FPGA在线实验系统的研究与实践

发布时间：2021-01-21 00:57

　　随着互联网技术、网络技术和计算机控制技术的快速发展,在线教学已经成为一种重要的教育方式。传统的实验方式受时间、空间的限制,已经不能很好地满足当下实验的需要,更无法满足在线教育的需要。论文研究并设计的FPGA（Field Programmable Gate Array）在线实验系统可以较好的解决基于FPGA平台的各类实验的在线开展问题。现有的远程实验系统大都采用以嵌入式系统为主,具有体积小、成本低等优点,但存在处理能力弱、部署难度高、不能同时为多个用户服务等缺陷。而且现有的远程FPGA实验系统通常需要在用户计算机安装庞大而且昂贵的EDA软件,在本地完成设计、综合、仿真等,最后配置到远程硬件平台,进行硬件测试。这种方式对用户的硬件和系统平台都有较高要求。针对上述问题,本文研究的FPGA在线实验系统采用了B/S模型,根据FPGA实验的特点,借鉴微服务器思想,设计了基于独立的编译服务器集群和实验服务器集群的网络架构。编译服务器集群为用户提供在线编辑、逻辑综合、约束建立、结构综合和时序分析等服务。实验服务器集群为用户提供FPGA远程配置、实验设备的遥信、遥测和遥控,以及实验现象的视频观察等。该系... 

【文章来源】：四川师范大学四川省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

自动控制远程实验室硬件架构

1绪论3程连接和测量电子电路。通过介绍基于数据采集卡的远程实验、NetLab和RemoteElectLab等实验方法，并与VISIR进行了比较，得出了VISIR在技术说明、软件、运行周期和特点服务等方面的优势。图1.2基于VISIR的布线和电子电路测量的实验系统2013年，斯洛伐克大学的PavolBisták等人[3]介绍了一种基于Matlab远程控制的实验室，其架构如图1.3所示。通常，控制算法在计算机上运行，用Matlab控制远程实验室的真实系统。但是，该系统将Java客户端服务器应用程序引入到Matlab中，Java服务器直接在Matlab中运行并共享Matlab中的数据。该系统给用户提供了一个友好的界面，而且用户能够利用该系统远程控制真实系统和可视化测量数据。图1.3远程虚拟实验室架构埃及的法尤姆大学和巴林大学的WaelMEl-Medany等人[4]提出了FPGA远程实验室系统架构，如图1.4所示。该远程实验室由20个计算机组成，每个计算机都分别与FPGA开发板连接，共20块开发板。学生使用Xilinx提供的免费网络包软件完成实验设计，然后远程登录到实验室计算机运行XilinxISE软件工具配置设备，最后利用Windows远程桌

1绪论3程连接和测量电子电路。通过介绍基于数据采集卡的远程实验、NetLab和RemoteElectLab等实验方法，并与VISIR进行了比较，得出了VISIR在技术说明、软件、运行周期和特点服务等方面的优势。图1.2基于VISIR的布线和电子电路测量的实验系统2013年，斯洛伐克大学的PavolBisták等人[3]介绍了一种基于Matlab远程控制的实验室，其架构如图1.3所示。通常，控制算法在计算机上运行，用Matlab控制远程实验室的真实系统。但是，该系统将Java客户端服务器应用程序引入到Matlab中，Java服务器直接在Matlab中运行并共享Matlab中的数据。该系统给用户提供了一个友好的界面，而且用户能够利用该系统远程控制真实系统和可视化测量数据。图1.3远程虚拟实验室架构埃及的法尤姆大学和巴林大学的WaelMEl-Medany等人[4]提出了FPGA远程实验室系统架构，如图1.4所示。该远程实验室由20个计算机组成，每个计算机都分别与FPGA开发板连接，共20块开发板。学生使用Xilinx提供的免费网络包软件完成实验设计，然后远程登录到实验室计算机运行XilinxISE软件工具配置设备，最后利用Windows远程桌


本文编号：2990123