一种基于cpld的数字电路实验开发平台的制作方法
专利名称：一种基于cpld的数字电路实验开发平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字电路实验开发平台，特别是基于CPLD芯片用于数字电路开发平台供学校实验教学和公司产品开发。
背景技术：
20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件一PLD诞生了。其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为它的硬件结构设计可由软件完成(相当于房子盖好后人工设计局部室内结构)，因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件一CPLD。CPLD主要是由可编程逻辑宏单元围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC 结构较复杂，并具有复杂的I/o单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。目前国内外专业的复杂的可编程逻辑器件开发平台的用户定位较高，市面上的开发平台普遍存在因为功能强大价格高昂，不适合初学者和快速开发.国内院校使用的CPLD实验器材，往往追求大而全，电路复杂，虽然适合教学但价格昂贵，不适合学生进行电子开发和参加电子竞赛，因此缺少了一种基于复杂的可编程逻辑器件实验开发平台供学校实验教学、学生电子竞赛和公司产品开发。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种实验开发平台，采用功能强大、片内资源丰富的可编程逻辑器件CPLD作为系统的核心，通过引出芯片的引脚，使开发平台使用便利，在保证整个系统拥有良好性能的同时，大大降低了开发平台的成本。适合学校实验教学、学生电子竞赛和公司产品开发。为了解决上述技术问题，实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现—种基于CPLD的数字电路实验开发平台，包含主电路板和JTAG并口调试器，其特征在于主电路板设置有电源模块、CPLD芯片、LED发光二极管、调试接口、芯片引脚接口 ；JTAG并口调试器设置有电平转换芯片、并口插座、与主电路板连接的调试接口，电源模块实现外部输入的5V电源转换为3. 3V电源供CPLD芯片使用。进一步的，所述复杂可编程逻辑器件主芯片采用Xilinx公司的XC9500系列的芯片，如 XC9572XL。
进一步的，利用扁平电缆将所述主电路板的调试接口与所述JTAG并口调试器的调试接口相连。进一步的，所述JTAG并口调试器采用2片丽74HC125N实现电平的转换。进一步的，利用插孔引出所述CPLD芯片的可编程逻辑引脚。与现有技术相比，本发明具有以下优点第一，本发明采用Xilinx公司的XC9500系列的复杂可编程逻辑器件主芯片，如XC9572XL。配合Xilinx公司的ISE系列开发工具可使用户能通过VHD/Verilog语言或者画逻辑连接图等迅速进行数字逻辑电路的实验和开发，学习和开发的效率高于传统的由单 个逻辑芯片搭建逻辑关系的方式。体积小、成本低，硬件设计完成后仍然能通过JTAG接口对芯片中的逻辑关系进行修改，降低了开发风险和成本。无论对于校实验教学、学生电子竞赛和公司产品开发都有着广阔的应用前景。第二，本发明通过插孔引出CPLD芯片的可编程逻辑引脚。用户可以自行设计开发外围功能电路，用导线与实验开发平台的主电路板扩展的CPLD引脚的插针连接起来。利用JTAG调试器对CPLD进行逻辑设计，使CPLD和用户设计开发的外围电路共同完成指定的功倉泛。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下是本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。图I是本发明的CPLD的引脚结构示意图。图2是本发明的电源电路的结构示意图。图3是本发明的小灯电路的结构示意图。图4是本发明的晶振电路的结构示意图。图5是本发明的JTAG并口调试器电路的结构示意图。图6是本发明主电路板JTAG接口的结构示意图。
具体实施例方式参见图1-6所示，本实施例的CPLD数字电路实验开发平台，包含主电路板和JTAG并口调试器，其特征在于主电路板设置有电源模块、CPLD芯片、LED发光二极管、调试接口、芯片弓I脚接口 ； JTAG并口调试器设置有电平转换芯片、并口插座、与主电路板连接的调试接口，电源模块实现外部输入的5V电源转换为3. 3V电源供CPLD芯片使用。进一步的，所述复杂可编程逻辑器件主芯片采用Xilinx公司的XC9500系列的芯片，如 XC9572XL。进一步的，利用扁平电缆将所述主电路板的调试接口与所述JTAG并口调试器的调试接口相连。进一步的，所述JTAG并口调试器采用2片丽74HC125N实现电平的转换。进一步的，利用插孔引出所述CPLD芯片的可编程逻辑引脚。
以下结合使用本发明实施方式的反应杯的标本分析仪做以详细介绍。图I是本发明的CPLD的引脚结构示意图，具体是一复杂的可编程逻辑芯片Xi I inx公司的XC9500系列的芯片XC9572XL的引脚分配图，图6是本发明主电路板JTAG接口的结构示意图，其中 5、57、98、26、38、51、88 接电源 VCC(DC 3. 3V1) ;84、75、62、44、31、21、100 接GND ;48、45、47、83作为JTAG信号引脚TCK、TDI、TMS、TDO接主电路板JTAG接口的(即图6)的5、9、7、11引脚。XC9572XL的可编程逻辑引脚通过插孔引出。图2是本发明的电源电路的结构示意图，其中电源模块采用外部输入DC5V-9V的电源给LT1117芯片进行电平转换，为整个电路板输出3. 3V电源。J4为一个跳线帽，插上跳线后，DSl发光二极管点亮，VCC给主芯片XC9572XL供电。图3是本发明的小灯电路的结构示意图，其包括2个LED小灯，LED小灯的一端通过电阻与VCC电源相连，其另一端与插孔相连，用户可以通过导线将插孔与XC9572XL的可编程逻辑引脚相连，通过小灯的亮暗测试相关引脚的逻辑信号关系。 图4是本发明的晶振电路的结构示意图，其中所述晶振所产生的震荡信号可通过CLK引脚输入给XC9572XL的逻辑引脚，以进行分频有关的实验。图5是本发明的JTAG并口调试器电路的结构示意图，其中并口的各个信号均需要经过MM74HC125N芯片将DC5V的信号转换为3. 3V的信号，以供给JTAG接口。上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种基于CPLD的数字电路实验开发平台，包含主电路板和JTAG并ロ调试器，其特征在于主电路板设置有电源模块、CPLD芯片、LED发光二极管、调试接ロ、芯片引脚接ロ JTAG并ロ调试器设置有电平转换芯片、并ロ插座、与主电路板连接的调试接ロ，电源模块实现外部输入的5V电源转换为3. 3V电源供CPLD芯片使用。
2.根据权利要求I所述的基于CPLD的数字电路实验开发平台，其特征在于所述复杂可编程逻辑器件主芯片采用Xilinx公司的XC9500系列的芯片，如XC9572XL。
3.根据权利要求I所述的基于CPLD的数字电路实验开发平台，其特征在于利用扁平电缆将所述主电路板的调试接ロ与所述JTAG井口调试器的调试接ロ相连。
4.根据利要求I所述的基于CPLD的数字电路实验开发平台，其特征在于所述JTAG并ロ调试器采用2片丽74HC125N实现电平的转换。
5.根据权利要求I所述的基于CPLD的数字电路实验开发平台，其特征在于利用插孔弓I出所述CPLD芯片的可编程逻辑引脚。
全文摘要
本发明公开了一种复杂可编程逻辑器件(CPLD)的实验开发平台，包含主电路板和JTAG并口调试器。可应用与数字电路实验教学及相关产品开发等领域，其特点是主电路板设置有系统电源、CPLD芯片、LED发光二极管、调试接口、芯片引脚接口、有源晶振。JTAG并口调试器设置有电平转换芯片、并口插座、与主电路板连接的调试接口。本开发平台采用功能强大、片内资源丰富的可编程逻辑器件作为系统的核心，在保证整个系统拥有良好性能的同时，大大降低了开发平台的成本。通过引出芯片的引脚，使开发平台使用便利，适合作为数字电路开发平台供学校实验教学和公司产品开发。
文档编号G09B19/00GK102779441SQ20111012296
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者史斌斌, 徐凤亮 申请人:苏州卫生职业技术学院
技术领域：
本发明涉及一种数字电路实验开发平台，特别是基于CPLD芯片用于数字电路开发平台供学校实验教学和公司产品开发。
背景技术：
20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件一PLD诞生了。其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为它的硬件结构设计可由软件完成(相当于房子盖好后人工设计局部室内结构)，因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件一CPLD。CPLD主要是由可编程逻辑宏单元围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC 结构较复杂，并具有复杂的I/o单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。目前国内外专业的复杂的可编程逻辑器件开发平台的用户定位较高，市面上的开发平台普遍存在因为功能强大价格高昂，不适合初学者和快速开发.国内院校使用的CPLD实验器材，往往追求大而全，电路复杂，虽然适合教学但价格昂贵，不适合学生进行电子开发和参加电子竞赛，因此缺少了一种基于复杂的可编程逻辑器件实验开发平台供学校实验教学、学生电子竞赛和公司产品开发。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种实验开发平台，采用功能强大、片内资源丰富的可编程逻辑器件CPLD作为系统的核心，通过引出芯片的引脚，使开发平台使用便利，在保证整个系统拥有良好性能的同时，大大降低了开发平台的成本。适合学校实验教学、学生电子竞赛和公司产品开发。为了解决上述技术问题，实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现—种基于CPLD的数字电路实验开发平台，包含主电路板和JTAG并口调试器，其特征在于主电路板设置有电源模块、CPLD芯片、LED发光二极管、调试接口、芯片引脚接口 ；JTAG并口调试器设置有电平转换芯片、并口插座、与主电路板连接的调试接口，电源模块实现外部输入的5V电源转换为3. 3V电源供CPLD芯片使用。进一步的，所述复杂可编程逻辑器件主芯片采用Xilinx公司的XC9500系列的芯片，如 XC9572XL。
进一步的，利用扁平电缆将所述主电路板的调试接口与所述JTAG并口调试器的调试接口相连。进一步的，所述JTAG并口调试器采用2片丽74HC125N实现电平的转换。进一步的，利用插孔引出所述CPLD芯片的可编程逻辑引脚。与现有技术相比，本发明具有以下优点第一，本发明采用Xilinx公司的XC9500系列的复杂可编程逻辑器件主芯片，如XC9572XL。配合Xilinx公司的ISE系列开发工具可使用户能通过VHD/Verilog语言或者画逻辑连接图等迅速进行数字逻辑电路的实验和开发，学习和开发的效率高于传统的由单 个逻辑芯片搭建逻辑关系的方式。体积小、成本低，硬件设计完成后仍然能通过JTAG接口对芯片中的逻辑关系进行修改，降低了开发风险和成本。无论对于校实验教学、学生电子竞赛和公司产品开发都有着广阔的应用前景。第二，本发明通过插孔引出CPLD芯片的可编程逻辑引脚。用户可以自行设计开发外围功能电路，用导线与实验开发平台的主电路板扩展的CPLD引脚的插针连接起来。利用JTAG调试器对CPLD进行逻辑设计，使CPLD和用户设计开发的外围电路共同完成指定的功倉泛。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下是本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。图I是本发明的CPLD的引脚结构示意图。图2是本发明的电源电路的结构示意图。图3是本发明的小灯电路的结构示意图。图4是本发明的晶振电路的结构示意图。图5是本发明的JTAG并口调试器电路的结构示意图。图6是本发明主电路板JTAG接口的结构示意图。
具体实施例方式参见图1-6所示，本实施例的CPLD数字电路实验开发平台，包含主电路板和JTAG并口调试器，其特征在于主电路板设置有电源模块、CPLD芯片、LED发光二极管、调试接口、芯片弓I脚接口 ； JTAG并口调试器设置有电平转换芯片、并口插座、与主电路板连接的调试接口，电源模块实现外部输入的5V电源转换为3. 3V电源供CPLD芯片使用。进一步的，所述复杂可编程逻辑器件主芯片采用Xilinx公司的XC9500系列的芯片，如 XC9572XL。进一步的，利用扁平电缆将所述主电路板的调试接口与所述JTAG并口调试器的调试接口相连。进一步的，所述JTAG并口调试器采用2片丽74HC125N实现电平的转换。进一步的，利用插孔引出所述CPLD芯片的可编程逻辑引脚。
以下结合使用本发明实施方式的反应杯的标本分析仪做以详细介绍。图I是本发明的CPLD的引脚结构示意图，具体是一复杂的可编程逻辑芯片Xi I inx公司的XC9500系列的芯片XC9572XL的引脚分配图，图6是本发明主电路板JTAG接口的结构示意图，其中 5、57、98、26、38、51、88 接电源 VCC(DC 3. 3V1) ;84、75、62、44、31、21、100 接GND ;48、45、47、83作为JTAG信号引脚TCK、TDI、TMS、TDO接主电路板JTAG接口的(即图6)的5、9、7、11引脚。XC9572XL的可编程逻辑引脚通过插孔引出。图2是本发明的电源电路的结构示意图，其中电源模块采用外部输入DC5V-9V的电源给LT1117芯片进行电平转换，为整个电路板输出3. 3V电源。J4为一个跳线帽，插上跳线后，DSl发光二极管点亮，VCC给主芯片XC9572XL供电。图3是本发明的小灯电路的结构示意图，其包括2个LED小灯，LED小灯的一端通过电阻与VCC电源相连，其另一端与插孔相连，用户可以通过导线将插孔与XC9572XL的可编程逻辑引脚相连，通过小灯的亮暗测试相关引脚的逻辑信号关系。 图4是本发明的晶振电路的结构示意图，其中所述晶振所产生的震荡信号可通过CLK引脚输入给XC9572XL的逻辑引脚，以进行分频有关的实验。图5是本发明的JTAG并口调试器电路的结构示意图，其中并口的各个信号均需要经过MM74HC125N芯片将DC5V的信号转换为3. 3V的信号，以供给JTAG接口。上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种基于CPLD的数字电路实验开发平台，包含主电路板和JTAG并ロ调试器，其特征在于主电路板设置有电源模块、CPLD芯片、LED发光二极管、调试接ロ、芯片引脚接ロ JTAG并ロ调试器设置有电平转换芯片、并ロ插座、与主电路板连接的调试接ロ，电源模块实现外部输入的5V电源转换为3. 3V电源供CPLD芯片使用。
2.根据权利要求I所述的基于CPLD的数字电路实验开发平台，其特征在于所述复杂可编程逻辑器件主芯片采用Xilinx公司的XC9500系列的芯片，如XC9572XL。
3.根据权利要求I所述的基于CPLD的数字电路实验开发平台，其特征在于利用扁平电缆将所述主电路板的调试接ロ与所述JTAG井口调试器的调试接ロ相连。
4.根据利要求I所述的基于CPLD的数字电路实验开发平台，其特征在于所述JTAG并ロ调试器采用2片丽74HC125N实现电平的转换。
5.根据权利要求I所述的基于CPLD的数字电路实验开发平台，其特征在于利用插孔弓I出所述CPLD芯片的可编程逻辑引脚。
全文摘要
本发明公开了一种复杂可编程逻辑器件(CPLD)的实验开发平台，包含主电路板和JTAG并口调试器。可应用与数字电路实验教学及相关产品开发等领域，其特点是主电路板设置有系统电源、CPLD芯片、LED发光二极管、调试接口、芯片引脚接口、有源晶振。JTAG并口调试器设置有电平转换芯片、并口插座、与主电路板连接的调试接口。本开发平台采用功能强大、片内资源丰富的可编程逻辑器件作为系统的核心，在保证整个系统拥有良好性能的同时，大大降低了开发平台的成本。通过引出芯片的引脚，使开发平台使用便利，适合作为数字电路开发平台供学校实验教学和公司产品开发。
文档编号G09B19/00GK102779441SQ20111012296
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者史斌斌, 徐凤亮 申请人:苏州卫生职业技术学院
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