【多功能嵌入式实验开发平台】
功能/作用介绍
简介
性能指标：
一、实验台部分
ARM Cortex-A9(四核)+Cortex-M3(开源Arduino)+板载FPGA模块化及一体化组织架构：
扩展I/O 40PIN排针
Cortex-M3与ARM Cortex-A9 可通过多种方式进行通信(UART，DEGUG，USB-OTG等)
FPGA 与Cortex-M3 相互通信连接(SPI,I2C，UART等)
FPGA 与ARM Cortex-A9 I/O相互通信连接(SPI,I2C，UART等)
(一)ARM Cortex-A9部分：
处理核心：Cortex-A9四核处理器
内存：DDR3 SDRAM，要求构成64位双通道2GB超大内存，满足Android Linux最新系统运行资源要求
存储器：不小于16GB的固态硬盘 EMMC存储器
电源管理：要求架构优良，高效稳定
网口：不少于一个10M/100M高性能以太网RJ45接口
无线WIFI: 802.11b/g,802.11n(1x1)
蓝牙：2.1+EDR/Bluetooth 3.0
3G模块：高性能3G模组，下行速率不低于21M/s
GPS模块：新一代SIRF III低功耗GPS模块
HDMI接口：标准HDMI V1.4,1080p高清分辨率输出
串口：不少于两路的标准RS232接口
工业接口：RS485接口、CAN接口
USB接口：不少于三个USB 2.0高速Host接口
OTG USB：不少于一个USB 2.0高速OTG接口，支持Android程序开发在线调试
音频接口：一路 3.5mm音频输出接口、一路3.5mm音频输入接口、一个板载麦克风、可外接左右声道1W8欧姆喇叭
摄像头：板载不低于200万象素摄像头
显示屏：不小于9.7寸的IPS屏幕，分辨率不低于1024x768，可视角度达到178度，触摸屏为十点触控电容屏，触摸反应灵敏、定位精确
扩展存储接口：MMC/SD/SDIO/SDHC/TF标准卡槽，最高支持32GB容量
用户可编程LED: 提供四个GPIO控制的高亮LED
按键：五个用户自定义按键(三个GPIO按键，两个矩阵按键)
JTAG：2x 10Pin标准JTAG接口
(二)Cortex-M3(开源Arduino)：
板载16MHz晶振，主频84MHz
Flash： 512KB
SRAM: 96KB
片内资源：以太网MAC， CAN，HS的USB MiniHost、设备的片上PHY、高速SD / SDIO / MMC、三个UART、两个SPI接口、I2S、The SAM3X8E also features a 12-bit ADC/DAC, temperature sensor, 32-bit timers, PWM timer and RTC. 12位ADC / DAC、温度传感、32位定时器、PWM定时器和RTC。
引出接口：Arduino标准接口，Google ADK2012标准接口
两个GPIO控制LED
两个通用GPIO按键
一个个复位按键、一个个烧写擦除按键
板载一个RS232接口
板载一个TF卡接口
一个USB-DEBUG接口
一个USB-OTG接口
要求Cortex-M3(Arduino模块)既可固定在底板上，与Cortex-A9进行多种方式通信(UART，DEGUG，USB-OTG等)，也可以支持携带式开发。
(三)扩展FPGA模块:
板载40MHz晶振
板载SPI Flash 不低于16Mb
提供2x 7Pin标准JTAG接口
板载不少于四个用户可编程LED(可由FPGA,Cortex-A9,Arduino控制)
板载不少于两个用户可编程按键
板载一个复位按键
FPGA逻辑资源：
System Gates：不低于100K
Slices：不低于960
Logic Cells：不低于2160
CLB Flip-Flops：不低于240
FPGA内部存储资源：
Maximum Distributed RAM (Kbits)：不低于15k
Block RAM Blocks：不低于72k
Digital Clock Managers (DCMs) ：不低于2
FPGA内嵌的专用乘法器：
Dedicated Multipliers：不低于4
应提供不少于6个Zigbee节点和至少6个传感器
(一)ZigBee节点参数
核心器件： TI CC2530F256
工作频段：2.4GHz
16个传输信道，根据环境进行切换可靠通信信道
无线传输速率不低于250kbps
适应2.4GHz IEEE 802.15.4的RF收发器
高性能、低功耗的增强型8051微控制器内核
高级加密标准(AES)协处理器
看门狗、电池监视器和温度传感器
接口类型：板载UART转USB接口
标准传感器扩展I/O接口(支持UART,SPI,IIC,GPIO,ADC等)
板载高亮7段数码管
供电方式：支持5号电池供电、USB供电以及板载4.2V铝电池供电(支持板载充电)。
(二)传感器规格参数：
(1)温湿度传感器
传感器型号：SHT10
工作电压：DC 3.3V
通讯协议：I2C协议
湿度测量范围：0%RH～100%RH
湿度测量精度： ±4.5%RH
湿度测量响应时间：8s(τ63%)
温度测量范围：-40℃～123.8℃
温度测量精度： ±0.5℃
温度测量响应时间：5s～30s(τ63%)
(2)人体红外传感器
传感器型号：HC-SR501
工作电压：DC 5V
静态功耗：65uA
电平输出：高电平3.3V，低电平0V
延时时间：可调(0.3s～18s)
封锁时间：0.2s
触发方式：L不可重复，H可重复，默认值为H
感应范围：小于120°锥角，7米以内
工作温度：-15℃～70℃
(3)振动传感器
传感器型号：SW-420
工作电压：DC 5V
输出形式：DO数字开关量输出(0和1)
(4)光照传感器
工作电压：3.3V~5.0V;
检测范围：0~65535 lx;
精度：16bit ADC
灵敏度：1lx(勒克斯);
输出：I2C接口
(5)声音传感器
工作电压：4~6V;
传感器：驻极体话筒;
输出：输出有效信号为低电平;
灵敏度：灵敏度可调
(6)红外测距传感器
工作电压：4.5V~5.5V;
测量范围：10~80cm;
输出：模拟量输出
台套数：60
三、作用
用于开展嵌入式系统课程设计。嵌入式系统课程设计是重要的实践课程，可以让学生初步学会综合运用大学三年来所学的有关嵌入式系统方面的专业知识，设计完成一个小规模的课题。通过此过程增强学生应用知识能力、综合设计能力、独立分析和解决问题的科研工作能力，培养学生树立良好的团结协作的科研工作作风。实验台针对本科计算机专业的嵌入式系统课程教学特点，结合嵌入式系统基本理论，使学生对嵌入式系统的原理，方法和特性有更加深刻的理解，进一步提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。
四、功能、特色优势
本实验台是基于智能手机和平板电脑所采用的主流处理器构建的多核嵌入式实验台，采用三星Exynos 4412 四核高速ARM Cortex-A9处理器+FPGA +Arduino(ARM Cortex-M 系列高性能单片机)的架构，是一款基于开源软件和开源硬件思想构建的嵌入式教学实验箱，不但能够满足目前物联网、传感网、嵌入式软件和硬件设计的教学实验要求，还能够用于智能手机、平板电脑、物联网系统、及其它智能终端的开发需求。
五、应用、推广情况
作为课程教学仪器已经开始小范围组织学生试用，以期获得更多的实验经验，预计在明年或者后年正式进入实验课堂。
作品名称：多功能嵌入式实验开发平台
完成单位：哈尔滨工程大学
