自從1994年的第一屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽至今，參賽的學(xué)校的數(shù)量、競賽的規(guī)模、競賽形式類型以及受重視的程度都在不斷擴大和提高。這與大學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)、人才市場的需求和就業(yè)形勢等因素是密切相關(guān)的。

顯然，電子系統(tǒng)設(shè)計技能的提高不是一個抽象的概念，培養(yǎng)卓越工程師也不是一句空話，它必須與當(dāng)前電子產(chǎn)品市場需求和人才市場需求這兩個因素緊密相連。這就是說，電子設(shè)計技能培訓(xùn)的內(nèi)容應(yīng)該與這兩個因素掛鉤，而不是僅僅通過學(xué)學(xué)焊接、畫畫PCB板，或用單片機及74系列器件設(shè)計某個功能模塊來提高所謂的“動手能力”。

能為學(xué)生的就業(yè)與深造提供強大資本的電子設(shè)計能力及自主創(chuàng)新能力必須來自合理實驗內(nèi)容的安排和符合現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的技能培訓(xùn)。

它們必須包含這樣的內(nèi)容：具有培養(yǎng)自主創(chuàng)新精神和擁有自主知識產(chǎn)權(quán)系統(tǒng)設(shè)計能力訓(xùn)練。例如用一個傳統(tǒng)單片機完成一項設(shè)計、用一個現(xiàn)成的藍牙完成一項應(yīng)用設(shè)計、用一個USB器件完成一項數(shù)據(jù)通信設(shè)計、利用ARM完成一項系統(tǒng)設(shè)計等等。盡管這些系統(tǒng)設(shè)計的技能也重要，但是都是基于現(xiàn)成電路器件完成的，設(shè)計者只能說是被動應(yīng)用了別人知識產(chǎn)權(quán)來完成設(shè)計，是一種非自主性設(shè)計。至少，這類設(shè)計談不上擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。因而僅這些技能在個人的可持續(xù)發(fā)展及就業(yè)口徑上就有了先天的限制。從傳統(tǒng)的非自主性系統(tǒng)設(shè)計能力向自主性設(shè)計能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)化和發(fā)展十分重要。從最近幾屆電子設(shè)計競賽的賽題中也能看到這種轉(zhuǎn)向。

諸如EDA、單片機、DSP、SOPC等傳統(tǒng)實驗平臺多數(shù)是整體結(jié)構(gòu)型的，雖也可完成多種類型實驗，但由于整體結(jié)構(gòu)不可變動，故實驗項目和類型是預(yù)先設(shè)定的、固定的，很難有自主發(fā)揮的余地；學(xué)生的創(chuàng)新思想與創(chuàng)新設(shè)計如果與實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不吻合，便無法在此平臺上獲得驗證；同樣，教師若有新的聯(lián)系教學(xué)實際的實驗項目，也無法融入固定結(jié)構(gòu)的實驗系統(tǒng)供學(xué)生實驗。因此，此類實驗平臺不具備可持續(xù)發(fā)展的潛力，沒有自我更新和隨需要升級的能力，用幾年后只能被淘汰。

模塊自由組合型創(chuàng)新設(shè)計綜合實驗開發(fā)系統(tǒng)很好地解決了這些問題，因此成為高校目前十分流行的實踐平臺，特點有：

◆ 由于系統(tǒng)的各實驗功能模塊可自由組合、增減，故不僅可實現(xiàn)的實驗項目多，類型廣，更重要的是很容易實現(xiàn)形式多樣的創(chuàng)新設(shè)計；

◆ 由于各類實驗?zāi)�塊功能集中，結(jié)構(gòu)經(jīng)典，接口靈活，對于任何一項具體實驗設(shè)計都能給學(xué)生獨立系統(tǒng)設(shè)計的體驗，包括脫離系統(tǒng)平臺；

◆ 面對不同的專業(yè)特點，不同的實踐要求和不同的教學(xué)對象，教師，甚至學(xué)生自己可以動手為此平臺開發(fā)增加新的實驗和創(chuàng)新設(shè)計模塊；

◆ 由于系統(tǒng)上的各接口，以及插件模塊的接口都是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的，康芯提供所有接口電路，因此此系統(tǒng)可以通過增加相應(yīng)的模塊而隨時升級；

 康芯的KX-DN型模塊化綜合創(chuàng)新實驗開發(fā)系統(tǒng)的課程/實驗設(shè)計類型有以下9類：

☆ EDA技術(shù)系列實驗。配套教材2、4。如教材1含60多個經(jīng)典和創(chuàng)新實驗與設(shè)計項目，多數(shù)含源程序演示示例。

☆ SOPC技術(shù)系列實驗。配套教材7。含基于CycloneIII等FPGA的SOPC實驗，包括源程序演示示例。  

☆ 單片機技術(shù)系列實驗。配套教材3�？赏瓿稍S多傳統(tǒng)和現(xiàn)代的單片機實驗，特別包括與FPGA接口的實用系統(tǒng)設(shè)計實驗項目。

☆ 基于單片機IP核的SOC片上系統(tǒng)設(shè)計系列實驗。配套教材3�；�于FPGA硬件平臺的8051核系統(tǒng)設(shè)計，含源程序演示示例。

☆ 數(shù)字電路系列實驗。配套教材5。含數(shù)十相關(guān)實驗，特別是基于QuartusII原理圖和FPGA的數(shù)字電路實驗。

☆ 基于DSP Builder和MATLAB的DSP系列實驗。配套教材2。數(shù)十個基于DSP Builder和MATLAB的硬件DSP系列實驗設(shè)計項目。

☆ 計算機組成與設(shè)計系列實驗。配套教材1�；�于配備的大規(guī)模FPGA和各類接口設(shè)備，成為計算機組成與設(shè)計創(chuàng)新實驗的最好選擇。

☆ 微機原理與接口技術(shù)系列實驗。配套教材6�；�于大規(guī)模FPGA和各類接口設(shè)備，在一單片中能完成微機接口所有創(chuàng)新實驗。

☆ 電子設(shè)計競賽系列項目開發(fā)訓(xùn)練。作為電子設(shè)計訓(xùn)練平臺，以其極大的靈活性和實用性，比傳統(tǒng)固定結(jié)構(gòu)的實驗系統(tǒng)更能勝任此項任務(wù)。

（1）KX-DN5型

特色與優(yōu)勢：

該實驗開發(fā)系統(tǒng)的最大特色是，由針對不同實驗開發(fā)目標(biāo)的各類功能模塊組成。每一個模塊可以在實驗系統(tǒng)上完成各類設(shè)計，也可脫離實驗系統(tǒng)單獨完成功能，使實驗者能從中體會和獲得實際工程開發(fā)完整經(jīng)歷�？梢愿鶕�(jù)實驗需要和電子設(shè)計訓(xùn)練科目分別完成各功能模塊的實驗與自主開發(fā)、也可將不同模塊組合成一個大系統(tǒng)進行綜合設(shè)計開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的自主性綜合實驗開發(fā)能力，以及擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)和片上系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)能力。

本系統(tǒng)提供的專業(yè)CPU IP核、各類功能IP核以及基于大規(guī)模FPGA（CycloneIII系列）的可自主配置重構(gòu)型DDS函數(shù)信號發(fā)生器是培養(yǎng)自主創(chuàng)新設(shè)計能力的重要電子系統(tǒng)設(shè)計訓(xùn)練平臺。

KX_DN5系統(tǒng)包含的實驗開發(fā)模塊如下：

★模塊1： MCS-51單片機模塊。可對AT89S51、AT89S52、AT89S8253等單片機進行實驗開發(fā)，可對不同模塊進行編程控制（配STC89S51）。

★模塊2：FPGA模塊 可運行單片機IP核的FPGA模塊。此FPGA由含100萬門的CycloneIII新型大規(guī)模FPGA EP3C10構(gòu)成，2鎖相環(huán)，44萬RAM 位，EPCS4 4M Flash。超寬超高鎖相環(huán)輸出頻率1300MHz至2kHz！，提供多種IP核：32位NiosII核、20MHz有源晶振等。包含 8051/52 IP核。提供商業(yè)級全兼容MCS-51單片機IP核。利用此核，實驗者可以實現(xiàn)傳統(tǒng)單片機實驗系統(tǒng)無法達到的SOC(片上系統(tǒng))設(shè)計。即將單片機CPU、RAM、ROM以及其它各類接口電路模塊設(shè)計在同一片FPGA中。此類技術(shù)對于對于面向高新技術(shù)企業(yè)的就業(yè)十分必要。 8088、8086 CPU IP核。 8255A IP核模塊；8255A IP核(I/O接口)；8253/8254 IP核(定時器)；8250 IP核(UART串行通信)；8237 IP核(DMA控制器)；8259 IP核(可編程中斷控制器)，以及基于FPGA的RAM/ROM核、鎖相環(huán)核等。這些IP核與8088CPU核相結(jié)合就能在單片FPGA中構(gòu)成一個微機系統(tǒng)，從而學(xué)習(xí)到實用的SOC設(shè)計工程技術(shù)。FPGA中的8088核與MCS-31單片機核及其中的各種模塊和核都能與以下各模塊結(jié)合，實現(xiàn)不同類型的實驗開發(fā)。

★ 模塊3：點陣型液晶顯示屏。128X64液晶顯示屏，含清華大學(xué)學(xué)生在此系統(tǒng)上利用FPGA中的IP核及液晶顯示屏完成的自主設(shè)計實驗演示項目（俄羅斯方塊游戲），或用單片機控制液晶顯示實驗。

此模塊有兩個輸入端口，一個端口可以直接與FPGA相接，通過這種方式可以學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯直接控制點陣液晶的顯示，這有一定的挑戰(zhàn)性；另一端口是FPGA通過一片單片機控制液晶（此模塊含義單片機），可以通過這個接口完成一些實驗，還能通過這個接口顯示計算機組成原理設(shè)計項目的一些實驗結(jié)果。

★ 模塊4：字符型液晶顯示屏。4行X 20字液晶顯示屏幕，此液晶顯示屏可作為實驗?zāi)�塊，同時兼實驗系統(tǒng)上的DDS函數(shù)信號發(fā)生器工作顯示屏。

★ 模塊5：A/D與D/A模塊。A/D是0809、D/A是雙通道DAC0832，故能實現(xiàn)移相信號發(fā)生器、里薩如圖形信號發(fā)生器、存儲示波器、邏輯分析儀等電路模型的設(shè)計實驗。

★ 模塊6：SD+PS2+RS232+VGA顯示接口模塊。含VGA顯示接口、PS/2鼠標(biāo)鍵盤接口、RS232串行通信接口、SD卡接口。可用FPGA進行圖像設(shè)計和通信

★ 模塊7：電機模塊。含直流電機和步進電機，控制電路，紅外轉(zhuǎn)速計數(shù)電路等，可完成PWM控制轉(zhuǎn)速等實驗。

★ 模塊8：無線遙控編碼收發(fā)+數(shù)字溫度測控模塊。無線編碼收發(fā)，可鍵控或單片機控制，2272和2262系列器件擔(dān)任編譯碼，315M FSK調(diào)制，PT2272編碼接受，PT2267編碼發(fā)射，不同天線對應(yīng)不同通信距離，單片機或FPGA可控進行編碼實驗。數(shù)字溫度傳感器是DS18B20。

★ 模塊9：4個數(shù)碼管掃描、7段控制顯示，加語音采樣、處理和立體聲輸出模塊。

★ 模塊10：串行靜態(tài)顯示模塊。7數(shù)碼管串行靜態(tài)顯示模塊，可用于串行顯示的實驗。

★ 模塊11：HEX譯碼顯示模塊。6位16進制譯碼數(shù)碼顯示。適合于基于FPGA的CPU實驗。

★ 模塊12：4X4鍵盤和單脈沖8鍵鍵盤模塊，學(xué)習(xí)用單片機對鍵盤掃描實驗，或FPGA對單脈沖按鍵實驗，完成消抖動實驗。

★ 模塊13：USB通信實驗開發(fā)模塊，可對PC機和FPGA通信。

★ 模塊14：繼電器+CAN總線+RS485串口模塊

★ 模塊15：SRAM+EPROM實驗?zāi)�塊

★ 模塊16：雙串行存儲器+邏輯筆設(shè)計模塊        

★ 模塊17：看門狗定時器+時鐘日歷模塊

★ 模塊18：4X4鍵盤，可作為一般實驗用，也可作為配套的DDS函數(shù)信號發(fā)生器使用。

★ 模塊19：DDS模塊。含isp單片機AT89S8253,MCS51兼容單片機，12KB isp可編程Flash ROM，2KB ispEEPROM，10萬次燒寫周期；2.7-5.5V工作電壓；0-24MHz工作時鐘；可編程看門狗；增強型SPI串口，9個中斷源等；EP1C3T144 FPGA、EPCS1配置Flash、超高速DAC5651(上限180MHz)、260MHz超高速運放等。此模塊可以DDS函數(shù)信號發(fā)生器主控模塊，也可作為一個獨立的自主設(shè)計模塊，使用高速DAC和運放等器件完成各種不同自主創(chuàng)新型設(shè)計實驗。既可用作功能強大的全數(shù)字型DDS函數(shù)信號發(fā)生器，同時也可作為EDA/DSP系統(tǒng)及專業(yè)級DDS函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計開發(fā)板。作為DDS函數(shù)發(fā)生器的功能主要包括：等精度頻率計，掃頻信號源，移相信號發(fā)生，里薩如圖信號發(fā)生，方波/三角波/鋸齒波和任意波形發(fā)生器，以及AM/PM/FM/FSK/ASK/FPK等各類調(diào)制信號發(fā)生器。

★模塊20：以太網(wǎng)口模塊。

KX_DN5系統(tǒng)還包含如下工具性功能模塊：

☆ KX_USB-Blaster2型雙功能編程器：(1)USB-Blaster編程下載功能(支持AS、PS、JTAG模式):1、對FPGA/CPLD進行配置或編程；2、對配置器件EPCSx編程；3、訪問和編輯FPGA內(nèi)部RAM；4、調(diào)試Nios2，完成SOPC設(shè)計；5、支持SignalTapII 嵌入式邏輯分析儀。

(2)USB到UART串行通信轉(zhuǎn)換：1、通過USB與FPGA串行通信，實現(xiàn)PC與FPGA的串行通信，且無需RS232電平轉(zhuǎn)換；2、通過USB與單片機的串行通信，實現(xiàn)PC與通用單片機的UART串行通信；3、通過USB對STC等系列單片機進行直接編程開發(fā)，無需電平轉(zhuǎn)換。

☆ ByteBlasterMV編程器一個（可對isp單片機編程）。

☆ 5功能智能邏輯筆：可顯示高電平、低電平、中電平、高阻態(tài)、脈沖信號。注意有“高阻態(tài)”測試功能。

☆ 獨立的標(biāo)準(zhǔn)時鐘頻率20個。20MHZ-0.5HZ。

☆ 電源有自動保護的+5V，+12V、-12V、、+3.3V、2.5V+、1.2V。

☆ 8個LED放光二級管，8個乒乓開關(guān)。

KX_DN系統(tǒng)部分實驗

 注：以下實驗根據(jù)系統(tǒng)配置來對應(yīng)完成

4.1  針對HDL設(shè)計的EDA基本實驗與設(shè)計

實驗4-1．計數(shù)器設(shè)計

實驗4-2．多路選擇器設(shè)計

實驗4-3．8位全加器設(shè)計

實驗4-4．原理圖輸入法設(shè)計頻率計

實驗4-5．十六進制7段數(shù)碼顯示譯碼器設(shè)計

實驗4-6  數(shù)碼掃描顯示電路設(shè)計

實驗4-7  半整數(shù)與奇數(shù)分頻器設(shè)計

實驗4-8  �？煽赜嫈�(shù)器設(shè)計

實驗4-9  VGA彩條信號顯示控制電路設(shè)計

實驗4-10  移位相加型8位硬件乘法器設(shè)計

實驗4-11  移位寄存器設(shè)計

實驗4-12  串行靜態(tài)顯示控制電路設(shè)計

4.2 針對LPM宏模塊應(yīng)用的EDA實驗與設(shè)計

實驗4-13．查表式硬件運算器設(shè)計

實驗4-14. 正弦信號發(fā)生器設(shè)計

實驗4-15. 八位數(shù)碼顯示頻率計設(shè)計

實驗4-16．簡易邏輯分析儀設(shè)計

實驗4-17.  DDS正弦信號發(fā)生器設(shè)計

實驗4-18.  移相信號發(fā)生器設(shè)計

實驗4-19.  4X4陣列鍵盤鍵信號檢測電路設(shè)計

實驗4-20.  VGA簡單圖像顯示控制模塊設(shè)計

實驗4-21  SPWM脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)設(shè)計

實驗4-22  基于DES數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)的加解密系統(tǒng)設(shè)計

實驗4-23  線性反饋移位寄存器設(shè)計

實驗4-24  步進電機細分控制電路設(shè)計

實驗4-25  基于FT245BM的USB通信控制模塊設(shè)計

實驗4-26  直流電機綜合測控系統(tǒng)設(shè)計

實驗4-27  VGA動畫圖像顯示控制電路設(shè)計

實驗4-28  AM幅度調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計

4.3  針對狀態(tài)機應(yīng)用的EDA實驗與設(shè)計

實驗4-29  序列檢測器設(shè)計

實驗4-30  ADC采樣控制電路設(shè)計

實驗4-31  數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計

實驗4-32  五功能智能邏輯筆設(shè)計

實驗4-33  比較器加DAC器件實現(xiàn)ADC轉(zhuǎn)換功能電路設(shè)計

實驗4-34  通用異步收發(fā)器UART設(shè)計

實驗4-35  點陣型與字符型液晶顯示器驅(qū)動控制電路設(shè)計

實驗4-36  串行ADC/DAC控制電路設(shè)計

實驗4-37  硬件消抖動電路設(shè)計

實驗4-38  數(shù)字彩色液晶顯示控制電路設(shè)計

實驗4-39  狀態(tài)機控制串/并轉(zhuǎn)換8數(shù)碼靜態(tài)顯示電路設(shè)計

實驗4-40  基于FPGA的紅外雙向通信電路設(shè)計

4.4  EDA綜合實驗與設(shè)計

實驗4-41  樂曲硬件演奏電路設(shè)計

實驗4-42  正交幅度調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)

實驗4-43  基于UART串口控制的模型電子琴設(shè)計

實驗4-44  基于M9K RAM型LPM移位寄存器設(shè)計

實驗4-45  單片全數(shù)字型DDS函數(shù)信號發(fā)生器綜合設(shè)計

實驗4-46  乒乓球游戲電路設(shè)計

實驗4-47  PS2鍵盤控制模型電子琴電路設(shè)計

實驗4-48  GPS應(yīng)用的通信電路設(shè)計

實驗4-49  在ModelSim上進行4位計數(shù)器仿真

實驗4-50  在ModelSim上進行16位累加器設(shè)計仿真

第五章 SOPC實驗與設(shè)計

實驗5-1  基于SOPC的多功能數(shù)字鐘設(shè)計

實驗5-2  彩色液晶顯示控制電路設(shè)計

實驗5-3  基于Nios II的直流電機控制

實驗5-4  自定制硬件乘法器

實驗5-5  硬件樂曲演播系統(tǒng)設(shè)計

實驗5-6  基于UART的I2C總線傳輸

實驗5-7  基于Nios II的等精度頻率計設(shè)計

第六章 單片機系統(tǒng)綜合實驗  

6.1  單片機基本實驗

實驗6-1．存儲器塊清零程序設(shè)計

實驗6-2  二進制到BCD轉(zhuǎn)換程序設(shè)計

實驗6-3  十六進制到ASCII碼轉(zhuǎn)換程序設(shè)計

實驗6-4  存儲塊移動程序設(shè)計

實驗6-5  多分支程序

實驗6-6  數(shù)據(jù)排序程序設(shè)計.

實驗6-7  P1口輸入、輸出實驗

實驗6-8  交通燈控制（軟件延時法）

實驗6-9  交通燈控制（定時器延時法）

實驗6-10  計數(shù)器應(yīng)用實驗

實驗6-11  外部中斷實驗

實驗6-12  定時器實驗1（P1口狀態(tài)取反）

實驗6-13  定時器輸出PWM實驗

實驗6-14  外部中斷實驗

6.2  單片機擴展和接口實驗與設(shè)計

實驗6-15  單片機串口擴展

實驗6-16  鍵盤與液晶顯示控制

實驗6-17  單片機串行通信和紅外雙向通信

實驗6-18  單片機擴展X5045看門狗器件

實驗6-19  單片機擴展DS1302時鐘/日歷器件

實驗6-20  SPI串行DAC TLV5637與單片機的接口

實驗6-21  串行精密ADC器件ADS1100與單片機的接口

實驗6-22  串行高速ADC器件ADS7816與單片機的接口

實驗6-23  高速微功耗串行ADC器件TLV2541與單片機的接口

實驗6-24  雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832與單片機的接口

實驗6-25  高速同步10位串行A/D轉(zhuǎn)換器與單片機的接口

第七章 單片機擴展FPGA綜合實驗與設(shè)計

實驗7-1  單片機串行擴展FPGA系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-2  單片機數(shù)據(jù)交換FPGA擴展電路設(shè)計

實驗7-3  擴展外部數(shù)據(jù)存儲器的單片機與FPGA擴展系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-4  四通道PWM信號發(fā)生器及其單片機控制系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-5  移相信號發(fā)生器的FPGA與單片機擴展系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-6  里薩如圖波形發(fā)生器的單片機與FPGA擴展系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-7  數(shù)字電壓表FPGA單片機的系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-8  數(shù)字頻率計與單片機串行通信接口功能設(shè)計

實驗7-9  直流電機測控單片機與FPGA擴展系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-10  等精度頻率/脈寬/占空比/相位多功能測試儀設(shè)計

第八章 基于單片機8051/8088微機原理IP核的FPGA片上系統(tǒng)SOC設(shè)計

實驗8-1．單片機串口擴展FPGA片上系統(tǒng)SOC設(shè)計

實驗8-2．?dāng)U展外部數(shù)據(jù)存儲器的FPGA單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-3．四通道PWM信號發(fā)生器及單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-4．移相信號發(fā)生器的FPGA片上系統(tǒng)SOC設(shè)計

實驗8-5．里薩如圖波形發(fā)生器的FPGA片上系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-6．?dāng)?shù)字電壓表FPGA單片系統(tǒng)SOC設(shè)計

實驗8-7．?dāng)?shù)字頻率計與單片機串行通信接口功能設(shè)計

實驗8-8．直流電機測控FPGA單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-9．等精度頻率計FPGA單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-10．基于FPGA的紅外雙向通信單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-11. 頻率和占空比可數(shù)控方波信號發(fā)生器設(shè)計示例

實驗8-12. 8052 IP核等精度頻率計/GPS應(yīng)用聯(lián)合設(shè)計

實驗8-13. 8051核控制DS18B20數(shù)字溫度模塊

實驗8-14. 8051核驅(qū)動LCD128X64

實驗8-15. 基本8088和8253核應(yīng)用

實驗8-16. 基本8088系統(tǒng)的GPS應(yīng)用模塊

實驗8-17. 8088系統(tǒng)的DMA核應(yīng)用

實驗8-18. 8088系統(tǒng)UART核應(yīng)用

實驗8-19. 8086經(jīng)典微機片上系統(tǒng)構(gòu)建