基于上位機控制自動接線的單片機實驗系統(tǒng)研究

　　FPGA芯片采用賽靈思公司（Xilinx,Inc.）的Spartan?3E系列中XC3S1200E[3],器件密度多于百萬門，該系列能方便實現(xiàn)微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器功能。

　　支持的通用I/O種類多，可通過串行（SPI）和并行閃存進行器件配置，也可作為普通DDR存儲接口，這些特性減少了對其他分立器件的需求，從而可大大簡化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)陣列ADG1611[4]由ADI公司開發(fā)銷售，為每片4個通道的模擬開關(guān)，寬電壓供電，軌到軌輸出，其低到1 Ω的導(dǎo)通電阻和大到每通道175 mA的連續(xù)電流非常適合于本研發(fā)項目的實際應(yīng)用。

　　3 控制實驗項目電路設(shè)計舉例

　　LED發(fā)光二極管流水燈[5]和4×4矩陣鍵盤是單片機實驗中最常用的兩個實驗實例，這里給出該研發(fā)項目中關(guān)于這兩個實驗項目的切換的設(shè)計電路原理圖，見圖3.

　　由圖3可知，F(xiàn)PGA 控制著兩組ADG1611模擬開關(guān)陣列，第一組連接LED 流水燈；第二組連接矩陣鍵盤。

　　當(dāng)選擇做LED 流水燈實驗時，F(xiàn)PGA 控制第一組ADG1611 模擬開關(guān)接通、第二組模擬開關(guān)斷開；反之，當(dāng)選擇做矩陣鍵盤實驗時，F(xiàn)PGA控制第一組ADG1611模擬開關(guān)斷開、第二組模擬開關(guān)接通。當(dāng)要同時使用LED發(fā)光二極管和矩陣鍵盤實驗時，可以通過FPGA控制第三組（或第若干組）的ADG1611模擬開關(guān)陣列接通實驗單片機別的IO口（圖中未畫出）。如何進行現(xiàn)場自動重接線，完全由當(dāng)前實驗號所對應(yīng)的實驗電路圖指導(dǎo)控制，項目研發(fā)時已經(jīng)充分加以考慮了。限于篇幅，這里不具體贅述。

　　4 結(jié)語

　　經(jīng)過20臺（套）樣機試制成功并付諸于實驗時正常使用一個學(xué)期以來，證明采用基于上位機控制自動接線單片機實驗系統(tǒng)進行實驗教學(xué)后，由于由系統(tǒng)啟動現(xiàn)場自動重接線，節(jié)省了以往老師指導(dǎo)學(xué)生進行手工重接線時間，克服了手工重接線容易接錯或接觸不良或線芯斷線等導(dǎo)致的實驗失敗現(xiàn)象，提高了實驗效率，使學(xué)生在有限的實驗教學(xué)課時內(nèi)學(xué)到更多的知識。