NiosII嵌入式应用系统的设计流程

FPGA\SOPC嵌入式应用系统设计方法

嵌入式系统与应用

讲授：伍宗富

《嵌入式系统》课程教学

讲授：伍宗富湖南文理学院电气与信息工程学院2010年9月25日星期六

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讲授：伍宗富

第八讲 NiosII嵌入式应用系统的设计流程教学目的：使学生会用Quartus II和Nios II IDE软件进行NiosII嵌入式应用系统的设计。

教学重点：通过实例讲解NiosII嵌入式系统的设计方法。教学难点： NiosII嵌入式应用系统的设计步骤。教学方法：讲授法、计算机辅助法。课时计划：2学时使用教材：SOPC技术与应用.江国强主要参考文献:[1]田耘等.无线通信FPGA设计[M].北京：电子工业出版社[2]孟宪元等.FPGA嵌入式系统设计教程[M].北京：电子工业出版社[3]徐光辉等.基于FPGA的嵌入式开发与应用[M].北京：电子工业出版社[4]沈文斌.嵌入式硬件系统设计与开发实例详解[M].北京：电子工业出版社[5]周立功等.SOPC嵌入式系统基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社[6]王彦等.基于FPGA的工程设计与应用[M].西安：西安电子工业出版社[7]周润景等.基于QuartusII的FPGA/CPLD数字系统设计实例[M].北京：电子工业出版社[8]

编著.北京：机械工业出版社

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课题： NiosII嵌入式应用系统的设计流程一、 NiosII嵌入式系统的硬件设计流程二、 NiosII嵌入式系统的软件设计流程三、 NiosII嵌入式系统中IP核的添加

四、课堂小结五、作业

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一、NiosII嵌入式系统的硬件设计流程nios ii_c

下面以“两个LED交替闪烁”的设计为例进行NiosII嵌入式系统的设计流程讲解。ins t

c lk res et_n out_port_f rom_the_pio_0[1..0]

1.新建SOPC设计项目(1)建立一个文件夹，作为保存设计文件的工程目录. (2)建立设计项目名，执行Quartus II中“File”->“New Project Wizard”,器件选“Cyclone II EP2C20Q240C8”。 (3)建立SOPC系统，执行“Tools” ->“SOPC Builder…”->“New system” (设定语言选VHDL)。

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一、NiosII嵌入式系统的硬件设计流程1.新建SOPC设计项目 2.加入NiosII系统组件 (1)加入Nios CPU CORE.执行“Nios II Processor…”,添加一个Nios II/e(经济型CPU)

经济型

标准型

快速型

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一、NiosII嵌入式系统的硬件设计流程1.新建SOPC设计项目 2.加入NiosII系统组件(2)加入RAM(32bit/8KB)、PIO(output)组件.

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一、NiosII嵌入式系统的硬件设计流程3.生成NiosII系统(1)系统自动分配基地址、自动分配中断地址

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一、NiosII嵌入式系统的硬件设计流程3.生成NiosII系统(2)系统生成设置与命令执行

系统提示“SUCCES: SYSTEM GENERATION COMPLETED”表示生成正确。

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一、NiosII嵌入式系统的硬件设计流程“两个LED交替闪烁”的NiosII嵌入式硬件系统设计

4.在Quartus工程中添加Nios系统假设设计的嵌入式系统工作时钟为50MHz,现输入时钟为25MHz。故需从Quartus的megafunctions的IO库中添加一个锁相环(PLL)。锁相环altpll:fin=25MHz, fco= 50MHz,倍频系数为2。altpll0 niosii_cclkINPUT VCC

inclk0

inclk0 f requency: 25.000 MHz Operation Mode: Normal Clk Ratio Ph (dg) DC (%) c0 2/1 0.00 50.00

c0

PIN_154

clk reset_n out_port_from_the_pio_0[1..0]instOUTPUT

led[1..0]

inst1

PIN_6 PIN_7

Cy clone II

reset

INPUT VCC

PIN_116

5.器件选择、引脚锁定、编译下载至Flash配置芯片(EPCS1),在FPGA芯片中建立硬件系统。

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一、NiosII嵌入式系统的硬件设计流程“两个LED交替闪烁”的NiosII嵌入式硬件系统设计

5.器件选择、引脚锁定、编译下载至Flash配置芯片(EPCS4),在FPGA芯片中建立硬件系统。

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二、NiosII嵌入式系统的软件设计流程“两个LED交替闪烁”的Nios IDE软件设计

1.新建软件工程

(1)运行Nios IDE,执行Nios IDE中的“File”->New ->Project ->Nios II C/C++ Application (2)在新建对话框中设定工程文件名字，选择已建立的 Nios II (CPU)系统文件nios_c.ptf,并选择工程模板。

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二、NiosII嵌入式系统的软件设计流程“两个LED交替闪烁”的Nios IDE软件设计

2.程序编写(或根据模板修改)#include"system.h"#include"alt_types.h" int main (void){ alt_u8 led= 0x2; alt_u8表示无符号8位数，在alt_types.h中定义 volatile int i; while (1){ for(i=0;i<200000;i++);循环延时 led= 0x1; *(unsigned int *)PIO_0_BASE= led;表示控制led的PIO基地址 for(i=0;i<200000;i++); led= 0x2; *(unsigned int *)PIO_0_BASE= led;} return 0;}

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二、NiosII嵌入式系统的软件设计流程3.编译工程“两个LED交替闪烁”的Nios IDE软件设计 (1)编译设置(使编译编译出更高效、占用空间更小的代码)①工程属性设置：鼠标右击，选择快捷菜单的“Properties”。在对话框中选C/C++Build->Tool Setting -> Nios II Compiler-> General,在“Optimization Level”中选择“Optimze size(-Os)。

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二、NiosII嵌入式系统的软件设计流程3.编译工程“两个LED交替闪烁”的Nios IDE软件设计 (1)编译设置(使编译编译出更高效、占用空间更小的代码)②

工程系统库属性设置：鼠标右击，选择快捷菜单的“Properties”。在对话框中选C/C++Build->Tool Setting -> Nios II Compiler-> General,在“Optimization Level”中选择“Optimze size(-Os)。在对话框中选择“System Libray”;将“Max file descriptors:”改为4;清除(不选)“Clean exit”,“Link with profiling library”;复选“Reduced device drivers”和“Small C library”

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二、NiosII嵌入式系统的软件设计流程3.编译工程“两个LED交替闪烁”的Nios IDE软件设计 (2)编译选择工程：鼠标右击，选择快捷菜单的“Build Project”

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