FPGA大规模在线评测实验平台:功能与应用场景详解
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FPGA大规模在线评测实验平台:功能与应用场景详解
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https://www.educg.net/fpga.html
FPGA(现场可编程门阵列)是一种重要的可编程逻辑器件,在电子工程和计算机科学领域有着广泛的应用。为了更好地支持高校在FPGA相关课程的教学和实验,一些在线评测实验平台应运而生。本文将介绍一个FPGA大规模在线评测实验平台的功能和应用场景。
过程管理
该平台与教学平台无缝融合,教师可以通过平台开展多种实验和教学活动:
- 在线管理实验资源和布置实验作业
- 在线查看实验作业的自动评测得分
- 在线查看实验作业得分的分析报告
- 对作业的代码和报告进行抄袭检测
- 在远程硬件开发板上运行学生电路
- 在线查看测试学生电路的运行效果
- 在线设计新实验及相应的评测脚本
- 基于采集的过程数据开展教学研究
- 基于采集的过程数据支撑工程认证
- 在线组织课内或校内电路设计比赛
实验体系
平台提供了丰富的实验体系,涵盖了FPGA快速入门、数字逻辑、单周期CPU和流水线CPU等多个方面的实验内容。
FPGA快速入门
快速入门实验包括LED灯、LED点阵、数码管、拨码开关、复位键、按键、串口、音频、视频等外设的使用。每个实验都提供了详细的实验指导手册,帮助学生从零开始完成实验。
数字逻辑
数字逻辑实验涵盖了门电路、组合逻辑、时序逻辑等多个方面的内容,包括各种逻辑门、触发器、计数器、状态机等实验项目。
单周期CPU和流水线CPU
平台还提供了单周期CPU和流水线CPU的设计与实现实验,包括取指单元、寄存器堆、ALU算术逻辑单元、数据存储、控制器等模块的设计与实现。
应用场景
该平台可以支撑以下课程实验环节的开展:
- 数字逻辑
- 数字系统设计
- 计算机体系结构
- 计算机系统导论
- EDA技术与应用
- 数字电路
- 计算机组成原理
- 计算机系统基础
- FPGA数字系统技术
- 数字集成电路设计
此外,FPGA在线实验可以与线下的硬件开发板或实验箱形成互补,学生可以在线下开发和测试电路,然后提交到线上平台完成考核。
典型案例
该平台已经在多所高校得到应用。例如:
- 山东大学计算机学院通过该平台开展《计算机组成原理》实验,学生需要提交自行设计的CPU到实验平台,由实验平台自动完成打分。
- 北京航空航天大学计算机学院通过该平台开展《计算机组成原理》和《FPGA多核并行计算》课程实验,由于不再受限于机房,学生可以投入更多实验时间,教师也可以安排难度系数更高的综合型实验任务。
演示视频
平台提供了多个演示视频,展示了FPGA在线实验平台的功能和应用效果,包括:
- 选择开发板和下载比特流
- 使用仿真面板的输入外设
- 冒泡排序算法可视化
- 演奏新年好(支持音频)
- 同时支持视频和音频
- 控制视频画面移动
- 基于单周期CPU的斐波那契数列计算
- 基于流水线CPU的秒表计数
这些演示视频直观地展示了FPGA在线实验平台的功能和应用效果,有助于学生更好地理解和掌握相关知识。
总结
FPGA大规模在线评测实验平台为高校在FPGA相关课程的教学和实验提供了有力支持。通过该平台,教师可以在线管理实验资源、布置实验作业、查看实验作业得分和分析报告等,学生可以在平台上完成实验设计、代码编写和测试等工作。该平台已经在多所高校得到应用,取得了良好的教学效果。
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