現(xiàn)代微機(jī)中早已沒有了早期PC機(jī)中離散的接口器件了（如8255、8237等芯片，盡管還保留了它們的功能），但在教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中就不應(yīng)僅僅圍繞這些早期的離散器件來進(jìn)行，而是應(yīng)該把它們作為微機(jī)SOC整體中的一個(gè)部分來認(rèn)識(shí)和討論；

◆ 與上世紀(jì)80年代的電子技術(shù)水平*不同，現(xiàn)在已進(jìn)入了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的時(shí)代，不僅諸如8255、8237、8254這樣的接口器件可以利用EDA技術(shù)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，即使是CPU這樣的大規(guī)模芯片，乃至整個(gè)SOC微機(jī)系統(tǒng)，用戶也同樣能自主構(gòu)建。所有這些也應(yīng)該在教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)中有所反應(yīng)，因?yàn)檫@些內(nèi)容將使學(xué)生深化對(duì)微機(jī)原理和接口器件的認(rèn)識(shí)。

◆ 對(duì)于這門課程，現(xiàn)在仍然沿襲早期的孤立和被動(dòng)地認(rèn)知微機(jī)原理和學(xué)習(xí)接口技術(shù)的教學(xué)方法。所謂孤立，就是不與其他的學(xué)科，如計(jì)算機(jī)組成、嵌入式系統(tǒng)、EDA技術(shù)、SOC技術(shù)等，有任何相關(guān)性，即無法與其他學(xué)科體系進(jìn)行有機(jī)融合；所謂被動(dòng)，就是只是單向地學(xué)會(huì)使用一些現(xiàn)成的接口器件和接口技術(shù)，而無法主動(dòng)地自主設(shè)計(jì)新的接口器件和給出新的接口技術(shù)。這勢(shì)必*地限制了學(xué)生的視野，約束了他們的創(chuàng)新意識(shí)。這一切都必須在這門課程中引入全新的內(nèi)容加以改變。

一、模塊化微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)與SOC設(shè)計(jì)綜合開發(fā)系統(tǒng)

SOC片上系統(tǒng)8088完成的實(shí)驗(yàn)：

◇ 8255可編程I/O核的構(gòu)建，硬件實(shí)驗(yàn)，以及8088 CPU與8255接口的硬件構(gòu)建及軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，和相關(guān)接口實(shí)驗(yàn)；

◇ 8253定時(shí)器核的構(gòu)建，硬件實(shí)驗(yàn)，以及8088 CPU與8253接口的硬件構(gòu)建及軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，和相關(guān)接口實(shí)驗(yàn)；

◇ 8237 DMA核的構(gòu)建，硬件實(shí)驗(yàn)，以及8088 CPU與8237接口的硬件構(gòu)建及軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，和相關(guān)接口實(shí)驗(yàn)；

◇ 8259中斷控制核的構(gòu)建，硬件實(shí)驗(yàn)，以及8088 CPU與8259接口的硬件構(gòu)建及軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，和相關(guān)接口實(shí)驗(yàn)；

◇ 8250 UART串行通信核的構(gòu)建，硬件實(shí)驗(yàn)，以及8088 CPU與8250接口的硬件構(gòu)建及軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，和相關(guān)接口實(shí)驗(yàn)；

◇ 8088與所有IP核構(gòu)建綜合系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)以及軟件實(shí)驗(yàn)：多首歌曲演奏設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；

◇ 8088與所有IP核構(gòu)建綜合系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)以及軟件實(shí)驗(yàn)：GPS應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；

◇ 8086與所有IP核構(gòu)建綜合系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)以及軟件實(shí)驗(yàn)，BIOS ROM建立，MS-DOS操作系統(tǒng)啟動(dòng)；

◇ 8086與所有IP核構(gòu)建綜合系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)以及軟件實(shí)驗(yàn)，VGA顯示，PS2鍵盤控制，DOS命令控制接口及WINDOWS系統(tǒng)及相關(guān)軟件運(yùn)行；

◇ 8086與所有IP核構(gòu)建綜合系統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)以及軟件實(shí)驗(yàn)，8086嵌入式系統(tǒng)TURBO C調(diào)試實(shí)驗(yàn)。

◇ 基于8086/8088和其他所有接口模塊的自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

… …等等

    模塊化微機(jī)原理與接口技術(shù)SOC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)KX_MCD55的結(jié)構(gòu)框圖。通常，諸如微機(jī)原理與接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成原理、EDA技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)或SOPC實(shí)驗(yàn)等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)多數(shù)是整體結(jié)構(gòu)型的，雖也可完成多種類型實(shí)驗(yàn)，但由于整體結(jié)構(gòu)不可變動(dòng)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和類型是預(yù)先設(shè)定和固定的，很難有自主發(fā)揮的余地，因此主要是完成一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。如果學(xué)生的創(chuàng)新思想與創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不吻合，便無法在此平臺(tái)上獲得驗(yàn)證。

模塊化結(jié)構(gòu)給出了的解決方案：

○ 在實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐中，能提供用于構(gòu)建微機(jī)系統(tǒng)中必須的邏輯和存儲(chǔ)器資源，豐富到足以涵蓋微機(jī)系統(tǒng)任何邏輯規(guī)模的結(jié)構(gòu)以及學(xué)生的創(chuàng)造力所及的任何形式的設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

○ 在外圍接口方面，除大量豐富的接口模塊，如VGA、PS2、USB、SD卡、RS232串口、語音處理、AD/DA等等現(xiàn)成的模塊外，還提供能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)者隨時(shí)根據(jù)自己的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)需要，自主安排和設(shè)計(jì)新功能模塊的標(biāo)準(zhǔn)接口。

○ 從微機(jī)原理與接口技術(shù)這一課程的性質(zhì)可以看出，將實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)定位于大規(guī)模邏輯容量的Cyclone III系列FPGA，在硬件測(cè)試，軟件調(diào)試，軟硬件聯(lián)合測(cè)試與驗(yàn)證方面是十分必須的，特別是基于Quartus II平臺(tái)的強(qiáng)大的測(cè)試工具，如Signal Tap II、In-System Sources and Probes 和In-System Memory Content Editor等具有不可替代的功能。

此外，特別要指出的是，KX_MCD55系統(tǒng)在除了適用于此教材中涉及的所有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和自主設(shè)計(jì)性實(shí)踐項(xiàng)目外，還能很專業(yè)地包涵諸如數(shù)字系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)、VHDL/Verilog硬件描述語言應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、SOPC開發(fā)和各類IP應(yīng)用等。

與《微機(jī)原理與接口技術(shù)——原理、技術(shù)與SOC實(shí)現(xiàn)》教材配套的實(shí)驗(yàn)開發(fā)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)的設(shè)備是：

型號(hào):DL07-MCD10完成以下實(shí)驗(yàn)：

▲ 基于狀態(tài)機(jī)控制指令的16位CISC CPU設(shè)計(jì)與測(cè)試,包括CPU創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽實(shí)踐項(xiàng)目；

▲ 基于流水線架構(gòu)的16位RISC 精簡(jiǎn)指令CPU設(shè)計(jì)，與相關(guān)實(shí)驗(yàn)；

▲ 基于32位Nios II嵌入式處理器和Qsys開發(fā)環(huán)境的SOPC實(shí)驗(yàn)與開發(fā)；

▲ 基于Open RISC 1200系列的32位RISC處理器嵌入式SOC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與開發(fā)；

▲ 基于8088/8086 IP核的微機(jī)SOC系統(tǒng)，以及8253定時(shí)器IP核、8237 DMA IP核、8259中斷控制IP核、8255可編程I/O IP核和8250 UART串行通信IP軟核構(gòu)建的SOC微機(jī)系統(tǒng)；此FPGA內(nèi)部SRAM中含BIOS啟動(dòng)ROM、顯示緩存、PS2緩存等；能啟動(dòng)MS-DOS操作系統(tǒng)和Windows操作系統(tǒng)，在VGA顯示器上用PS2鍵盤和鼠標(biāo)完成DOS和部分Windows命令及運(yùn)行各種基于命令行的傳統(tǒng)軟件與視窗軟件。

▲ 基于8051單片機(jī)IP核的SOC片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)系列實(shí)驗(yàn)。

  DL07-MCD10配置如下：

一、基本平臺(tái)

編號(hào):A 主系統(tǒng)

☆此平臺(tái)多可同時(shí)插12 塊模塊板。

☆ DL07_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(duì)FPGA/CPLD進(jìn)行配置或編程；2、對(duì)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(jì)；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(shí)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(jī)的串行通信，實(shí)現(xiàn)PC與通用單片機(jī)的UART串行通信；3、通過USB

對(duì)STC等系列單片機(jī)進(jìn)行直接編程開發(fā)，無需電平轉(zhuǎn)換。

☆ ByteBlasterMV編程器一個(gè)（可對(duì)isp單片機(jī)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(hào)。注意有“高阻態(tài)”測(cè)試功能。

☆ 獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘頻率20個(gè)。20MHZ-0.5HZ。

☆ 電源有自動(dòng)保護(hù)的+5V，+12V、-12V、、+3.3V、2.5V+、1.2V。

☆ 8個(gè)LED放光二級(jí)管，8個(gè)乒乓開關(guān)，揚(yáng)聲器。

☆ DDS信號(hào)輸出口及幅度、偏移調(diào)諧。