿真器，主板可与任一组核心板及仿真器配合使用；主板通过模拟总线支持多种硬件模块；核心板IO引脚全部引出，可根据需求外接扩展模块。该系统适用于多种教学、科研场合。
本发明的技术方案：
多核心嵌入式教学科研平台，包括主板、MSP430单片机核心板、MSP430仿真器，或者采用主板、ARM处理器核心板、ARM仿真器。前者称为单片机模式，后者称为ARM模式。
多核心嵌入式教学科研平台由5块电路板组成，包括主板、MSP430单片机核心板、MSP430仿真器，ARM处理器核心板、ARM仿真器。使用时，这5块电路板有两种组合方式，称为单片机模式和ARM模式，分别用到了其中的3块电路板。
1.单片机模式：将MSP430单片机核心板插入主板的处理器插座，由主板向处理器供电，处理器控制主板的所有硬件资源；将MSP430仿真器的并口端插入PC机的并口，JTAG端插入主板的JTAG插座，在PC机的集成开发环境控制下，可调试、下载程序到多核心嵌入式教学科研平台。
2.ARM模式：将ARM处理器核心板插入主板的处理器插座，由主板向处理器供电，处理器控制主板的所有硬件资源；将ARM仿真器的并口端插入PC机的并口，JTAG端插入主板的JTAG插座，在PC机的集成开发环境控制下，可调试、下载程序到多核心嵌入式教学科研平台。
多核心嵌入式教学科研平台主板通过核心板插座向MSP430单片机核心板或ARM处理器核心板供电，并将核心板上处理器的IO口引入主板，控制主板的硬件资源。主板上设计有8位模拟总线，可以连接多个硬件模块，克服了ARM处理器或MSP430单片机的IO引脚资源不足的缺陷，增加了板载硬件模块的数量；核心板的所有IO引脚资源都可通过跳线与主板断开，并通过杜邦线引出，方便以此平台为基础外接扩展模块。此外，该平台还配有实例程序和相关文档，以方便使用者的学习和科研工作。
本发明的有益效果在于可以用基于不同嵌入式处理器的核心板来控制主板资源，在教学和科研过程中，可以使用同一块主板，而根据不同需求更换不同的核心板，实现了多个场合共用一套设备，有效降低了成本，包括设备购置费、电费、场地费、师资培训费等。
附图说明
图1是本发明的硬件系统结构图。
图2是本发明的主板结构框图。
具体实施方式
以下结合发明内容和说明书附图详细说明本发明的具体实施例。
(1)核心板
多核心嵌入式教学科研平台包括两种核心板：MSP430单片机核心板和ARM处理器核心板。前者采用了MSP430F1611型号处理器，后者采用LPC2136处理器。
(2)主板的核心板接口
主板为了连接核心板而设计了核心板接口，该接口提供了3.3v和5v数字电源各一个，提供了3.3v模拟电源一个，连同地线，共14条引线；提供了通用IO口线50条，以及JTAG仿真信号线6条。核心板接口采用两组双排插座实现，一组为双排17孔，一组为双排18孔，共提供70条引线，两排插座大小不同，可以防止核心板插入方向错误。
(3)主板模拟总线
多核心嵌入式教学科研平台主板直接支持多达13种硬件模块和9种接口。主板硬件模块和接口需要的IO口总数远超过ARM处理器或MSP430单片机所能提供的IO口数目。为了解决这个矛盾，在主板上设计了一条8位模拟总线，由MSP430单片机或由ARM处理器的通用IO口提供，将字符LCD、点阵LCD、TFT LCD、点阵Led、USB模块、以太网模块和CAN总线模块等7种硬件模块直接连接在模拟总线上，将键盘、蜂鸣器模块和电机接口通过一片74HC373锁存器连接在模拟总线上，由2片74LS138译码器提供对上述模块的片选信号，译码器的输入由ARM处理器或MSP430单片机的IO口直接提供。
(4)核心板跳线设计
在MSP430核心板及ARM核心板上，处理器的所有IO口线均通过跳线连接到核心板插针，核心板插针可插入主板插座。当用跳线帽连接跳线时，相应处理器IO口线与主板硬件资源连接，当移除跳线帽时，相应处理器IO口线与主板硬件资源断开，此时可用杜邦线将处理器IO口连接至主板其他硬件模块，从而完成系统连接方式的灵活配置。也可用杜邦线将处理器IO口引出至系统外的其他设备。
Claims (1)
1.一种多核心嵌入式教学科研平台，包括主板、MSP430单片机核心板、ARM处理器核心板、MSP430仿真器、ARM仿真器五个部分，其特征在于，
单片机模式：该模式使用主板、MSP430单片机核心板和MSP430仿真器；将MSP430单片机核心板插入主板的处理器插座，由主板向处理器供电，处理器控制主板的所有硬件资源；将MSP430仿真器的并口端插入PC机的并口，JTAG端插入主板的JTAG插座；
ARM模式：该模式使用主板、ARM处理器核心板和ARM仿真器；将ARM处理器核心板插入主板的处理器插座，由主板向处理器供电，处理器控制主板的所有硬件资源；将ARM仿真器的并口端插入PC机的并口，JTAG端插入主板的JTAG插座；
主板能够向MSP430单片机核心板或ARM处理器核心板提供5v数字电源、3.3v数字电源和3.3v模拟电源，并能够提供70针插座，将MSP430单片机核心板或ARM处理器核心板所有通用IO口线引入主板，控制主板的硬件资源；
主板上具有连接多种硬件资源模块的8位模拟总线，连接包括字符LCD、点阵LCD、TFT LCD、点阵Led、USB模块、以太网模块和CAN总线模块；
MSP430单片机核心板及ARM处理器核心板上有跳线，连接跳线时处理器IO口与主板硬件资源连接，断开跳线后将处理器IO口线资源引出。
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