一种多功能嵌入式系统实验箱技术方案

本实用新型专利技术提供了一种多功能嵌入式系统实验箱，属于实验用具领域。该多功能嵌入式系统实验箱包括底板、核心模块和功能模块；在所述底板上设有总线；在所述底板上设有核心模块接口，所述核心模块通过该核心模块接口连接到底板上；所述核心模块接口包括至少一个插座，每个插座与一条总线连接；在每条所述总线上连接有至少一个功能模块接口；在所述功能模块上连接有转换插头，转换插头通过所述功能模块接口连接到底板上。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于实验用具领域，具体涉及一种多功能嵌入式系统实验箱。
技术介绍
现有嵌入式系统实验箱多采用各功能集成在一块线路板上的设计方式，每种功能模块占据线路板上的一个区域，每一功能所需信号线用排针引出，各功能引出接口不统一，各部分功能固定，一旦某功能模块损坏用户很难自己修复。同时，学生做实验由于缺乏经验，操作不当造成芯片损坏是难免的，这样整体实验板将不能使用，使得未损坏部分闲置，造成较大浪费。另一方面，这种实验板拥有的功能固定，不可升级，随着科技水平的提高和硬件设备的不断发展，很多外围功能设备芯片和主控设备芯片(MCU)都会退出主流市场，使用了这种芯片的实验系统必然要淘汰，需重新采购新的系统。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种多功能嵌入式系统实验箱，彻底解决不可分解性和不可扩展性，使得系统具有无限的扩展性，升级不需重新购置，功能模块损坏不需报废整个实验箱，只需替换功能模块即可。本技术是通过以下技术方案实现的：一种多功能嵌入式系统实验箱，包括底板、核心模块和功能模块；在所述底板上设有总线；在所述底板上设有核心模块接口，所述核心模块通过该核心模块接口连接到底板上；所述核心模块接口包括至少一个插座，每个插座与一条总线连接；在每条所述总线上连接有至少一个功能模块接口；在所述功能模块上连接有转换插头，转换插头通过所述功能模块接口连接到底板上。在所述底板上每条总线的两端均设有级联接口，每个级联接口连接有级联线；多个所述多功能嵌入式系统实验箱能够通过所述级联线互相连接。所述多功能嵌入式系统实验箱包括电源板，所述电源板与底板连接，为总线、核心模块和功能模块供电。所述底板分为大小相等的多个单元，其中一个单元上设有核心模块接口，其他每个单元上均设有一个功能模块接口；所述核心模块占用一个或多个单元，每个功能模块占用一个或多个单元。所述核心模块为MCU构成的嵌入式核心模块中的一种。所述功能模块包括：RS232串口模块、显示模块、键盘输入模块，WIFI模块，GPRS模块、GPS模块、输出模块、光隔模块、AD输入模块、DA输出模块、存储模块、传感器模块等。每条所述总线上的电源线所占位置完全相同，其余均为数据线；每条总线上的功能模块接口的定义完全相同。所述转换插头的上面和下面均设有双排长针公头；下面的双排长针公头插入所述功能模块接口的母头上，上面的双排长针公头与功能模块的引出线连接。所述核心模块的IO端口以整端口方式通过核心模块接口连接到底板上；所述核心模块接口为标准双列直插20针插口，核心模块上设有公头。在所述底板上设有支撑柱孔位，在支撑柱孔位上设有支撑柱，其将所述核心模块支撑住。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术彻底解决了不可分解性和不可扩展性，使得系统具有无限的扩展性，升级不需重新购置，功能模块损坏不需报废整个实验箱，只需替换功能模块即可。附图说明图1本技术的实验箱底板的结构示意图图2本技术的实施例1中的单倍标准核心模块图3本技术的实施例2中的双倍标准核心模块图4本技术的实施例3中的三倍标准核心模块图5本技术的实施例4中的四倍标准核心模块图6本技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述：如图1所示，本技术硬件系统接口只有三种：即功能模块接口3、级联接口1和核心模块接口2。每套多功能嵌入式实验箱核心模块接口只有一个，核心模块通过核心模块接口和多条总线相连，每条总线上有两个级联接口和若干个功能模块接口，级联接口用于连接多个实验箱，功能模块接口连接功能模块。所有功能模块采用统一的功能接口(对现有的功能模块安装转换插头，其输出端为功能模块接口。)，只要接口和尺寸符合功能模块接口要求的任何模块都可以接入系统，对于新出的外围设备，只要设计出与功能模块接口相同的功能模块板(即在新出外围设备上加个转换插头即可)，配以相应程序(针对外围设备的驱动程序)，就可以接入系统，从而实现了实验箱的功能可扩展性。对于新出的MCU主控设备，则只需设计与主控核心模块接口兼容的核心模块替换原有核心模块，就可以升级系统，外围功能模块不需变化仍可以继续使用。做大型实验时如果一个实验箱不能满足需要时，可以将多个实验箱的相应总线上的级联接口相连，扩充系统规模。插好功能模块后的实验箱如图6所示。系统构成如下：系统由底板(总线板)、核心模块、电源板和若干功能模块构成，通过更换核心模块就可以构成不同的开发实验系统(如51实验系统，STM32实验系统，AVR实验系统，PIC实验系统等)。扩充新的功能模块，就可以增加系统功能(如显示模块、键盘输入模块，WIFI模块，GPRS模块、GPS模块等)。核心模块可以是8051、stm32、stm8、avr或其它任意一款MCU构成嵌入式核心模块；功能模块可以设计为IO输入输出板、光隔板、AD输入板、DA输出板、各种显示板、键盘板、存储板、传感器板等。底板设计如下：MCU的IO端口以整端口方式(如8位端口的8位在同一条总线上)通过核心模块接口引出到底板的总线4上，每条总线上的功能模块接口定义完全相同，即一个功能模块在同一总线上的各个功能模块接口上的实验程序完全相同，在不同总线上的功能模块接口，实验程序稍做修改多数也可以运行(MCU特定功能除外，如串行口，SPI，IIC需要连接到指定接口)。底板不带电源由专门电源板供电。功能模块和核心模块可占任意原始板(比如6CM*6CM)的整数倍，方便各尺寸板的插入，大型实验可以通过多个实验箱级联方式来实现。以3*4单元板块底板(三条总线)为例，解释各模块间连接和位置关系。该底板被均分为3*4个单元格，每个单元格大小为6cm*6cm。整个底板大小为18cm*24cm。左右两边作为级联插座，除核心模块插座所在单元外其他单元都有一个功能模块插座。核心模块通过三个插座(对于这一种底板是这样，也可以设计多于或少于3个的插座。插座可以连接MCU相同端口，也可以不同端口，如果一个端口是16位，它们占据一条总线，如果是8位，2个端口占据一条总线)和底板连接，三个插座分别连接一条总线，总线上的电源线所占位置完全相同，其余为数据线。总线两端是级联线(例如可以采用20位的公头(3*4底板为例)，底板上使用公头，20芯扁缆上是母头(3*4底板为例))，多个实验箱连接使用级联线相连。各功能模块连接到底板上的功能模块插座，各个功能模块的引出线与插座相连(功能模块的引出线在在功能模块的排针上，功能模块上是长针公头，板上下都有双排针，下面的插入底板母头上，上面的双排针用于连接功能模块的引出线)，进而通过总线连到核心模块的MCU的管脚上(底板上为母头，功能模块上为长针公头)。图1中的所有三角箭头表示插座与总线连接。图2-图5中的6表示MCU的位置。核心模块的扩大方式如下：1、标准块核心模块(单倍)--占一个单元的位置块(6cm*6cm)，如图2所示；2标准核心模块(双倍)--占两个单元的位置块(12cm*6cm)，如图3所示；3、标准核心模块(三倍)--占三个单元格位置(18cm*6cm)，如图4所示；4、标准核心模块(四倍)--占4个单元格位置(12cm*12cm)，如图5所示。图2-图5中的7表示核心模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能嵌入式系统实验箱，其特征在于：所述多功能嵌入式系统实验箱包括底板、核心模块和功能模块；在所述底板上设有总线；在所述底板上设有核心模块接口，所述核心模块通过该核心模块接口连接到底板上；所述核心模块接口包括至少一个插座，每个插座与一条总线连接；在每条所述总线上连接有至少一个功能模块接口；在所述功能模块上连接有转换插头，转换插头通过所述功能模块接口连接到底板上。

【技术特征摘要】
1.一种多功能嵌入式系统实验箱，其特征在于：所述多功能嵌入式系统实验箱包括底板、核心模块和功能模块；在所述底板上设有总线；在所述底板上设有核心模块接口，所述核心模块通过该核心模块接口连接到底板上；所述核心模块接口包括至少一个插座，每个插座与一条总线连接；在每条所述总线上连接有至少一个功能模块接口；在所述功能模块上连接有转换插头，转换插头通过所述功能模块接口连接到底板上。2.根据权利要求1所述的多功能嵌入式系统实验箱，其特征在于：在所述底板上每条总线的两端均设有级联接口，每个级联接口连接有级联线；多个所述多功能嵌入式系统实验箱能够通过所述级联线互相连接。3.根据权利要求2所述的多功能嵌入式系统实验箱，其特征在于：所述多功能嵌入式系统实验箱包括电源板，所述电源板与底板连接，为总线、核心模块和功能模块供电。4.根据权利要求3所述的多功能嵌入式系统实验箱，其特征在于：所述底板分为大小相等的多个单元，其中一个单元上设有核心模块接口，其他每个单元上均设有一个功能模块接口；所述核心模块占用一个或多个单元，每个功能模块占用一个或多个单元。5.根据权利要求4所述的多功能嵌入式系统实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：董德义，时珍全，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12