CN202650370U

CN202650370U - 嵌入式系统设计教学平台

Info

Publication number: CN202650370U
Application number: CN 201220212675
Authority: CN
Inventors: 韩剑; 李长俊; 李德明; 张锟
Original assignee: Institute of Information Technology of GUET
Current assignee: Institute of Information Technology of GUET
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-05-14

Abstract

本实用新型为嵌入式系统设计教学平台，包括核心编程模块及与之连接的电源模块、印刷电路板、组件插接口；核心编程模块接有ARM芯片插接口和单片机芯片插接口。核心编程模块还接有AD/DA转换电路，RS232串行接口；并经印刷电路板连接USB模块和存储器。核心编程模块连接鼠标接口电路和/或键盘接口电路；连接触摸屏接口电路、触摸屏；连接信号采集电路，经此连接温度传感器、湿度传感器、压力传感器等；连接以太网模块、网卡；连接电机驱动电路、数码管驱动电路、点阵组件驱动电路、音频设施驱动电路等，分别连接相应组件。各插接口均设置于面板上。本平台便于循序渐进掌握ARM编程，学习嵌入式系统的设计，有多种输入方式直接编写程序，并直接验证程序。

Description

嵌入式系统设计教学平台

（一）技术领域

本实用新型涉及电子技术实验教学装置领域，具体为一种嵌入式系统设计教学平台。

（二）背景技术

嵌入式系统包括嵌入于特定受控设备的嵌入式微处理器及操作系统，嵌入式微处理器以控制该设备应用为中心，其相关的软硬件均按设备的应用控制所设计，嵌入式系统因其可靠性高、体积小、功耗低、成本低，迅猛发展，已进入了工业、通信、运输、气象、军事等众多领域，几乎是无所不大。

因此对嵌入式系统设计的学习也成为电子技术学习的重点之一。

嵌入式系统设计的教学如果是教师课堂演示，学生以听为主方式，很难让学生真正认识其核心嵌入式微控制器，也难以学会各种嵌入式系统的软件设计。但是，传统嵌入式系统的实验箱，很大且笨重，各种ARM芯片和单片机芯片、显示电路、驱动电路和电源等，实验时均需要用导线一一连接，接线复杂、学生往往在硬件接线上花费大部分的时间，并不能把精力主要放在数字系统的逻辑运算和逻辑处理的设计上，且因连线等，使硬件方面很容易出现问题，学生无法及时发现电路设计缺陷所在。

现有嵌入式系统实验箱的单片机或ARM控制器的芯片，基本只配有并口作为数据输入接口，而现在的电脑的输出端已很少采用并行接口，使实验箱与电脑的连接困难，与现在最普遍采用的USB接口的存储设备连接也很难。

另外现有的每种实验箱只能适用于一种嵌入式系统设计课程，相关嵌入式系统的课程有单片机或ARM芯片的原理及应用、智能仪器以及嵌入式ARM微控制器开发等，需要一一配置专用实验箱。目前市场上的各种嵌入式系统的实验箱单价一般为几千元，ARM芯片的实验箱价格更高。数门课程的实验箱总价就比较可观。很难让每个学生在实验课上有一个自己的实验箱作为开发平台，这样的实验课程无法调动学生的主观能动性，仍难以改变被动学习的状态，影响学生体验并掌握先进的嵌入式系统设计，也不利于培养学生的自主创新能力和动手能力。

（三）实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种嵌入式系统设计教学平台，其中含有ARM芯片和单片机芯片的核心编程模块，并配有数模、模数转换电路和显示电路及多种输入电路，均连接在印刷电路板上，可用于进行嵌入式系统设计。

本实用新型设计的嵌入式系统设计教学平台包括核心编程模块及与之连接的电源模块、印刷电路板、组件插接口；核心编程模块接有ARM芯片插接口和单片机芯片插接口，ARM芯片插接口和单片机芯片插接口均与相关芯片管脚相配合。核心编程模块还接有AD/DA转换电路，RS232串行接口。核心编程模块还经印刷电路板连接USB模块，其上有USB接口，可连接USB，直接由USB下载相关程序。

所述核心编程模块连接鼠标接口电路和/或键盘接口电路，鼠标接口电路和键盘接口电路分别连接鼠标和键盘。本教学平台可通过鼠标和键盘进入输入、修改。

所述核心编程模块连接触摸屏接口电路，经该电路连接触摸屏，通过触摸屏显示程序执行状态并可用触摸屏操作。

所述核心编程模块连接存储器，存储相关程序或数据。所述存储器为掉电后数据不丢失的存储芯片（EEPROM）。

所述核心编程模块连接信号采集电路，经此电路连接温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。以实时采集各种数据参数。

所述核心编程模块连接以太网模块，由此连接网卡，便于接入局域网或互联网。

所述核心编程模块连接电机驱动电路、数码管驱动电路、点阵组件驱动电路、音频设施驱动电路等，各驱动电路分别连接相应组件，以用单片机芯片或ARM芯片控制驱动相应组件。

ARM芯片插接口和单片机芯片插接口，以及各相关输入输出组接的接口均设置于教学平台的面板上，以便于操作。

本实用新型嵌入式系统设计教学平台的优点为：1、核心编程模块可连接单片机芯片或ARM芯片，便于学生由简单的单片机编程入手，逐步掌握较复杂的ARM芯片的编程，循序渐进，掌握嵌入式系统的设计；2、连接有鼠标、键盘、触摸屏等多种输入方式，直接编写程序；3、可通过串口、USB及网络下载相关程序；4、接插各种传感器或电机等驱动部件，本平台可直接验证相关程序运行状况，省去了学生在硬件接线上花费的时间，更好地锻炼嵌入式系统的设计的能力，体验其功能，还可在面板上对电路的各关键点直接测试，便于操作，易学易懂，与以往的实验平台相比，教学手段上或教学效果都有很大提高；5、结构简单，成本低，一台价格仅几百元，便于学校实验室配用，实现实验课上每个学生拥有一个自己的开发平台，有利于自主创新能力的培养。

（四）附图说明

图1为本嵌入式系统设计教学平台实施例的结构示意图。

（五）具体实施方式

本嵌入式系统设计教学平台实施例如图1所示，包括核心编程模块及与之连接的带有电源开关的电源模块、印刷电路板、组件插接口；核心编程模块接有ARM芯片插接口和单片机芯片插接口，ARM芯片插接口和单片机芯片插接口均与相关芯片管脚相配合。核心编程模块还接有AD/DA转换电路，并经串口通信电路连接RS232串行接口。核心编程模块还经印刷电路板连接USB模块，其上有USB接口。

所述核心编程模块连接鼠标接口电路和键盘接口电路，鼠标接口电路和键盘接口电路分别连接鼠标和键盘。所述核心编程模块连接触摸屏接口电路，经该电路连接触摸屏。

所述核心编程模块连接存储器，该存储器为掉电后数据不丢失的存储芯片（EEPROM）。

所述核心编程模块连接温湿度采集电路，经此电路连接温湿度传感器。

所述核心编程模块连接以太网模块，由此连接网卡。

所述核心编程模块经电机驱动电路连接电机，经数码管模块连接数码管。

上述ARM芯片插接口和单片机芯片插接口，以及RS232串行接口、USB接口、鼠标、键盘、触摸屏、存储器、温湿度传感器、网卡、电机及数码管的插接口均设置在教学平台的面板上，各插接口也可作为相应的组件的测试点。学生可根据程序设计的需要方便地插接各组件，方便地进行相关教学和实验。

上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.嵌入式系统设计教学平台包括核心编程模块及与之连接的电源模块、印刷电路板、组件插接口；其特征在于：

所述核心编程模块接有ARM芯片插接口和单片机芯片插接口，ARM芯片插接口和单片机芯片插接口均与相关芯片管脚相配合；核心编程模块还接有AD/DA转换电路，经串口通信电路连接RS232串行接口。

2.根据权利要求1所述的嵌入式系统设计教学平台，其特征在于：

所述核心编程模块还经印刷电路板连接USB模块，其上有USB接口。

3.根据权利要求1所述的嵌入式系统设计教学平台，其特征在于：

所述核心编程模块连接鼠标接口电路和/或键盘接口电路，鼠标接口电路和键盘接口电路分别连接鼠标和键盘。

4.根据权利要求1所述的嵌入式系统设计教学平台，其特征在于：

所述核心编程模块连接触摸屏接口电路，经该电路连接触摸屏。

5.根据权利要求1所述的嵌入式系统设计教学平台，其特征在于：

所述核心编程模块连接存储器。

6.根据权利要求5所述的嵌入式系统设计教学平台，其特征在于：

所述存储器为掉电后数据不丢失的存储芯片。

7.根据权利要求1所述的嵌入式系统设计教学平台，其特征在于：

所述核心编程模块连接信号采集电路，经此电路连接温度传感器、湿度传感器、压力传感器。

8.根据权利要求1所述的嵌入式系统设计教学平台，其特征在于：

所述核心编程模块连接以太网模块，由此连接网卡。

9.根据权利要求1所述的嵌入式系统设计教学平台，其特征在于：

所述核心编程模块连接所述核心编程模块连接电机驱动电路、数码管驱动电路、点阵组件驱动电路、音频设施驱动电路，各驱动电路分别连接相应组件。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的嵌入式系统设计教学平台，其特征在于：

所述ARM芯片插接口和单片机芯片插接口，以及各相关输入输出组接的接口均设置于教学平台的面板上。