現代微機中早已沒有了早期PC機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），但在教學和實驗中就不應僅僅圍繞這些早期的離散器件來進行，而是應該把它們作為微機SOC整體中的一個部分來認識和討論；

◆ 與上世紀80年代的電子技術水平*不同，現在已進入了電子設計自動化的時代，不僅諸如8255、8237、8254這樣的接口器件可以利用EDA技術進行自主設計，即使是CPU這樣的大規模芯片，乃至整個SOC微機系統，用戶也同樣能自主構建。所有這些也應該在教學內容和實驗中有所反應，因為這些內容將使學生深化對微機原理和接口器件的認識。

◆ 對于這門課程，現在仍然沿襲早期的孤立和被動地認知微機原理和學習接口技術的教學方法。所謂孤立，就是不與其他的學科，如計算機組成、嵌入式系統、EDA技術、SOC技術等，有任何相關性，即無法與其他學科體系進行有機融合；所謂被動，就是只是單向地學會使用一些現成的接口器件和接口技術，而無法主動地自主設計新的接口器件和給出新的接口技術。這勢必*地限制了學生的視野，約束了他們的創新意識。這一切都必須在這門課程中引入全新的內容加以改變。

一、模塊化微機原理與接口技術實驗與SOC設計綜合開發系統

SOC片上系統8088完成的實驗：

◇ 8255可編程I/O核的構建，硬件實驗，以及8088 CPU與8255接口的硬件構建及軟件設計實驗，和相關接口實驗；

◇ 8253定時器核的構建，硬件實驗，以及8088 CPU與8253接口的硬件構建及軟件設計實驗，和相關接口實驗；

◇ 8237 DMA核的構建，硬件實驗，以及8088 CPU與8237接口的硬件構建及軟件設計實驗，和相關接口實驗；

◇ 8259中斷控制核的構建，硬件實驗，以及8088 CPU與8259接口的硬件構建及軟件設計實驗，和相關接口實驗；

◇ 8250 UART串行通信核的構建，硬件實驗，以及8088 CPU與8250接口的硬件構建及軟件設計實驗，和相關接口實驗；

◇ 8088與所有IP核構建綜合系統的硬件實驗以及軟件實驗：多首歌曲演奏設計實驗；

◇ 8088與所有IP核構建綜合系統的硬件實驗以及軟件實驗：GPS應用設計實驗；

◇ 8086與所有IP核構建綜合系統的硬件實驗以及軟件實驗，BIOS ROM建立，MS-DOS操作系統啟動；

◇ 8086與所有IP核構建綜合系統的硬件實驗以及軟件實驗，VGA顯示，PS2鍵盤控制，DOS命令控制接口及WINDOWS系統及相關軟件運行；

◇ 8086與所有IP核構建綜合系統的硬件實驗以及軟件實驗，8086嵌入式系統TURBO C調試實驗。

◇ 基于8086/8088和其他所有接口模塊的自主創新實驗。

… …等等

    模塊化微機原理與接口技術SOC實驗系統KX_MCD55的結構框圖。通常，諸如微機原理與接口技術、計算機組成原理、EDA技術、單片機技術或SOPC實驗等傳統實驗平臺多數是整體結構型的，雖也可完成多種類型實驗，但由于整體結構不可變動，實驗項目和類型是預先設定和固定的，很難有自主發揮的余地，因此主要是完成一些驗證性實驗。如果學生的創新思想與創新設計與實驗系統的結構不吻合，便無法在此平臺上獲得驗證。

模塊化結構給出了的解決方案：

○ 在實驗和創新實踐中，能提供用于構建微機系統中必須的邏輯和存儲器資源，豐富到足以涵蓋微機系統任何邏輯規模的結構以及學生的創造力所及的任何形式的設計項目。

○ 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等等現成的模塊外，還提供能適應實驗者隨時根據自己的創新實驗需要，自主安排和設計新功能模塊的標準接口。

○ 從微機原理與接口技術這一課程的性質可以看出，將實驗硬件平臺定位于大規模邏輯容量的Cyclone III系列FPGA，在硬件測試，軟件調試，軟硬件聯合測試與驗證方面是十分必須的，特別是基于Quartus II平臺的強大的測試工具，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系統在除了適用于此教材中涉及的所有驗證性實驗和自主設計性實踐項目外，還能很專業地包涵諸如數字系統實驗、EDA技術實驗、VHDL/Verilog硬件描述語言應用實驗、SOPC開發和各類IP應用等。

與《微機原理與接口技術——原理、技術與SOC實現》教材配套的實驗開發與創新設計的設備是：

型號:DL07-MCD10完成以下實驗：

▲ 基于狀態機控制指令的16位CISC CPU設計與測試,包括CPU創新設計競賽實踐項目；

▲ 基于流水線架構的16位RISC 精簡指令CPU設計，與相關實驗；

▲ 基于32位Nios II嵌入式處理器和Qsys開發環境的SOPC實驗與開發；

▲ 基于Open RISC 1200系列的32位RISC處理器嵌入式SOC系統實驗與開發；

▲ 基于8088/8086 IP核的微機SOC系統，以及8253定時器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軟核構建的SOC微機系統；此FPGA內部SRAM中含BIOS啟動ROM、顯示緩存、PS2緩存等；能啟動MS-DOS操作系統和Windows操作系統，在VGA顯示器上用PS2鍵盤和鼠標完成DOS和部分Windows命令及運行各種基于命令行的傳統軟件與視窗軟件。

▲ 基于8051單片機IP核的SOC片上系統設計系列實驗。

  DL07-MCD10配置如下：

一、基本平臺

編號:A 主系統

☆此平臺多可同時插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FPGA/CPLD進行配置或編程；2、對配置器件EPCSx編程；3、訪問和編輯FPGA內部RAM；4、調試Nios2，完成SOPC設計；5、支持SignalTapII 嵌入式邏輯分析儀。

(2)USB到UART串行通信轉換：1、通過USB與FPGA串行通信，實現PC與FPGA的串行通信，且無需RS232電平轉換；2、通過USB與單片機的串行通信，實現PC與通用單片機的UART串行通信；3、通過USB

對STC等系列單片機進行直接編程開發，無需電平轉換。

☆ ByteBlasterMV編程器一個（可對isp單片機編程）。

☆ 5功能智能邏輯筆：可顯示高電平、低電平、中電平、高阻態、脈沖信號。注意有“高阻態”測試功能。

☆ 獨立的標準時鐘頻率20個。20MHZ-0.5HZ。

☆ 電源有自動保護的+5V，+12V、-12V、、+3.3V、2.5V+、1.2V。

☆ 8個LED放光二級管，8個乒乓開關，揚聲器。

☆ DDS信號輸出口及幅度、偏移調諧。