交互式远程EDA实验装置
在传统电子电路实验中,学生必须到实验室现场才★能完成实验。这种◣实验方式学生可以观察到真实的实验现象,体验到实验的乐趣,但学生实验受到时间和空间的限制,无法随时随地完成想做的实验内容,更无法完成远程实验教学,同时大量实验设备又处于半闲置状态而得不↘到利用。虚拟仿真实验虽然可以解决实验时间与空间的限制∮问题,但由于其数据是根据理论模型计算得到,并不能取代真正实验,它无法获得客观真实的实验数据,也无法给实验者提供在实验室实验的真实感受。另一方面,目前继续教≡育存在巨大需求,但远程实验教∞学问题一直没有得到较好的解决,因此有必要研究开发相关的电子电路的远程〓实验装置,解决这些问题。
EDA(电子设计自动化,Electronic Design Automation)技术课程是电子信息工程、通信工程和☆电子科学与技术等专业的一门非常重要的专业技术课程。它是一门实◥践性非常强的课程,EDA实验对帮助学生掌握现代数字系统设计方法、提高分析问题解决问题的能力、培养学生工程素质、创新意识和创新能力等具有非常重要的意义。
交互式远程EDA实验装置,可以让学生通过连接了网络的计算机(客户端),远程上传自己的实验设计▂,远程配置FPGA,并※远程实时操作和控制实验平台。同时由摄像头捕获的实验室现场仪器↑运行情况,并实时动态地返回给远程的实验者,并且通过数据采集模块传递精确的实验测量结果,完成了真实的人机交互式EDA实验全过程⌒。交互式远程EDA实验装置由一系列的软硬件构〒成,其中硬件包括:可程控EDA实验平台(自制)、控制服务器(自制)、视频服务器(自制)、实验服务器以及实验摄像机和环境摄像机。软件包括:客户端软件、实验服务器软件、视频服务器软件、控制服务器软件@ 以及可程控EDA实验板㊣ 上的MCU固件等。
实验的具体实验过程如下:
1、学生在自己的计算机上卐安装远程实验客户端程序。
2、通过客户端程序向控制服务器发出实验请求,控制服务器根据设备忙闲状态,自动分配实验设备,然后给对★应的实验服务器、视频服务器和可程控FPGA实验◆平台供电。接着控制服务器发出开机操作,启动实验服务器和视频服务器(FPGA实验平台在供电后会自动开机)。实验服务器和视频服务器启动完毕后将与客户端自动建立通信连接,并自动发送实时实验视频和实验数据到︻客户端。
3、学生将〓实验设计产生的FPGA配置文件上传到实验服务器,并通过实⌒验服务器完成实验板上FPGA的远程配置,接下来就可以通过实验服务器转发命令直接操作可程控FPGA实验板。FPGA实验板上的数据采集模块会将采集到的AD-DA模拟电压、被测信号频率,脉宽、信号发生器产生的频率等信息通过实验服务器转发给客户计算√机,因此学生可以实时控制FPGA实验平台,同时可以得到FPGA实验平台上精确实的时测量数据,还可以通过实验视频观察实验现象,完成和现场一样的交互实验操作。
4、学生实验完成▃后,通过客户端向控制服务器发出关机命令,控制服务器收到命令后执行关机操作,当实验计算机和视频服务器均安全关闭后,控制服务器将彻底切断实验系统的交流供电,其本身也切换为蓄电池供电,并进入低功耗待机状态,等待下一次实验请求。
作品名称:交互式远程EDA实验装置
学校或单位:四川师范大学