SOPCIIepcNIOSII实验指导书(第二版).doc

NIOSII 基础实验分册 前 言 随着电子技术和计算机应用技术的深入发展以及EDA设计技术的不断完善，不仅给电子系统的设计和应用带来了新的设计思路和发展机遇，也对传统的电子系统设计手段提出了严峻的挑战。 传统的电子系统设计，是以各种不同的集成电路芯片为基础，按照功能要求要印制电路板上将不同的芯片拼连、组合，构成实现某种功能的电子系统。这样的设计方法不仅繁琐，而且设计过程中的错误和不足之处不能及早的发现；进入调试阶段后，一旦发现错误或缺陷，也不能现场更正。无疑，这将使研发时间变长，研发成本加大。能够克服上述缺点的是片上可编程系统（简称SOPC），它向传统的电子系统设计方法发起了挑战。 微电子技术、计算机应用技术的飞速发展，不仅使得电子系统的小型化、微型化进程加快，而且给电子系统设计带来了前所未有的变革。大规模的FPGA芯片的问世，为电子系统设计提供了硬件基础，几乎大多数的电子系统都可以在一片芯片上实现。ALTERA公司的QUARTUSII软件就是EDA设计的最优秀的软件之一，使用它不仅可以灵活的设计电子系统，而且还可以对设计方案进行模拟仿真，及早发现错误和缺陷。更为激动人心的是，SOPC设计是可裁剪和可配置的，尤其NIOSII CPU的构造是可以灵活配置的。 本实验指导书以ALTERA公司的NIOSII IP核为中心，通过详尽的说明让读者尽快的熟悉NIOSII的SOPC设计。 本实验指导书只适用于SOPC-NIOSII EDA/SOPC实验开发平台的系列产品。 由于时间仓促，作者水平有限，书中难免出现错误和遗漏，希望读者批评指正。 E-mail：whphtao@163.com QQ：308574616 编者 2006年11月 目 录 SOPC概述……………………………………………………………………………………………1 NIOS II实验 实验一 建立简单的NIOSII系统………………………………………………………4 实验二 建立一个带SRAM和JTAG UART的HELLO实验…………………………35 实验三 PIO外部中断按键开关实验………………………………………………………42 实验四 读取开关信号的PIO输入/输出实验…………………………………………52 实验五 基于Timer核的定时器的设计……………………………………………………56 实验六 键盘扫描与显示的设计………………………………………………………………66 实验七 串口通信实验………………………………………………………………………………72 实验八 高速AD/DA实验………………………………………………………………………82 实验九 基于IIC的 EEPROM读写实验………………………………………………89 实验十 图形点阵液晶LCD显示控制设计………………………………………………97 实验十一 PS/2键盘操作实验……………………………………………………………………106 实验十二 USB的枚举实验…………………………………………………………………………117 实验十三 以太网通迅实验………………………………………………………………………131 附表一 核心板载资源与EP2C35 I/O接口对照表………………………………………………138 附表二 EP2C35与开发平台硬件资源I/O接口对照表…………………………………………140 SOPC 概述 SOPC是system on a programmable chip的缩写，顾名思义就是把一个系统集成在单片可编程芯片中。一个最小系统应该包括中央处理单元（CPU）、随机存储器（RAM）和Flash ROM（存储代码、数据等），稍微复杂点的系统至少应该包括UART、DMA、Timer、中断管理模块以及GPIO等。 早在2002年的时候，Altera公司就基于SOC的设计思想，推出了其第一款32位RISC CPU软核——Nios，那时的Nios CPU功能简单，执行效率低下且不支持在线调试，所以并未得到很大的推广。在Nios CPU基础上，Altera公司又于2005年推出了其第二代32位RISC CPU——Nios II。与Nios CPU相比，Nios II CPU在性能方面得到了质的提升，指令执行速度快，执行效率高，且支