NiosII硬件开发.ppt

* 在NiosII系统中，担任系统互联任务的是Avalon－MM架构，AValonMM具有交换互联和从机仲裁的优点。与传统的系统总线相比，能够支持多个主设备同时进行操作。 传统的多主设备系统中，由于采用总线的架构，多个主设备往往要竞争同一个总线，只有获得总线之后，才可以进行外设的访问。 而在AvalonMM架构中，由于FPGA内部丰富的互联资源，各个主从设备之间实际实现了点到点的互联。多主设备可以同时进行操作，只要它们不在同一总线周期中访问同一从设备。 而当不同主设备试图同时访问同一从设备时，在从设备端提供了仲裁逻辑，来决定哪一个主设备可以优先获得访问。 由于CPU的版本不同，在其上运行的乘法运算的效率是不同的。 例如， Nios II Economic版本，实际上没有硬件乘法支持，需要使用GNUPro数学库来实现乘法运算，大约需要几百个时钟周期 对于Nios II Standard版本和Fast版本，它们都有硬件乘法支持，一般由芯片内的DSP模块实现，其乘法运算的效率分别为3个时钟周期和1个时钟周期。 该表给出了NiosII的不同版本以及它们分别在不同FPGA芯片上实现的性能参考数据。 如Fmax和DMIPS，这里， FMax是基于在片内存储器上运行得到的结果， 一般情况下，在比较两种硬件平台的性能时，使用DMIPS和Fmax的比值，数值越大性能越好。 Avalon MM接口实现的是系统互连。系统外设分为主设备和从设备。不管是主设备，还是从设备，都只需要满足Avalon MM接口规范。对于用户而言，只需要关心要设计的主设备或从设备本身，而不需要关心其他任何的主设备或从设备的详细接口信息。 SOPCBuilder工具将自动生成Avalon MM互联逻辑，支持系统中主从设备之间的任意操作。 Avalon MM系统互连将自动处理： 地址译码，数据复用，从端仲裁，中断互联，地址对齐等系统互联的细节。 在新版本7.1中，Avalon互联架构扩展成两种标准，一是Avalon存储器映射接口，以前被称为“Avalon交换架构”，现在称为Avalon－MM接口。 另一种是Avalon流接口，称为Avalon ST接口。Avalon ST是单向的点对点的连接，专门为DSP处理而设计，适用于流向比较单一，结构比较清晰，但要求高带宽，低延时的场合。在7.1版本之后，用户可以在SOPC系统中自动实现这两种不同的接口。 这是Avalon-MM结构图， Avalon MM不是三态总线，而是基于数据选择器的交叉互联结构。它的优点是：特别适合在FPGA上实现，便于时序分析，避免了总线瓶颈，多个主设备可以同时访问不同从设备。当不同主设备试图同时访问同一从设备时，Avalon MM将自动在从设备端进行仲裁。 一个完整的主从设备之间的数据传输，分为从主设备到Avalon互联架构的主传输，和由Avalon互联架构再到从设备的从传输两个部分组成。 主设备，是能够启动传输的外设 如果开发主设备，只需要了解与主端口、主传输相关的内容。 用户在实现时，只需要使用足够的端口信号以支持他所需要的传输类型。例如，对于主设备， waitrequest是主设备端口必须实现的信号。如果开发一个只读的主设备，就没有必要包括write和writedata等信号。 *