SOPC技术与应用实验指导.doc

《SOPC技术原理及应用》 实验指导书 适用专业: 电气、测控等 编写单位: 电气信息学院 编 写 人: 曹 林 审 核 人: 审 批 人: 批准时间: 年 月 日 目 录 前言 MagicSOPC 创新教学实验开发平台 3 实验1 PIO 输出—流水灯控制 4 实验2 PIO输出—步进电机控制 7 实验3 PIO 输入—读取开关信号 12 实验4 PIO 外部中断实验 15 前言 MagicSOPC 创新教学实验开发平台 MagicSOPC 是基于Altera Nios II SOPC 系列的专业级创新教学实验开发平台；采用 Altera 公司Cyclone II 系列150 万门的FPGA，先进的系统化、模块化设计；丰富的人机交 互方式，众多的高性能外设使得MagicSOPC 实验开发平台具有卓越的性能和无与伦比的灵 活性；是SOPC、EDA、DSP 教学实验、电子设计创新实验室、现代嵌入式系统实验室、科 研开发的上佳选择。 实验开发平台采用核心板加主板的结构，提供多种人机交互方式，多种模块外设，如： 矩阵键盘、按键、拔档开关、触摸屏输入；数码管显示、大屏幕TFT 彩色液晶显示屏；AC97 音频模块；VGA、TV、PS/2、USB、IrDA、CAN、I2C、SPI、RS232、RS485、Modem、 Ethernet、CF 卡、SD/MMC 卡、IDE 接口及高速AD/DA 模块等。开发工程师可在该实验平 台上实现EDA、SOPC、DSP 等各种设计并进行验证。核心板可灵活地用于二次开发。 与一般的实验箱不同，MagicSOPC 主板的所有外设都不需要进行跳线设置，做实验时 方便简单；此外每个外设的信号都设置了测试点，方便用户使用逻辑分析仪进行信号测量。 一切为设计为用户考虑是本开发平台的出发点。 考虑到核心板对用户的实用性，核心板除设计最小系统外，还设计有按键、LED 以及 电源插座等，用户直接/或量身定制底板使用，这样核心板可用于用户自己的设计中，亦可 用于电子设计大赛。 本章首先简单介绍本实验开发平台的功能特点，然后详细分析PowerSOPC-2C35 核心 板的硬件电路以及MagicSOPC 主机(底板)的硬件电路。读者只有熟悉实验平台的电路原理 后才能有效的有目的性的进行实验，遇到问题也能分析解决，同时也为读者以后设计自己的 硬件电路提供参考。 实验1 PIO 输出—流水灯控制 1． 实验目的 熟悉NiosII PIO 设备的访问方法。 2． 实验设备 硬件： PC 机，MagicSOPC 教学实验开发平台，MagicSOPC_Demo Nios II 系统； 软件： Nios II IDE 7.0。 3． 实验内容 使用PIO 口控制8 个LED 进行流水灯显示。 实验模板位于： 配套光盘\MagicSOPC\MagicSOPC_Software_Template\led_flow。 4． 实验预习要求 预习《SOPC 嵌入式系统基础教程》4.1 节的内容，熟悉PIO 外设的访问和控制。 5． 实验步骤 (1) 启动Nios II IDE，新建一个空白C\C++工程，并命名为led_flow。 (2) 根据提供的参考程序在led_flow 工程文件夹中新建应用程序文件led_flow.c，如程 序清单4.1 所示。 (3) 在System Library 设置页中，将程序和数据区都指定为ddr_sdram。 (4) 编译整个工程，查找语法错误。 (5) 下载硬件配置文件(MagicSOPC_Demo)到FPGA。 (6) 调试或全速运行整个程序，查看输出是否正确。 6． 实验参考程序 PIO 输出控制实验的例程见程序清单 程序清单 流水灯实验 /******************************************************************** * 文 件 名：led_flow.c * 功 能：LED 显示控制。 * 通过PIO 直接控制8 个LED 产生流水灯效果 * 说 明： ********************************************************************/ #include system.h #include altera_avalon_pio_regs.h #include alt_types.h /****************************************************