專利名稱：基于cpld或fpga的單片機通用型開發(fā)實驗板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及單片機開發(fā)板，具體地，涉及一種基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板。
背景技術：
目前，單片機是當前使用最為廣泛的中央處理器芯片(CPU)，由于其價格低廉、功能強大、使用簡單，自90年代開始大量使用以來，一直保持著很強的生命力。對于使用者來說，為了學習和使用單片機，最常見的方法是購買單片機開發(fā)板，從中學習硬軟件技術，為研發(fā)奠定基礎，也可以在開發(fā)板上測試硬件和調(diào)試軟件，但無法調(diào)試硬件。因此，單片機開發(fā)板應運而生。對于中高級的開發(fā)人員和科研人員，在研發(fā)新產(chǎn)品的預研開發(fā)階段，希望用最小的成本搭建新產(chǎn)品的原型機，用以調(diào)試硬件和調(diào)試軟件，即為單片機實驗板，當前市面上還沒有很明確的這種功能界定的單片機實驗板，市面上的單片機實驗板大多數(shù)與單片機開發(fā)板功能類同。當前市面上的開發(fā)板主要有51系列單片機開發(fā)板、AVR系列單片機開發(fā)板、PIC系列單片機開發(fā)板，也有51系列和AVR系列結合的單片機開發(fā)板。這些開發(fā)板主要針對開發(fā)板所使用的特定系列特定型號的單片機來幫助使用者學習軟硬件技術、測試硬件和在開發(fā)板硬件基礎上調(diào)試軟件。使用者在這些開發(fā)板上不能隨意更換使用同系列的其它型號單片機，特別是單片機管腳不兼容或管腳個數(shù)不同的其它單片機。這些開發(fā)板更無法做到51系列、AVR系列、PIC系列和其它系列單片機在同一塊開發(fā)板上通用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，以實現(xiàn)可使用不同型號的單片機進行實驗或開發(fā)的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是
一種基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，包括可用于鎖緊單片機的集成電路鎖緊座、復位跳線、跳線組合、可編程邏輯芯片、可編程邏輯芯片下載模塊、功能模塊、電源模塊、單片機復位電路和單片機下載模塊，所述電源模塊為整個開發(fā)板提供電源，所述單片機復位電路的復位線通過復位跳線電連接在集成電路鎖緊座的插腳上，所述可編程邏輯芯片通過跳線組合和集成電路鎖緊座電連接在一起，所述可編程邏輯芯片下載模塊和功能模塊和單片機下載模塊的信號線電連接在可編程邏輯芯片上。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述可編程邏輯芯片采用CPLD或FPGA。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述功能模塊為數(shù)碼管數(shù)字模塊、數(shù)碼管點陣模塊、 A\D轉換模塊、D\A轉換模塊、液晶數(shù)字顯示模塊、液晶點陣顯示模塊、獨立按鍵模塊、矩陣按鍵模塊、溫度傳感器模塊、蜂鳴器或喇叭模塊、數(shù)字時鐘模塊、RS232通信模塊、RS485通信模塊、紅外接口模塊、步進電機模塊、直流電機模塊、EEPROM存儲模塊、SD卡模塊和繼電器模塊，上述各個功能模塊并聯(lián)在上述CPLD或FPGA上。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述單片機包括51系列單片機、AVR系列單片機和PIC 系列單片機。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述集成電路鎖緊座上電連接有單片機擴展接口。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述可編程邏輯芯片上電連接有擴展接口。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述單片機復位電路包括51單片機復位電路、AVR單片機復位電路和PIC單片機復位電路，單片機下載模塊包括51單片機下載模塊、AVR單片機下載模塊和PIC單片機下載模塊，可根據(jù)集成電路鎖緊座上插入的單片機的型號利用復位跳線選擇相對應的復位電路和下載模塊。本發(fā)明的技術方案在單片機和功能模塊之間加設可編程邏輯芯片，并通過跳線組合實現(xiàn)單片機和可編程邏輯芯片的連接，從而可根據(jù)不同的單片機型號，對可編程邏輯芯片進行編程，實現(xiàn)了各個功能模塊于不同型號的單片機進行高度靈活配置的信號傳遞，達到了不同型號的單片機可以一板通用、所有功能模塊可以一板復用的目的。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1為本發(fā)明實施例所述的基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，一種基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，包括可用于鎖緊單片機的集成電路鎖緊座、復位跳線、跳線組合、可編程邏輯芯片、可編程邏輯芯片下載模塊、功能模塊、電源模塊、單片機復位電路和單片機下載模塊，電源模塊為整個開發(fā)板提供電源，單片機復位電路的復位線通過復位跳線連接在集成電路鎖緊座的插腳上，可編程邏輯芯片通過跳線組合和集成電路鎖緊座電連接在一起，可編程邏輯芯片下載模塊和功能模塊和單片機下載模塊的信號線電連接在可編程邏輯芯片上。單片機包括51系列單片機、 AVR系列單片機和PIC系列單片機。集成電路鎖緊座上電連接有單片機擴展接口。集成電路鎖緊座可以方便用戶使用其它型號的單片機，單片機擴展接口可以方便用戶使用擴展連接功能模塊，可編程邏輯芯片采用CPLD或FPGA?？删幊踢壿嬓酒B接有擴展接口，方便用戶進行電路的擴展。功能模塊為數(shù)碼管數(shù)字模塊、數(shù)碼管點陣模塊、A\D轉換模塊、D\A轉換模塊、液晶數(shù)字顯示模塊、液晶點陣顯示模塊、獨立按鍵模塊、矩陣按鍵模塊、溫度傳感器模塊、蜂鳴器或喇叭模塊、數(shù)字時鐘模塊、RS232通信模塊、RS485通信模塊、紅外接口模塊、步進電機模塊、直流電機模塊、EEPROM存儲模塊、SD卡模塊和繼電器模塊，各個功能模塊并聯(lián)在CPLD或FPGA上。開發(fā)板上的復位電路包括51單片機復位電路、AVR單片機復位電路和 PIC單片機復位電路，單片機下載模塊包括51單片機下載模塊、AVR單片機下載模塊和PIC 單片機下載模塊，可根據(jù)集成電路鎖緊座上插入的單片機的型號利用跳線選擇相對應的復位電路和下載模塊。單片機管腳可分為下面5類VCC管腳、GND管腳、復位管腳、通用數(shù)字管腳、具有 A\D或D\A功能的管腳。在每個集成電路鎖緊座管腳旁邊放置一個4選1的跳線，分別選擇此管腳是VCC 管腳、GND管腳、復位管腳、通用數(shù)字管腳；而具有A\D或D\A功能的管腳可以直接接到單片機擴展接口上。即可實現(xiàn)大多數(shù)單片機的所有管腳的電氣兼容。同時將通用數(shù)字管腳全部接到CPLD或FPGA的通用I/O上，利用編程CPLD或FPGA 來達到這些通用數(shù)字管腳功能上的兼容和管腳的靈活調(diào)配。具備A\D或D\A功能的復用管腳(單片機內(nèi)部具備A\D或D\A功能的管腳大多是復用管腳)，可以同時接CPLD或FPGA和單片機擴展接口，在使用數(shù)字功能時，單片機擴展接口相應口線懸空；在使用A\D或D\A功能時，配置CPLD或FPGA相應I/O 口內(nèi)部懸空即可。對于沒有DIP封裝的單片機，使用者可以根據(jù)該款單片機定制一個轉接板，保證實際使用管腳在40個以內(nèi)，插入集成電路鎖緊座中，調(diào)整跳線并配置CPLD或FPGA，即可使用基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板的各項功能；
對于管腳數(shù)量超過40腳的單片機，使用者可以根據(jù)該款單片機定制一個轉接板，保證實際使用管腳在40個以內(nèi)，插入集成電路鎖緊座中，調(diào)整跳線并配置CPLD或FPGA，即可使用基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板的各項功能；
使用者選擇的單片機實際使用管腳確實不能壓縮到40個以內(nèi)，使用者可以根據(jù)該款單片機定制一個轉接實驗板，最大限度利用基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板上40腳的單片機管腳資源，其余管腳可以從轉接實驗板上直接引出，也能使用基于CPLD或 FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板的各項功能，最大限度降低學習和實驗的成本。綜上所述本發(fā)明具有以下特點
對于需要學習51系列、AVR系列、或PIC系列單片機的初學者來說，基于CPLD或FPGA 的單片機通用型開發(fā)實驗板提供了這3個系列的各1個較為典型的單片機芯片，針對這3 個單片機芯片提供了各自的復位電路和下載模塊，提供了這3個單片機芯片所對應的跳線組合方式和CPLD或FPGA配置程序，提供了這3個單片機芯片的豐富的軟硬件學習資料。 初學者按照說明設定好跳線組合方式和CPLD或FPGA配置程序后不再改動，結合提供的硬件原理圖、軟件測試例子、和其它大量軟硬件資料，則可實現(xiàn)市面上大多單片機開發(fā)板的功能，學習并使用單片機。對于中高級開發(fā)人員和科技人員來說，基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板提供了一個硬件平臺，特點如下
開放的單片機接口 使用者可以根據(jù)待研發(fā)產(chǎn)品的需求選擇不同的單片機芯片插入集成電路鎖緊座中；
高度精煉的跳線組合，使用者可以根據(jù)插入的單片機芯片的數(shù)據(jù)手冊，來自行設定跳線組合方式，保證單片機管腳的電氣性能；
高度靈活的CPLD或FPGA配置，使用者可以根據(jù)待研發(fā)產(chǎn)品來合理分配單片機硬件資源，自行編寫和下載CPLD或FPGA配置程序，調(diào)配單片機管腳接通需要的功能模塊(基于 CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板提供)，斷開不需要的功能模塊，從單片機擴展接口或CPLD或FPGA擴展接口接入使用者自定義功能模塊，搭建待研發(fā)產(chǎn)品的原型機，可以調(diào)試硬件和軟件。原型機完成后，實際產(chǎn)品中需要用CPLD或FPGA的，可以直接把CPLD或 FPGA的硬件和軟件都移植到產(chǎn)品中；實際產(chǎn)品沒必要使用CPLD或FPGA的，可以使用原理圖方式編寫CPLD或FPGA配置程序，用實際的數(shù)字電路芯片組合來代替CPLD或FPGA移植到到產(chǎn)品中。集成電路鎖緊座中不插入單片機，其它部分可構成CPLD或FPGA開發(fā)板，這個思路很多人都提及，不是基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板的特色，但基于CPLD或 FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板具備這個功能。最后應說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，其特征在于，包括可用于鎖緊單片機的集成電路鎖緊座、復位跳線、跳線組合、可編程邏輯芯片、可編程邏輯芯片下載模塊、 功能模塊、電源模塊、單片機復位電路和單片機下載模塊，所述電源模塊為整個開發(fā)板提供電源，所述單片機復位電路通過復位跳線電連接在集成電路鎖緊座的插腳上，所述可編程邏輯芯片通過跳線組合和集成電路鎖緊座電連接在一起，所述可編程邏輯芯片下載模塊和功能模塊和單片機下載模塊的信號線電連接在可編程邏輯芯片上。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，其特征在于， 所述可編程邏輯芯片采用CPLD或FPGA。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，其特征在于， 所述功能模塊為數(shù)碼管數(shù)字模塊、數(shù)碼管點陣模塊、A\D轉換模塊、D\A轉換模塊、液晶數(shù)字顯示模塊、液晶點陣顯示模塊、獨立按鍵模塊、矩陣按鍵模塊、溫度傳感器模塊、蜂鳴器或喇叭模塊、數(shù)字時鐘模塊、RS232通信模塊、RS485通信模塊、紅外接口模塊、步進電機模塊、 直流電機模塊、EEPROM存儲模塊、SD卡模塊和繼電器模塊，上述各個功能模塊并聯(lián)在上述 CPLD 或 FPGA 上。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，其特征在于， 所述單片機包括51系列單片機、AVR系列單片機和PIC系列單片機。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，其特征在于， 所述集成電路鎖緊座上電連接有單片機擴展接口。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，其特征在于，所述可編程邏輯芯片上電連接有擴展接口。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，其特征在于， 所述單片機復位電路包括51單片機復位電路、AVR單片機復位電路和PIC單片機復位電路， 單片機下載模塊包括51單片機下載模塊、AVR單片機下載模塊和PIC單片機下載模塊，可根據(jù)集成電路鎖緊座上插入的單片機的型號利用復位跳線選擇相對應的復位電路和下載模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于CPLD或FPGA的單片機通用型開發(fā)實驗板，包括可用于鎖緊單片機的集成電路鎖緊座、復位跳線、跳線組合、可編程邏輯芯片、可編程邏輯芯片下載模塊、功能模塊、電源模塊、單片機復位電路和單片機下載模塊，電源模塊為整個開發(fā)板提供電源，單片機復位電路和單片機下載模塊的復位線通過復位跳線電連接在集成電路鎖緊座的插腳上，可編程邏輯芯片通過跳線組合和集成電路鎖緊座電連接在一起，所述可編程邏輯芯片下載模塊和功能模塊和單片機下載模塊的信號線電連接在可編程邏輯芯片上。實現(xiàn)了各個功能模塊與不同型號的單片機進行靈活配置的信號傳遞，達到了不同型號的單片機可以一板通用、所有功能模塊可以一板復用的目的。
文檔編號G05B19/042GK102402193SQ201110444390
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者李英珠 申請人:李英珠