[信息与通信]SOPC_NiosII实验讲义.pdf

SOPC 技术实验讲义 使用SOPC Builder和NiosII 进行系统设计 ALTERA 公司中国大学计划部 杭州康芯电子有限公司 2005 年 8 月 目 录 实验一、建立NIOSII 嵌入式处理器硬件系统 1.1 设计模型准备 1、 准备示例文件 2、 启动QuartusII5.0 3、 选定目标器件与设定引脚锁定 4、 开始建立NiosII 嵌入式系统 1.2 加入组件 1、加入NiosII CPU Core 2、加入JTAG UART 3、加入定时器Timer 4、加入键输入I/O 口 5、加入8 发光管I/O 口 6、加入2 个7 段数码管I/O 输出口 7、加入Avalon 三态总线桥 8、加入外部Flash 9、加入系统ID 组件 10、加入EPCS Serial Flash Controller 组件 11、加入外部SRAM 组件 1.3 NiosII 系统生成前设置与系统生成 1、 地址自动分配设置 2、 复位地址和程序运行区域置 3、 系统文件生成 1.4 NiosII 硬件系统生成 1、 加入原理图模块 2、 加入锁相环 3、 编译 实验二、NIOSII 软件设计与运行流程 1、 向FPGA 下载配置文件 2、 进入集成开发环境IDE 3、 建立C 软件开发工程 4、 编译运行C 程序 5、 观察运行结果 6、 单步/跟踪调试运行 7、 运行另一个示例程序 8、 运行用户程序 实验三、加入用户自定义组件设计 1、入用户逻辑模块 2、生成和编译 3、锁定FPGA 控制电机的引脚 4、建立软件工程 5、运行和调试软件 5、加入电机测速电路 6、运行软件 实验四、加入用户自定义指令设计 实验五、FLASH 编程下载 实验五、设计DSP 处理器功能系统 附录：GW48 EDA/SOPC 系统相关表格与电路 2 实验一、建立NiosII 嵌入式处理器硬件系统 设计流程的第一步，是设计规划。需要根据系统设计要求，划分好各个软硬件模块。完整的基于NiosII 的SOPC 系统是一个软硬件复合的系统，在开发时可以分为硬件、软件两个部分。对于通常的嵌入式系统开发，往往CPU 是 不可更改的，因而外围设备的变动也受到 CPU 的限制，因而通常的嵌入式开发更多的是PCB 设计及软件开发。但 NiosII 是一个可灵活定制的CPU，它的外设是可选的IP 核或自定制逻辑，可以根据系统设计要求，通过 SOPC Builder 向导式的界面定制裁剪得当的SOPC 系统。NiosII 的开发流程分为两个大部分：硬件开发与软件开发。 NiosII 的硬件设计流程就是为了定制合适的CPU 和外设，在 SOPC Builder 和QuartusII 中完成。在这里可以灵 活定制NiosII CPU 的各个特性甚至指令，可以使用Altera 提供的大量的IP Core 来加快开发者开发NiosII 外设的速度， 提高外设的性能，也可以使用第三方的IP Core，或者使用VHDL、Verilog 来自己定制外设。完成NiosII 的硬件开发 后，SOPC Builder 可以帮助开发者生成相应的IDE 或SDK （软件开发包）。这是由于在硬件开发中的NiosII CPU 及 其外设构成的系统是自定制的，存储器、外设地址的映射等都各不相同，需要的IDE 也应是