1、ELECTRONICSQUALITYELECTRONICS QUALITY基于国产 HXS 32 DSP 芯片的实验实训教学平台设计姜春庚，徐建东（佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯154007）摘 要：软件产业和集成电路产业是国家相对重视的新兴产业，是发展国民经济和社会信息化的重要根基。近几年，在国家一系列的战略和政策的支持下，并结合行业的努力，我国的软件产业和集成电路产业迅速发展了起来。为了在利用新技术的过程中检验其可行性，中科昊芯公司研制了HXS 32 DSP芯片。针对该HXS 32 DSP芯片进行了二次开发。希望这次对芯片的二次开发，会成为吹响中国芯片行业的冲锋号，引导十年甚至
2、百年以后的芯片产业的快速发展，加快中国在科技之路上前进的步伐。关键词：国产；HXS 32 DSP芯片；二次开发；教学平台；系统设计；硬件设计；软件设计；使用文档中国分类号：TP 311.521文献标识码：A文章编号：1003-0107（2023）02-0048-04doi:10.3969/j.issn.1003-0107.2023.02.010Design of Experimental and Practical Teaching Platform Based onDomestic HXS 32 DSP ChipJIANG Chungeng，XU Jiandong（College of In
3、formation Electronic Technology，Jiamusi University，Jiamusi 154007，China）Abstract：The software industry and integrated circuit industry are the emerging industries that the country attachesgreat importance to，and are the important foundation for the development of national economy and social informat
4、iza-tion.In recent years，with the support of a series of national strategies and policies，and combined with the efforts ofthe industry，Chinas software industry and integrated circuit industry have developed rapidly.In order to test its feasi-bility in the process of using the new technology，Zhongke
5、Haoxin has developed the HXS 32 DSP chip.The sec-ondary development of the HXS 32 DSP chip is carried out.It is hoped that the secondary development of the chip willbecome the vanguard of Chinas chip industry，lead the rapid development of the chip industry ten or even one hun-dred years later，and ac
6、celerate the pace of Chinas progress one the road of science and technology.Keywords：domestic；HXS 32 DSP chip；secondary development；system design；hardware design；softwaredesign；usage document基金项目：黑龙江省教育厅大学生创新创业基金项目基于国产HXS32DSP芯片实验实训教学平台设计（s202210222002）资助。收稿日期：2022-10-11修回日期：2022-11-24作者简介：姜春庚（2002）
7、，男，黑龙江大庆人，佳木斯大学信息电子技术学院本科生，研究方向为信息电子技术。通讯作者：徐建东（1978），男，黑龙江宾县人，佳木斯大学信息电子技术学院讲师，硕士，从事图像处理、模式识别的教学与研究工作。482023.02ELECTRONICS QUALITY0引言芯片产业是整个信息产业的核心部件和基石，也是国家信息安全的最后一道屏障，芯片高度依赖进口使得整个国家的安全受到了严重的威胁。因此，近年来国家出台了一系列鼓励扶持政策，为芯片行业建立了优良而又独特的政策环境，促进芯片行业自主创新与二次开发，改善并摆脱依赖别国的窘境，进一步提升标准体系对产业生态系统的整体支撑和引领作用。1研究目的及意义
8、软件产业和集成电路产业是国家相对重视的新兴产业之一，是发展国民经济和社会信息化的重要根基。最近几年，在国家一系列战略和政策的支持下，通过努力，我国的软件和集成电路产业迅速发展起来。制定和实施若干政策、持续改进激励措施和明确政策方向对于优化工业发展环境起到了至关重要的作用，对于提高科技创新能力，提高产业发展质量和水平具有重要的意义。我国软件产业和集成电路产业企业正面临着良好的发展机遇。根据国务院公布的最新数据，2019年中国芯片自给率为30%，2020年 提高到40%，2025年将提高到70%。在提出上述目标的同时，中国也将促进国产芯片的发展付诸实践。2020年8月，国家有关部门出台多项政策，推
9、动新时期集成电路产业和软件产业的高质量发展。在这项政策中，减税和其他激励措施占了大部分内容。例如：运营期超过15年，集成电路线路宽度小于28 nm（含28 nm）的制造商将免征企业所得税长达10年。为了进一步地促进软件产业和集成电路产业的发展，中国制定并实施了一系列的指导方针。中国软件产业和集成电路产业发展规划 出台以来，中国软件产业和集成电路产业规模迅速扩大，技术水平显著提高，推进了国家现代化和信息化建设。但与国际先进水平相比，我国软件和集成电路产业存在发展基础薄弱、科技创新能力薄弱和自主企业发展能力薄弱等许多问题。因此，我们不仅要提高科技发展水平，还要完善产业链。为了进一步地优化软件和集成
10、电路产业的发展环境，提高产业的质量和发展水平，笔者所在学校和中科昊芯进行了多次交流合作。据中科昊芯介绍，该公司将加快相关国产DSP芯片的产业化进程。芯片对于全世界所有国家来说都是一项非常重要的技术，几乎所有科技产品都必须使用芯片。由于芯片供应链的大部分由美国控制，我国对芯片技术的研发非常“饥渴”。我们希望尽快开发出属于自己的芯片，使我国人民切实体会到芯片为人类带来的便利。芯片产业是整个信息产业的核心组成部分和国家发展的基础，同时也是国家信息安全的最后一道“守护层”。由于我国进口芯片远远多于自产芯片，这也使整个国家的安全受到严重威胁。因此，最近几年，国家发布了一系列激励和支持芯片产业的政策，以为
11、芯片产业创造良好的政治环境，促进芯片产业的自主创新和研发，摆脱芯片产业对其他国家的依赖。本文以国内DSP芯片为基础，结合高校和企业进行二次开发，支持推动芯片国产化。2产品设计2.1 项目研究内容与目标2.1.1研究目标我们将研发一款用于学生实验和教师教学使用的基于国产芯片的实验实训教学平台1。针对各大高校与喜爱数字芯片的电子爱好者研发一块用于学生做实验和教师教学使用的基于中科昊芯芯片的开发版，帮助提高国产芯片的竞争力，使国产芯片能够走向大众的视野。2.1.2研究内容a）测试软件功能可以对工程进行创建，编写与下载程序。使用中科昊芯自主研发设计的HaawKing IDE软件进行编程和调试。b）对外
12、围电路进行验证用现有开发板连接杜邦线，对我们需要做的功能模块进行验证，确保它可以正常并且稳定地实现功能。c）对开发板整体功能进行测试在完成开发板之后，对整体功能进行测试，确保整个开发板功能正常。d）对开发板外观承受能力进行测试防止物品在受到挤压、碰撞之后发生损坏。产品设计与开发Product Design and Development49ELECTRONICSQUALITYELECTRONICS QUALITYe）设计开发板的开发程序与教学视频构建一系列的开发视频2，方便学生可以快速地入手这块学习板。2.2技术路线2.2.1系统设计本设计是以国产HXS 32 DSP芯片为核心的模块化设计，首
13、先是硬件电路的设计主要是根据外围电路的通讯3和时序要求进行了设计。对不同的设备进行模块化布局。合理地安排PCB组件的焊接和布线，准确地调整传感器的放置位置，确保硬件系统的正常运行。其次，软件设计采用模块化编程4方法，解决了模块多、复杂的问题。团队成员共享项目，由项目团队负责人执行组合调试。这种方法有利于程序结构的划分，提高程序的可读性和可移植性。最后，还有录制的文件和讲座视频。2.2.2硬件设计除了电源模块的设计之外，主要是围绕芯片扩展外设，最主要的是音频处理、AD/DA模块和电机控制模块。为了更好地学习这两个模块设计了LED模块、蜂鸣器模块、按键模块、EEPROM模块和数码管模块先进行简单的
14、控制，还有就是通信模块的设计，除了具有工业控制常用的RS485模块、RS 232和CAN通信模块外，还设计了Wi-Fi5蓝牙模块6，同时设计了人机交互最常用的液晶显示模块7，其硬件设计总体电路图如图1所示。2.2.3软件设计进行打样板调试硬件，需要先了解每个模块的通讯逻辑设计每个模块的测试例程，设计硬件调试设计程序检查硬件是否有错误。如果有错误，则修改硬件，再次打样板。当硬件测试完成都没有错误后，再进行教学软件程序的设计，主要是设计各个模块的参考例程和整板测试程序。2.2.4使用文档与教学视频设计首先，总结各个外围模块所需的软硬件数据8，使学习者能够进行系统的独立设计；然后，编写芯片编程环境的
15、构建和调试说明文件、嵌入式开发环境9的使用说明、芯片设计方案等相关文件。最后，为了学习者快速学习和观看，使用国产DSP，利用视频录制方便学习。3结束语中国在国际市场上过于依赖微芯片产业，这给我国社会经济的安全稳定运行带来了许多不确定性。同时，也给中国现代军事和国防建设带来了诸多风险。在所有类型的芯片中，CPU和控制芯片在中国的进口规模中排名第二，也是我国最依赖的芯片。在这种背景下，开发出具有自主知识产权的DSP芯片，实现关键连接的自主控制，是非常必要和紧迫的。这就是我们决定对国产芯片进行二次开发的原因所在。国产芯片的二次开发和使用可以逐步地提高国产芯片的全球渗透率。国产芯片的开发和完善，可以极
16、大地促进学生对国产芯片的发展和利用，提高学生的实践能力，提高学生的创新能力，提高教师的综合素质和能力。其可以提高学生和教师对国产芯片的关注度和认可度。因此，国产芯片的发展前景十分广阔。市场研究表明，现在市场上没有具有自主知识产权的DSP学习板。因此，我们与中科昊芯公司合作。中科昊芯公司在学校实验室进行教学和培训，以提高学生的综合技能。此外，对于芯片的二次开发，为了便于国产HXS 32 DSP芯片的开发，我们得到了公司相关技术人员的技术支持。战略规划依赖于技术的成熟。我们将通过加强知识产权保护措施，加大科技研发力量，与中科昊芯合作以规避技术风险。我们研发的芯片产品完全国产，不受国外限制，可以用于国内任何与之有关的研发项图1 HXS 32 DSP芯片实验实训教学平台设计平面图502023.02ELECTRONICS QUALITY目。我们希望这次的芯片研发，会成为吹响中国芯片行业的冲锋号，引导10年或者百年以后的芯片产业的快速发展，加快中国在科技之路上的步伐。参考文献：1罗明璋，尹志豪，李修权，等.基于单片机的传感器实验 教 学 平 台 设 计J.长 江 大 学 学 报（自 然 版），20
