FPGA+MCU+DSP多处理器综合实验实训系统

 

FPGA+MCU+DSP多处理器综合实验实训系统是中科亿海微面向高校综合实践教学自主研发的教学平台。系统集成FPGA、MCU、DSP三类典型处理器资源，采用“功能底板+核心板”架构，可支撑数字逻辑设计、嵌入式控制、数字信号处理、接口通信和多处理器协同等实验教学内容。

该系统适用于电子工程、通信工程、测控工程、微电子、集成电路设计与集成系统等专业的本科实验课、课程设计和综合实训，有助于学生在统一平台上理解不同处理器的功能定位、开发流程和协同应用方式。

图1 FPGA+MCU+DSP多处理器综合实验实训系统实物图

 

图2 FPGA+MCU+DSP多处理器综合实验实训系统开箱图

 

图3 功能底板+核心板结构实物图

 

系统资源丰富，支持灵活实验教学

系统由箱体、功能底板、FPGA核心板、MCU核心板、DSP核心板、LCD屏幕、温湿度传感器、交通灯模块、OV5640摄像头模块、12V电源适配器、STM32 JTAG烧写器、DSP JTAG烧写器、USB转RS485/RS422转换器、Type-C数据线、千兆网线、HDMI线、杜邦线、8GB Micro SD卡、系统接口说明图、合格证、实验箱钥匙等组成，配套完整，便于实验室部署和课程使用。

功能底板集成核心板使用外设与接口资源，包括多路ADC、多路DAC、千兆以太网通信模块、MCU与FPGA共用的数码管接口、MCU与FPGA共用的LCD屏幕、UART串口、CAN接口、HDMI接口、MCU与FPGA共用的摄像头接口、USB接口、QSPI NOR Flash、MCU与FPGA共用的交通灯模块、多路按键、蜂鸣器接口、电源接口以及MCU与FPGA共用的温湿度传感器接口等，可满足显示控制、传感采集、通信交互、存储读写和综合应用等实验需求。

FPGA核心板采用中科亿海微EQ6HL130-CSG484芯片，配置有源晶振、512Mb SDRAM、64Mb QSPI Flash、LED灯、板载JTAG转USB桥接芯片、外部Flash接口、FSMC接口、EMIF接口以及USB调试口，可支撑FPGA开发环境搭建、逻辑设计、外设驱动、存储访问和板间通信等实验内容。

MCU核心板板载MCU芯片，工作主频800MHz，集成2路ADC与2路DAC，提供板载JTAG接口、8GB板载SD卡、1路USB_HOST和自适应千兆以太网口，可用于嵌入式控制、接口驱动、数据采集、网络通信和文件读写等实验。

DSP核心板搭载1路浮点DSP，具有高性能32位CPU，配置128KB L3 ROM、1024KB片上缓存、1MB MSM SRAM和多通道DMA，支持CAN、SPI、I2C等多种外设接口，并板载128Mb Flash、JTAG接口、1GB DDR和64Kb EEPROM，可支撑实时控制、接口通信和基础数字信号处理实验。

 

教学资源完整，覆盖多类实验例程

系统提供FPGA+MCU+DSP多处理器综合实验实训系统硬件技术手册、FPGA例程实验指导书、MCU例程实验指导书、DSP例程实验指导书，以及相应配套实验PPT资料。教学资源覆盖实验环境搭建、开发工具使用、基础实验、外设实验、板间通信和综合应用等内容，便于教师组织实验教学，也便于学生按照指导完成硬件连接、工程配置、程序编译、下载调试和实验现象验证。

系统围绕FPGA、MCU、DSP三类处理器分别提供实验例程，既覆盖LED、按键、串口、PWM、定时器等基础实验，也包括LCD显示、HDMI显示、以太网通信、RS485/422通信、SD卡读写、Flash读写、温湿度采集、FPGA与MCU通信、FPGA与DSP通信、信号采集与处理等综合实验内容，可满足高校从基础课程到综合实训的多层次教学需求。

表1 FPGA实验例程

FPGA实验分类	FPGA实验例程
FPGA实验环境的介绍及EDA工具的开发基础内容	FPGA实验环境搭建
	EDA（eLinx软件）工具的开发基础
组合逻辑与时序逻辑实验	LED流水灯实验
	PWM控制呼吸灯实验
	半加器实验
	三人表决器实验
FPGA基础外设实验	LCD屏驱动实验
	数码管点亮实验
	串口回环实验
	交通灯控制实验
	温湿度传感器数据采集实验
	SDRAM存储器的使用实验
	FPGA与DSP核心板通信（EMIF）实验
	FPGA与MCU核心板通信（FSMC）实验
	Flash读写实验
综合类实验	贪吃蛇实验
	俄罗斯方块实验
	DAC呼吸灯实验
	病房呼叫系统实验

 

表2 MCU实验例程

MCU实验分类	MCU实验分类
MCU实验环境搭建及开发基础	MCU实验环境搭建及开发工具使用基础的Demo
MCU demo例程	LED点灯实验
	串口收发实验
	用户key按键实验
	定时器中断实验
	PWM呼吸灯实验
	以太网通讯实验
	USB OTG读写实验
	RS485/422通讯实验
	MCU与FPGA数据通信实验
	SD卡文件读写实验
	HDMI显示实验
	交通灯控制实验
	温湿度传感器数据采集实验
	EEPROM读写实验
	Flash读写实验
	电压采集显示读写实验

 

表3 DSP实验例程

DSP实验分类	DSP实验例程
DSP实验环境搭建及开发工具的Demo	DSP实验环境搭建及开发工具的Demo
DSP demo例程	定时器使用实验
	用户按键使用实验
	点亮LED灯实验
	呼吸灯实验
	UART串口通信实验
	EEPROM读写实验
	以太网通信实验
	DSP与FPGA板卡的通信
	基本的信号处理实验，包括模拟信号采集实验、傅里叶变换实验、线性调频脉冲压缩实验、信号滤波实验

 

面向高校实践教学，助力工程能力培养

FPGA+MCU+DSP多处理器综合实验实训系统将可编程逻辑、嵌入式控制和数字信号处理资源集成于统一实验平台，既能支撑单一处理器方向的基础教学，也能开展多处理器协同和综合应用实验。通过模块化硬件资源、丰富接口配置和配套教学资料，系统可帮助学生从基础实验逐步过渡到综合设计，提升对处理器架构、接口控制、数据通信和系统协同的工程理解能力。

面向高校电子信息类专业实践教学需求，该系统可用于本科实验课、课程设计、综合实训和实验室平台建设，为高校开展国产FPGA相关教学、嵌入式系统教学和多处理器综合实践提供支撑。