EDA/SOPC综合实验系统：赋能电子设计和嵌入式开发

引言
　　随着科技的飞速发展，电子产品的种类和功能日益丰富，从智能手机、平板电脑到智能家居、无人驾驶汽车等。这些产品背后的技术支持是电子设计自动化(EDA)和实时嵌入式系统(SOPC)技术。

　　一、EDA/SOPC综合实验系统简介
　　1. 什么是EDA?
　　EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)是一种利用计算机辅助设计(CAD)技术进行电子系统设计的工程方法。它包括从方案设计、原理图绘制、PCB布局、仿真到器件选型等一系列环节，旨在提高电子系统设计的效率和质量。
　　2. 什么是SOPC?
　　SOPC(Real-Time Operating Complex,实时嵌入式系统)是一种在实时操作系统下实现复杂嵌入式系统功能的技术。它允许开发者在一个芯片上集成多个处理器、外设和软件模块，实现高度集成的硬件和软件解决方案。
　　3. EDA/SOPC综合实验系统的作用
　　EDA/SOPC综合实验系统将EDA和SOPC技术相结合，为电子设计和实时嵌入式开发提供了一个集成化、高效化的实验平台。通过这个平台，学生可以更直观地了解电子系统的设计过程，掌握相关的理论知识和实践技能。同时，该系统还可以帮助教师进行教学管理和评估，提高教学质量。
　　二、EDA/SOPC综合实验系统的原理与功能
　　1. 原理
　　EDA/SOPC综合实验系统基于EDA软件(如Altium Designer、Cadence Allegro等)和SOPC芯片(如STM32、NXP i.MX系列等)构建，采用跨平台的开发环境，支持多种编程语言和开发工具。用户可以在该系统中完成从电路设计方案到系统集成、调试和优化的整个过程。
　　2. 功能
　　(1)电路设计与仿真：用户可以在实验系统中搭建电路原型，进行原理图绘制、元器件选择和PCB布局等工作。同时，还可以利用各种仿真工具对电路性能进行分析和验证。
　　(2)实时嵌入式开发：实验系统支持多种实时操作系统(如FreeRTOS、uCOS-II等),用户可以在其上编写实时应用程序，实现数据采集、控制逻辑等功能。此外，实验系统还提供了一系列针对SOPC芯片的驱动程序和接口库，方便用户进行硬件操作和管理。
　　(3)系统集成与调试：用户可以将电路设计方案导入实验系统，进行系统集成和调试工作。通过对各个模块的测试和优化，确保整个系统的稳定性和可靠性。
　　三、EDA/SOPC综合实验系统的应用领域与发展展望
　　1. 应用领域
　　EDA/SOPC综合实验系统主要应用于电子设计教育、科研和工程开发等领域。例如，在电子信息类专业的教学中，教师可以利用该系统为学生提供丰富的实践资源，培养学生的实际操作能力和创新精神；在科研机构中，研究人员可以利用该系统开展前沿技术研究，推动行业发展；在企业中，工程师可以利用该系统快速开发新产品，提高竞争力。

DB-E803 EDA/SOPC综合实验系统

(参考图)

EDA/SOPC系统综合开发平台是一款基于Altera公司最新的CycloneIII/IV/V 系列 FPGA的高端实验开发平台。独有的GUI人机操作界面、采用系统底板+核心板+扩展板的灵活设计，并配备有多种扩展模块供用户自行选择配置。
开发平台采用系统底板+核心板+扩展板的设计方法，通过选择不同的核心板和扩展板构成不同功能的开发平台。能最大限度的满足用户的性能需求。模块化的设计能使用户对系统设计有清晰的认识。
开发平台硬件资源
 FPGA-4C10 FPGA核心板
 核心板采用6层高精度PCB设计，系统运行更加稳定、可靠。
 主芯片采用Altera公司的CycloneIV系列级FPGA EP4CE10F17C8N，门电路高达100万门。
 FPGA配置芯片采用EPCS16，容量高达16M BIT，擦写次数高达上万次。
 提供JTAG编程模式。
 核心板与系统板连接后，板载USB-Blaster电缆；只需要一根USB线就可以对核心板进行程序下载。
 一路50M高速、稳定的时钟源。
 一路系统复位电路。
 系统电源管理模块能够提供+5V、+3.3V、+2.5V、1.2V等多种不同电压的电源输出供系统使用。
 一路16M*16BIT SDRAM。
 系统提供四位带LED灯的复位按键。
 核心板提供与核心板其它资源不复用的130个以上的IO供用户二次开发使用。
 EDA/SOPC系统板
 标配854*480 24位 TFT彩色串行LCD显示。用户可更换不同规格的显示屏。
 与屏配套标配电容触摸屏。
 1个模拟信号发生器模块，可提供频率、幅度均可调的正弦波、三角波、方波等信号波形。
 1个数字时钟输出模块，可提供24M至1HZ的数字脉冲信号。
 1个8位高速并行ADC接口模块，速度高达40 Msps。
 1个8位高速并行DAC接口模块速度高达33 Msps。
 1个串行A/D转换接口。
 1个串行D/A转换接口。
 1个VGA接口模块。
 1个UART串行通迅模块。
 1个USB转串口设备接口。
 1个Ethernet10M/100M高速接口模块。
 1个SD卡接口模块
 2个PS2接口模块，可以接键盘或鼠标。
 1个I2C接口的E2PROM，型号为AT24C08N。
 1个音频CODEC模块（喇叭、蜂鸣器可选择，音量可调节）。
 1个RTC实时时钟芯片，具有时钟掉电保护、电池在线式充电功能。
 12个拨动开关和12个按键开关输入。
 12个发光LED显示。
 1个八位七段码管显示模块。
 2位静态数码管显示模块。
 16x16矩阵led点阵显示模块。
 4X4矩阵键输入模块
 1个电压控制的直流电机和1个四相的步进电机模块。
 1个数字温度传感和1个霍尔传感器模块。
 HH—EXT高速接口模块。
 多路电源输出（均带过流、过压保护）。
示例实验
EDA实验与电子设计竞赛实验内容：

 简单的QUARTUSII实例设计
 格雷码编码器的设计
 含异步清零和使能的加法计数器
 八位七段数码管显示电路的设计
 数控分频器的设计
 图形和语言混合输入电路设计
 步长可变的加减计数器的设计
 四位并行乘法器的设计
 设计四位全加器
 可控脉冲发生器的设计
 基本触发器的设计
 矩阵键盘显示电路的设计
 16*16点阵显示实验
 直流电机的测速实验
 步进电机驱动控制
 交通灯实验
 DDS信号发生器的设计
 电子音乐设计实验
 PLL锁相环IP设计实验
 PS2接口键盘显示实验
 VGA彩条信号发生器的设计
 七人表决器设计实验
 四人抢答器设计实验
 正负脉宽调制信号发生器设计
 数字频率计的设计
 多功能数字钟的设计
 数字秒表的设计
 出租车计费器的设计
 数码锁的设计
 PS2鼠标编码设计
 SPI串行AD/DA转换器的设计
 1602液晶显示实验
Qsys 32位处理器示例实验
 最简单Qsys系统设计
 PIO IP核-流水灯实验
 SDRAM IP核的系统设计
 SPI Flash编程实验
 PIO输入-开关信号的读取实验
 PIO IP核-中断
 基于Timer IP核的定时器的设计
 矩阵键盘与数码管显示实验
 UART串口通迅实验
 基于IIC的EEPROM读写实验
 SDRAM读写操作实验
 1602液晶显示实验
 RTC实时时钟实验
 串行AD/DA-SPI核
 信号发生器-SPI核
 1-WIRE数字温度计的设计
 点阵字符显示实验
 读SD卡实验

教学设备

EDA/SOPC综合实验系统：赋能电子设计和嵌入式开发

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