LabsLand là mạng lưới toàn cầu các phòng thí nghiệm thật có sẵn trực tuyến. Học viên (ở trường phổ thông, đại học và nền tảng học tập suốt đời) có thể truy cập phòng thí nghiệm thật qua Internet bằng máy tính xách tay, máy tính bảng hoặc điện thoại.

Các phòng thí nghiệm hoặc là thời gian thực (Arduino, FPGA...) đặt tại nhiều trường đại học khác nhau trên khắp thế giới. Trong một số lĩnh vực (Vật lý, Sinh học, Hóa học), đó là Phòng thí nghiệm Siêu đồng thời LabsLand, vì vậy trường đại học đã ghi lại mọi tổ hợp thao tác có thể thực hiện trong phòng thí nghiệm (có trường hợp hàng nghìn tổ hợp) và cung cấp chúng theo cách tương tác.

Trong mọi trường hợp, phòng thí nghiệm luôn là thật (không phải mô phỏng) và có sẵn trên Web (bạn không cần mua phần cứng, xử lý vận chuyển, v.v.).

Xem cách một phiên người dùng điển hình hoạt động trong video sau:

Với phòng thí nghiệm này, bạn có thể lập trình bo mạch Arduino Uno thật. Nó cũng bao gồm một số thiết bị ngoại vi đầu vào và đầu ra, tương tự như những thiết bị thường có trong bộ khởi động Arduino. 

Những thiết bị ngoại vi đó bao gồm đèn LED, công tắc, nút bấm, màn hình OLED, động cơ servo, v.v.

Với phòng thí nghiệm này, bạn có thể lập trình bo mạch Arduino Uno thật. Nó cũng bao gồm một số thiết bị ngoại vi đầu vào và đầu ra, tương tự như những thiết bị thường có trong bộ khởi động Arduino. 

Những thiết bị ngoại vi đó bao gồm đèn LED, công tắc, nút bấm, màn hình OLED, động cơ servo, v.v.

Phòng thí nghiệm Arduino Robot cho phép bạn thực hiện các thí nghiệm với một robot thật. Xác định logic của robot thông qua việc lập trình trực tiếp Arduino, sau đó tải chương trình của bạn lên robot để quan sát robot hoạt động qua webcam. Bạn có thể khiến robot của mình tránh các bức tường, thi đấu trong các cuộc đua dò vạch hoặc bất kỳ loại bài tập nào khác. Nếu bạn thích sử dụng ngôn ngữ lập trình trực quan giống Scratch, hãy thử phòng thí nghiệm robot trực quan arduino!

Phòng thí nghiệm Arduino Robot cho phép bạn thực hiện các thí nghiệm với một robot thật. Xác định logic của robot thông qua ngôn ngữ dựa trên khối (Blockly), sau đó tải chương trình của bạn lên robot để quan sát robot hoạt động qua webcam. Bạn có thể khiến robot của mình tránh các bức tường, thi đấu trong các cuộc đua dò vạch hoặc bất kỳ loại bài tập nào khác. Nếu bạn muốn học cách sử dụng mã, bạn có thể sử dụng phiên bản lập trình bằng mã. 

Sử dụng IDE trực tuyến để lập trình bộ vi điều khiển ATmega328p của ATMEL bằng ngôn ngữ hợp ngữ. ATmega328p được sử dụng trong Arduino UNO, trên thực tế đây là bo mạch mà bạn có thể lập trình. Nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau được gắn vào, bao gồm đèn LED, chiết áp và động cơ servo, cùng nhiều thiết bị khác.

Phần cứng được chia sẻ với phòng thí nghiệm Arduino Board, vì vậy các hoạt động có thể thực hiện được trong phòng thí nghiệm đó cũng có thể thực hiện được ở đây. Ngoài ra, có thể kết hợp mã nguồn C với hợp ngữ. Đương nhiên, phiên bản phòng thí nghiệm này, hướng tới hợp ngữ, sử dụng phức tạp hơn so với các phiên bản khác của phòng thí nghiệm Arduino và nó hướng tới các khóa học về bộ vi xử lý, kiến trúc máy tính và hợp ngữ.

Phòng thí nghiệm này sẽ cho phép bạn học điện tử số cơ bản.

Bạn sẽ có thể thiết kế Hệ thống tổ hợp bằng cách thiết kế và điền vào bảng chân trị, sử dụng đại số Boolean, tạo bản đồ Karnaugh–Veitch (KV hoặc VK) và thử các hệ thống mà bạn tạo trong phần cứng thật được truy cập từ xa (Intel FPGA).

Tóm tắt

Phòng thí nghiệm Bộ thực hành số được thiết kế dành cho những sinh viên bắt đầu với logic số, bảng chân trị và đại số Boole.

Trong hoạt động này, học sinh sẽ thấy một Intel FPGA triển khai một loạt các bảng chân trị đơn giản. Học sinh có thể tương tác với các thiết bị FPGA để thay đổi đầu vào của hệ thống thông qua các công tắc và quan sát đầu ra thông qua đèn LED. Thách thức là xác định toán tử logic nào mà FPGA triển khai trong từng trường hợp (ví dụ: AND, NAND...).

 

Thông tin chi tiết

Hoạt động này được thiết kế tương đối đơn giản và dễ hiểu nhưng đồng thời gây hứng thú cho học sinh. Nó được thiết kế theo phong cách giống như trò chơi và dựa trên phần cứng thực (FPGA). Nhờ đó, hoạt động này không chỉ hữu ích để giới thiệu và làm quen với logic số mà còn cho phép sinh viên bắt đầu nhận thấy những ứng dụng trong tương lai của kiến thức đó, đồng thời bước đầu làm quen với các thiết bị FPGA cùng loại được sử dụng trong công nghiệp.

Tương tác với các thiết bị FPGA không làm tăng thêm độ phức tạp vì sinh viên không cần lập trình cho chúng; các thiết bị này đã triển khai sẵn logic hộp đen (đó chính là mục đích của hoạt động).

Phòng thí nghiệm ban đầu dựa trên một hoạt động mà Tập đoàn Intel thường xuyên tiến hành trong các cuộc hội thảo của mình, cả thực hành và từ xa, sử dụng Intel DE1-SoC, Intel DE2-115 hoặc các loại FPGA khác.

Tóm tắt

Để thử nghiệm với các mạch tương tự. Thông qua công cụ này, bạn sẽ có quyền truy cập vào phòng thí nghiệm điện tử của riêng mình. Sử dụng giao diện tương tác của nó, bạn có thể sử dụng bảng mạch cắm thử để kết nối các bộ phận và dây dẫn. Bạn cũng có thể kết nối và cấu hình bộ tạo hàm và nguồn điện. Sau khi mạch được thiết kế, bạn cũng có thể thực hiện các phép đo bằng đồng hồ vạn năng hoặc máy hiện sóng. Mạch được lắp ráp và phép đo được thực hiện trên thiết bị thật: đây không phải là mô phỏng. Hệ thống dựa trên rơ-le kết nối các thành phần như bạn đã xác định, tạo ra các tín hiệu thực và số đo. Hữu ích cho các hoạt động trong lĩnh vực điện tử tương tự như định luật Ohm, định luật Kirchhoff, mô tả đặc tính linh kiện, tìm hiểu về thiết bị đo đạc, các loại mạch điện, v.v.

 

Sử dụng và Dụng cụ

Phòng thí nghiệm Điện tử LabsLand rất mạnh mẽ và dựa trên giao diện tương tác với hình thức ảo. Giống như trong phòng thí nghiệm điện tử tương tự truyền thống, sinh viên có quyền truy cập và điều khiển một loạt các thiết bị như sau: bảng mạch cắm thử, bộ tạo hàm, nguồn điện, đồng hồ vạn năng, máy hiện sóng. Họ cũng có quyền truy cập vào khay linh kiện mà họ có thể kết hợp vào mạch của mình.

Yếu tố chính là bảng mạch cắm thử. Học sinh thường bắt đầu bằng cách tạo mạch của mình ở đây. Để tạo mạch, các linh kiện sẽ được kéo từ khay (ở trên cùng của màn hình) vào bảng mạch cắm thử và chúng sẽ được kết nối bằng dây, có thể truy cập được thông qua thanh công cụ trên cùng bên phải. Giao diện rất tương tác, cho phép bạn thêm, di chuyển và loại bỏ linh kiện và dây một cách tự do.

Hệ thống cũng cho phép bạn tải và lưu các mạch đã được thiết kế sẵn. Tính năng này sẽ cho phép bạn sử dụng các mạch phức tạp làm điểm bắt đầu nếu hoạt động được thiết kế theo cách đó; hoặc lưu các mạch để giữ chúng hoặc gửi chúng khi kết thúc hoạt động.

Từ bảng mạch cắm thử, bạn có thể thấy một số đầu nối ở hai bên, kết nối mạch chính xác với các thiết bị còn lại. Nhãn trên các đầu nối này khá mô tả, nhưng ví dụ: các đầu nối ở phía trên bên trái, được nhóm là "Nguồn DC", trong đó ghi +5V, GND, -5V, kết nối mạch với nguồn điện.

Để quan sát và cấu hình một thiết bị, chỉ cần chọn nó từ menu dưới cùng. Ví dụ: bằng cách nhấp vào "Nguồn DC", chúng tôi truy cập nguồn điện. Chúng ta có thể thao tác trên hầu hết các bộ điều khiển của nó và điều này sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến mạch điện và các phép đo (giả sử chúng ta đã kết nối mạch chính xác).

Khi chúng ta đã thiết kế và xây dựng mạch cũng như cấu hình các thiết bị một cách chính xác, để thực hiện phép đo, chúng ta sẽ nhấn nút "Thực hiện đo" ở dưới cùng bên phải. Nếu mạch được thiết kế đúng, sau một khoảng thời gian ngắn, chúng ta sẽ thấy kết quả đo trên dụng cụ. Nếu chúng tôi đã mắc lỗi hoặc nếu mạch không thể xây dựng được vì lý do an toàn hoặc vì nó không được hỗ trợ; chúng tôi sẽ thấy một thông báo lỗi.

Khi thực hiện phép đo mạch điện, chúng ta sẽ thấy dưới giao diện hai bức ảnh thời gian thực của thiết bị tại thời điểm thực hiện phép đo. Trong khoảng thời gian trôi qua, mạch được cấu hình vật lý bằng cách sử dụng rơle. Trạng thái của nó đôi khi có thể được quan sát thông qua đèn LED chỉ báo.

 

Danh mục mạch

Đặc điểm chính của Phòng thí nghiệm Điện tử của LabsLand là nó không phải là mô phỏng: các mạch được xây dựng chân thực bằng cách sử dụng rơle, tất cả các linh kiện được tích hợp vào mạch (điện trở, điốt, tụ điện...) đều là thật và các phép đo được thực hiện bằng các thiết bị thực. Điều này làm cho nó trở thành một phòng thí nghiệm cực kỳ thực tế và mạnh mẽ, nhưng đồng thời, nó cũng có những hạn chế không thể tránh khỏi.

Để bắt đầu, phòng thí nghiệm phải hỗ trợ (kết hợp về mặt vật lý) linh kiện cụ thể sẽ được sử dụng. Bạn có thể xem linh kiện nào được tích hợp trong khay thành phần. Hơn nữa, nếu muốn sử dụng nhiều hơn một linh kiện cùng loại thì hệ thống phải có đủ số lượng. Ngoài ra, để đảm bảo an toàn, hệ thống được thiết kế không cho phép đấu nối tùy ý. Chẳng hạn, không thể xây dựng mạch gây ngắn mạch hoặc mạch vượt quá công suất được hỗ trợ bởi các bộ phận. Các mạch chưa được chứng nhận an toàn cũng không thể được chế tạo.

Vì lý do này, để có thể thiết kế các hoạt động trong lớp và sử dụng Phòng thí nghiệm Điện tử hiệu quả trong giảng dạy, chúng tôi cung cấp và khuyến nghị sử dụng Danh mục Mạch mà chúng tôi cung cấp. Danh mục mạch LabsLand liệt kê một bộ mạch lớn mà chúng tôi đảm bảo có thể được xây dựng và sử dụng một cách an toàn, đồng thời thường hữu ích trong các khóa học khác nhau mà Phòng thí nghiệm Điện tử được sử dụng.

Bằng cách thiết kế các hoạt động của lớp xung quanh các mạch từ danh mục, chúng ta sẽ tránh được vấn đề tiềm ẩn là mạch tùy ý không được hỗ trợ, do vấn đề an toàn, mức độ sẵn có của linh kiện hoặc đơn giản là vì không thể xác minh rằng mạch đó hợp lệ để xây dựng.

Bạn có thể truy cập danh mục thông qua liên kết này: https://labsland.com/pub/docs/experiments/hive/en/index.html và nó cũng được liệt kê trong phần nội dung.

Danh mục này bao gồm các phần có mạch dành cho:

• Điện trở
• Điốt
• Mạch RC
• Mạch RLC
• Bộ khuếch đại thuật toán
• Transistor

Chúng tôi liên tục mở rộng danh mục. Nếu bạn quan tâm đến một loại mạch mà bạn tin rằng có thể hữu ích, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi. Mặc dù chúng tôi không thể đảm bảo sẽ bổ sung nó nhưng chúng tôi có thể phân tích và có thể kết hợp nó trong các bản sửa đổi trong tương lai.

 

Hoạt động nội bộ

Phòng thí nghiệm Điện tử LabsLand bao gồm một số "Hive" được phân bổ ở các tổ chức khác nhau trên khắp thế giới, hoạt động như một "cụm" để cung cấp mạch và phép đo cho người dùng.

Khi thiết kế mạch, mạch không được xây dựng về mặt vật lý và các phép đo không được thực hiện cho đến khi nhấn nút Thực hiện phép đo. Tại thời điểm đó, một trong các nút phân phối được chỉ định, nút này ngay lập tức xây dựng mạch, thực hiện các phép đo cần thiết và trả về kết quả. Nút cụ thể đã thực hiện phép đo có thể được quan sát trong giao diện thông qua hai bức ảnh thời gian thực. Mỗi phép đo có thể được chuyển hướng đến một nút khác nhau: đây là lý do tại sao đôi khi bạn sẽ thấy hình ảnh và nhà cung cấp phép đo cuối cùng thường xuyên thay đổi nếu nhiều phép đo được thực hiện.

Bên trong, mỗi nút là một hộp chứa một số thiết bị và một số bo mạch do LabsLand thiết kế với rơle và các linh kiện tạo thành mạch điện. Tài liệu "Tài liệu tham khảo nút Hive" giải thích chi tiết hoạt động nội bộ của các nút, cũng như mục đích của từng loại bo mạch bên trong.

Các nút được thiết kế sao cho tổ chức lưu trữ chúng có thể thêm các mạch mới nếu muốn và tùy chỉnh chúng. Điều này cũng được nêu chi tiết trong hướng dẫn.

 

Thiết bị

Thiết bị cho phòng thí nghiệm này (tức là các nút được đề cập trước đó) đã được LabsLand thiết kế và có sẵn để bán để triển khai trong các tổ chức. Các tổ chức, bằng cách mua và triển khai thiết bị tại cơ sở của mình, sẽ thu được nhiều lợi ích khác nhau; trong số đó có khả năng tiến hành nghiên cứu bằng cách sử dụng chúng cũng như khả năng tạo và tùy chỉnh các mạch điện.

Để biết thông tin về cách mua phần cứng, bạn có thể truy cập trang của chúng tôi: https://labsland.com/en/hardware

 

Ứng dụng trong Giáo dục Trung học và Đại học

Phòng thí nghiệm Điện tử LabsLand là một nguồn tài nguyên giáo dục đặc biệt có giá trị cho cả giáo dục trung học và đại học.

Phòng thí nghiệm cung cấp một nền tảng tương tác và an toàn để khám phá các nguyên tắc cơ bản của điện tử tương tự. Học sinh có thể tìm hiểu về các khái niệm cơ bản, chẳng hạn như Định luật Ohm và Định luật Kirchhoff, thông qua thử nghiệm với các mạch điện thực, một điều thường bị hạn chế hoặc thậm chí nằm ngoài tầm với của các em. Họ cũng có thể có được kinh nghiệm thực hành với các dụng cụ trong phòng thí nghiệm, chẳng hạn như máy hiện sóng và đồng hồ vạn năng, những thiết bị rất cần thiết trong lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử.

Phòng thí nghiệm có thể được sử dụng để củng cố và mở rộng các khái niệm được giới thiệu trong các lớp điện tử và thử nghiệm các linh kiện phức tạp hơn, chẳng hạn như bộ khuếch đại thuật toán và bóng bán dẫn, đồng thời thiết kế các mạch riêng để phân tích và mô phỏng.

Tìm hiểu thiết kế phần cứng với FPGA thật!

Trong phòng thí nghiệm này, bạn có thể tìm hiểu cách lập trình bằng hai ngôn ngữ mô tả phần cứng: VHDL hoặc Verilog và kiểm tra mã của mình bằng một trong nhiều bo mạch có sẵn của chúng tôi. Mỗi FPGA đều có sẵn một bộ thành phần, chẳng hạn như 10 đèn LED, 6 màn hình 7 đoạn hoặc nhiều tín hiệu xung nhịp (clock). Ngoài ra, bạn sẽ có quyền truy cập vào 10 công tắc ảo và 4 nút ảo mà bạn có thể sử dụng trong thiết kế của mình và bạn sẽ thấy khi tương tác với phần cứng thực.

Bất cứ khi nào bạn tổng hợp mã, bạn sẽ được chỉ định vào một bo mạch cụ thể (chẳng hạn như Terasic DE2-115 hoặc Terasic DE1-SoC hoặc các bo mạch khác) và bạn sẽ có thể gửi mã của mình đến một trong các bo mạch có sẵn và bật và tắt công tắc hoặc nhấn các nút và xem thiết kế của bạn hoạt động như thế nào. Các bo mạch này được đặt tại nhiều trường đại học khác nhau, như bạn sẽ thấy khi sử dụng từng bo mạch.

Trong phòng thí nghiệm này, bạn không cần cài đặt bất kỳ phần mềm hoặc phần cứng nào vào máy tính, máy tính bảng hoặc điện thoại của mình.

Tìm hiểu thiết kế phần cứng với FPGA bằng Terasic DE1-SoC!

Trong phòng thí nghiệm này, bạn có thể tìm hiểu cách lập trình bằng hai ngôn ngữ mô tả phần cứng: VHDL hoặc Verilog và kiểm tra mã của mình trong Terasic DE1-SoC FPGA thực. FPGA đã có sẵn một bộ thành phần, chẳng hạn như 10 đèn LED màu đỏ, 6 màn hình 7 đoạn hoặc nhiều tín hiệu xung nhịp (clock). Ngoài ra, bạn sẽ có quyền truy cập vào 10 công tắc ảo và 4 nút ảo mà bạn có thể sử dụng trong thiết kế của mình và bạn sẽ thấy khi tương tác với phần cứng thực. Bằng cách này, bạn sẽ có thể bật và tắt công tắc hoặc nhấn nút và xem thiết kế của mình hoạt động như thế nào. Các bo mạch được đặt tại nhiều trường đại học khác nhau, như bạn sẽ thấy khi sử dụng từng bo mạch.

Trong phòng thí nghiệm này, bạn không cần cài đặt bất kỳ phần mềm hoặc phần cứng nào vào máy tính, máy tính bảng hoặc điện thoại của mình.

Tìm hiểu thiết kế phần cứng với FPGA bằng Terasic DE1-SoC!

Trong phòng thí nghiệm này, bạn có thể tìm hiểu cách lập trình bằng hai ngôn ngữ mô tả phần cứng: VHDL hoặc Verilog và kiểm tra mã của mình trong Terasic DE1-SoC FPGA thực. FPGA đã có sẵn một bộ thành phần, chẳng hạn như 10 đèn LED màu đỏ, 6 màn hình 7 đoạn hoặc nhiều tín hiệu xung nhịp (clock). Ngoài ra, bạn sẽ có quyền truy cập vào 10 công tắc ảo và 4 nút ảo mà bạn có thể sử dụng trong thiết kế của mình và bạn sẽ thấy khi tương tác với phần cứng thực. Bằng cách này, bạn sẽ có thể bật và tắt công tắc hoặc nhấn nút và xem thiết kế của mình hoạt động như thế nào. Các bo mạch được đặt tại nhiều trường đại học khác nhau, như bạn sẽ thấy khi sử dụng từng bo mạch.

Trong phòng thí nghiệm này, bạn không cần cài đặt bất kỳ phần mềm hoặc phần cứng nào vào máy tính, máy tính bảng hoặc điện thoại của mình.

Tìm hiểu thiết kế phần cứng với FPGA bằng Terasic DE2-115!

Trong phòng thí nghiệm này, bạn có thể tìm hiểu cách lập trình bằng hai ngôn ngữ mô tả phần cứng: VHDL hoặc Verilog và kiểm tra mã của mình trên FPGA Terasic DE2-115 thực. FPGA đã có sẵn một bộ linh kiện như 18 đèn LED đỏ, 9 đèn LED xanh lục, 8 màn hình 7 đoạn, nhiều tín hiệu xung nhịp (clock). Ngoài ra, bạn sẽ có quyền truy cập vào 18 công tắc ảo và 4 nút ảo mà bạn có thể sử dụng trong thiết kế của mình và bạn sẽ thấy khi tương tác với phần cứng thực. Bằng cách này, bạn sẽ có thể bật và tắt công tắc hoặc nhấn nút và xem thiết kế của mình hoạt động như thế nào. Các bo mạch được đặt tại nhiều trường đại học khác nhau, như bạn sẽ thấy khi sử dụng từng bo mạch.

Trong phòng thí nghiệm này, bạn không cần cài đặt bất kỳ phần mềm hoặc phần cứng nào vào máy tính, máy tính bảng hoặc điện thoại của mình.

Tóm tắt

Phòng thí nghiệm STM32 cho phép người dùng lập trình và điều khiển bo mạch ST Nucleo WB55RG từ xa. Trong phiên bản phòng thí nghiệm này, nó được lập trình bằng IDE trực tuyến C/C++ hoàn toàn dựa trên web. Nó bao gồm nhiều thiết bị ngoại vi đầu vào và đầu ra khác nhau, chẳng hạn như công tắc, nút bấm, chiết áp và cảm biến, cũng như màn hình LCD và động cơ servo. Phòng thí nghiệm có thể được sử dụng để nghiên cứu các chế độ tiêu thụ điện năng thấp. Nó phù hợp để sử dụng trong các khóa học về hệ thống nhúng, lập trình vi điều khiển, Internet vạn vật (IoT), v.v.

 

Phần cứng và thiết bị ngoại vi trong phòng thí nghiệm

Phòng thí nghiệm từ xa STM32 của LabsLand cho phép người dùng lập trình và điều khiển bo mạch ST Nucleo WB55RG cũng như nhiều thiết bị ngoại vi đầu vào và đầu ra khác nhau, chẳng hạn như đèn LED, đèn LED RGB, công tắc, màn hình OLED và động cơ servo. Phòng thí nghiệm cũng hỗ trợ một loạt các chế độ năng lượng thấp, bao gồm Ngủ, Chạy năng lượng thấp, Ngủ năng lượng thấp, Dừng 0, Dừng 1, Dừng 2, Chờ và Tắt máy. Các chế độ này có thể được sử dụng để nghiên cứu tác động của mức tiêu thụ năng lượng đến hiệu suất và chức năng của bo mạch STM32.

 

IDE trực tuyến

Phòng thí nghiệm này được sử dụng thông qua Môi trường phát triển tích hợp (IDE) trực tuyến để lập trình bo mạch STM32 bằng C/C++. IDE này do LabsLand phát triển, hoàn toàn dựa trên web và dễ sử dụng, phù hợp và hiệu quả cho mục đích giáo dục. Với IDE trực tuyến, học sinh có thể viết, biên dịch và tải mã lên bo mạch STM32 từ bất kỳ máy tính nào có kết nối internet. IDE trực tuyến cũng bao gồm nhiều tính năng và công cụ.

 

Mã khởi đầu

Trong quy trình làm việc truyền thống, sinh viên sử dụng phòng thí nghiệm từ xa STM32 của LabsLand có thể bắt đầu bằng cách sử dụng STM32CubeMX để tạo một dự án cơ bản tương thích với phần cứng và dự án của họ. Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình này, LabsLand đã tạo trước một dự án như vậy và cung cấp dự án đó cho người dùng làm điểm khởi đầu. Dự án này được thiết kế để tương thích trực tiếp với phần cứng và đóng vai trò là điểm khởi đầu chung tốt cho mục đích giáo dục.

Phòng thí nghiệm từ xa STM32 dựa nội bộ vào dự án mẫu này, người dùng có thể tải xuống dự án này để kiểm tra cách cấu hình nó. Người dùng muốn sửa đổi mẫu hoặc tạo dự án của riêng họ bằng STM32CubeMX có thể làm như vậy. Trong trường hợp này, họ có thể thích sử dụng phiên bản thay thế của phòng thí nghiệm không bao gồm IDE trực tuyến. Phiên bản thay thế đó cho phép người dùng lập trình bo mạch STM32 bằng cách sử dụng chuỗi công cụ tiêu chuẩn của nhà cung cấp hoặc công nghiệp và tải tệp được biên dịch nhị phân lên phòng thí nghiệm.

 

Khóa học & Ứng dụng

Phòng thí nghiệm từ xa STM32 của LabsLand là một nền tảng linh hoạt có thể áp dụng cho nhiều khóa học, bao gồm:

• Giới thiệu về vi điều khiển
• Internet vạn vật (IoT)
• Điện toán năng lượng thấp
• Giao tiếp cảm biến
• Hệ thống nhúng
• Kiến trúc máy tính

Các khóa học này có thể liên quan đến việc lập trình bo mạch STM32, giao tiếp với các cảm biến và thiết bị ngoại vi khác nhau cũng như nghiên cứu các nguyên tắc của hệ thống dựa trên vi điều khiển và IoT. Phòng thí nghiệm từ xa STM32 cung cấp các công cụ phần cứng và phần mềm cần thiết để học tập và thử nghiệm thực hành trong các lĩnh vực này.

 

Các phiên bản khác của phòng thí nghiệm này

Trong phiên bản này của phòng thí nghiệm, người dùng lập trình bo mạch bằng IDE C/C++ trực tuyến của LabsLand, một IDE dễ sử dụng với phương pháp học tập đơn giản được thiết kế cho mục đích giáo dục.

Đã có sẵn phiên bản thay thế của phòng thí nghiệm ("STM32 Nucleo - Không có IDE") được thiết kế để sử dụng với bất kỳ chuỗi công cụ nào, bao gồm chuỗi công cụ tiêu chuẩn ngành, IDE ngoại tuyến hoặc IDE trực tuyến chính thức như Mbed. Trong phiên bản thay thế này, người dùng tải lên các tệp nhị phân được biên dịch trực tiếp để lập trình bo mạch.

 

Dự án REMOCLEC

Việc phát triển phòng thí nghiệm này được thực hiện như một phần của dự án REMOCLEC. Liên minh REMOCLEC, do LabsLand đứng đầu, còn có sự tham gia của Đại học Deusto và Plegma Labs. REMOCLEC nhận tài trợ từ dự án Smart4All của châu Âu trong khuôn khổ chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 của Liên minh Châu Âu.

Tóm tắt

Phòng thí nghiệm STM32 cho phép người dùng lập trình và điều khiển bo mạch ST Nucleo WB55RG từ xa. Trong phiên bản phòng thí nghiệm này, người dùng có thể tải lên tệp nhị phân đã biên dịch để lập trình vào bo mạch, nhờ đó họ có thể sử dụng bất kỳ loại chuỗi công cụ nào, bao gồm cả các công cụ ngoại tuyến tiêu chuẩn công nghiệp. Phòng thí nghiệm bao gồm nhiều thiết bị ngoại vi đầu vào và đầu ra khác nhau, chẳng hạn như công tắc, nút, chiết áp và cảm biến, cũng như màn hình LCD và mô tơ servo. Nó có thể được sử dụng để nghiên cứu các chế độ tiêu thụ điện năng thấp. Nó phù hợp để sử dụng trong các khóa học về hệ thống nhúng, lập trình vi điều khiển, Internet vạn vật (IoT), v.v.

 

Phần cứng và thiết bị ngoại vi trong phòng thí nghiệm

Phòng thí nghiệm từ xa STM32 của LabsLand cho phép người dùng lập trình và điều khiển bo mạch ST Nucleo WB55RG cũng như nhiều thiết bị ngoại vi đầu vào và đầu ra khác nhau, chẳng hạn như đèn LED, đèn LED RGB, công tắc, màn hình OLED và động cơ servo. Phòng thí nghiệm cũng hỗ trợ một loạt các chế độ năng lượng thấp, bao gồm Ngủ, Chạy năng lượng thấp, Ngủ năng lượng thấp, Dừng 0, Dừng 1, Dừng 2, Chờ và Tắt máy. Các chế độ này có thể được sử dụng để nghiên cứu tác động của mức tiêu thụ năng lượng đến hiệu suất và chức năng của bo mạch STM32.

 

Tải lên tệp nhị phân

Phiên bản này của phòng thí nghiệm STM32 cho phép người dùng tải lên các tệp nhị phân đã biên dịch để lập trình vào bo mạch. Nhiều định dạng cụ thể khác nhau được hỗ trợ, bao gồm .bin, .axf, .hex hoặc .elf. Tất cả các chuỗi công cụ và IDE STM32 sẽ tạo ra một trong các định dạng này, vì vậy phòng thí nghiệm tương thích với mọi loại quy trình công việc.

Học sinh có thể tận dụng bất kỳ công cụ truyền thống nào (ví dụ: STM32CubeMX) hoặc IDE và chuỗi công cụ dựa trên máy tính để bàn (Keil, STM32CubeIDE, Eclipse với chuỗi công cụ GCC-ARM, v.v.).

 

Sắp xếp phần cứng và mẫu bắt đầu

Học viên có thể thoải mái sử dụng STM32CubeMXProgrammer. Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình này, LabsLand đã tạo trước một dự án như vậy và cung cấp dự án đó cho người dùng làm điểm khởi đầu. Dự án này được thiết kế để tương thích trực tiếp với phần cứng và đóng vai trò là điểm khởi đầu chung tốt. Nó có thể được sửa đổi một cách tự do.

Ngoài ra còn có nhiều hướng dẫn và thông số kỹ thuật mô tả cách kết nối phần cứng từ xa, do đó, sinh viên có thể sử dụng thông tin đó để xây dựng cấu hình STM32CubeMX của riêng mình từ đầu.

 

Khóa học & Ứng dụng

Phòng thí nghiệm từ xa STM32 của LabsLand là một nền tảng linh hoạt có thể áp dụng cho nhiều khóa học, bao gồm:

• Giới thiệu về vi điều khiển
• Internet vạn vật (IoT)
• Điện toán năng lượng thấp
• Giao tiếp cảm biến
• Hệ thống nhúng
• Kiến trúc máy tính

Các khóa học này có thể liên quan đến việc lập trình bo mạch STM32, giao tiếp với các cảm biến và thiết bị ngoại vi khác nhau cũng như nghiên cứu các nguyên tắc của hệ thống dựa trên vi điều khiển và IoT. Phòng thí nghiệm từ xa STM32 cung cấp các công cụ phần cứng và phần mềm cần thiết để học tập và thử nghiệm thực hành trong các lĩnh vực này.

 

Các phiên bản khác của phòng thí nghiệm này

Trong phiên bản phòng thí nghiệm này ("STM32 Nucleo - Không có IDE") sinh viên tải lên tệp nhị phân đã biên dịch, do đó, phiên bản này được thiết kế để sử dụng với bất kỳ chuỗi công cụ nào, bao gồm chuỗi công cụ tiêu chuẩn ngành, IDE ngoại tuyến hoặc IDE trực tuyến chính thức như của Mbed. 

Có một phiên bản thay thế của phòng thí nghiệm trong đó người dùng lập trình bo mạch bằng IDE C/C++ trực tuyến của LabsLand, một IDE dễ sử dụng với phương pháp học tập đơn giản được thiết kế cho mục đích giáo dục. Mặc dù kém mạnh mẽ hơn phiên bản này nhưng IDE trực tuyến cho phép sinh viên bắt đầu trong vài giây và mà không cần cài đặt bất kỳ phần mềm nào trên thiết bị của họ. Vì vậy nó thích hợp cho các hoạt động giới thiệu.

 

Dự án REMOCLEC

Việc phát triển phòng thí nghiệm này được thực hiện như một phần của dự án REMOCLEC. Liên minh REMOCLEC, do LabsLand đứng đầu, còn có sự tham gia của Đại học Deusto và Plegma Labs. REMOCLEC nhận tài trợ từ dự án Smart4All của châu Âu trong khuôn khổ chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 của Liên minh Châu Âu.

Tóm tắt

Phòng thí nghiệm này cung cấp cho sinh viên quyền truy cập từ xa vào bo mạch Terasic DE1-SoC thực chạy Máy tính FPGAcademy DE1-SoC với hệ thống Nios V. Dòng bit FPGA được LabsLand cố định nên sinh viên tập trung xây dựng hoặc tải lên các chương trình ELF cho bộ xử lý lõi mềm Nios V RISC-V và quan sát kết quả trên bo mạch thật.

Cách sử dụng phòng thí nghiệm

• Nios V cho DE1-SoC: tải lên chương trình ELF hiện có và chạy nó trên hệ thống Nios V cố định.
• Nios V C IDE cho DE1-SoC: viết mã C trong CodeIDE, biên dịch tệp ELF cho Nios V và tải nó lên bo mạch.
• IDE hợp ngữ Nios V cho DE1-SoC: viết mã hợp ngữ RISC-V trong CodeIDE, biên dịch tệp ELF cho Nios V và tải nó lên bo mạch.

Phù hợp cho các khóa học và hoạt động

Phòng thí nghiệm này hữu ích cho các hoạt động giới thiệu và trung cấp trong các hệ thống nhúng, hợp ngữ RISC-V, C nhúng, I/O ánh xạ bộ nhớ, lập trình GPIO, đầu ra JTAG UART và quy trình làm việc của bộ xử lý lõi mềm trên phần cứng FPGA. Các bài tập điển hình bao gồm in thông báo qua JTAG UART, đọc công tắc đầu vào, điều khiển đèn LED, so sánh cách triển khai C và hợp ngữ cũng như tải lên các tệp nhị phân ELF do người hướng dẫn cung cấp.

Phần cứng và hệ thống cố định

Mục tiêu vật lý là bo mạch Terasic DE1-SoC với Intel/Altera Cyclone V SoC FPGA. LabsLand lập trình bo mạch bằng Máy tính FPGAcademy DE1-SoC với dòng bit Nios V trước khi tải ELF của sinh viên. Trong MVP này, sinh viên không thay đổi cấu hình logic FPGA hoặc tải lên SOF tùy chỉnh từ các mục này; họ chạy chương trình trên hệ thống Nios V được cung cấp.

Ánh xạ công tắc và đèn LED

Các điều khiển trên màn hình được dán nhãn từ NSW0 đến NSW9. Đây là các công tắc logic Nios V được ánh xạ tới đường dẫn đầu vào GPIO/JP1 được sử dụng bởi hệ thống FPGAcademy cố định. Các chương trình khởi đầu và minh họa ánh xạ NSW0..NSW9 sang LEDR0..LEDR9, để học sinh có thể xác minh chương trình của mình bằng camera quan sát bo mạch thật. Việc đặt tên NSW là có chủ ý vì hệ thống Nios V này sử dụng ánh xạ điều khiển từ xa khác với nhãn công tắc ở chế độ HDL thông thường.

Tài liệu tham khảo

Để biết hệ thống bộ xử lý, bản đồ bộ nhớ và chi tiết I/O, hãy xem tài liệu tham khảo FPGAcademy DE1-SoC Computer with Nios V. Bảng tài liệu phòng thí nghiệm cũng liên kết tài liệu tham khảo này từ bên trong mỗi phiên.