Nios II PIO与详解与双向操作注意点.docVIP

. . HYPERLINK /kongtiao/archive/2011/06/06/2073357.html Nios II PIO的说明与双向操作注意点 　　最近想使用Nios II里的并口PIO口进行双向操作，即需要输出的时候设置为输出方向，需要输入的时候设置为输入方向。在这期间，因为没认真仔细阅读参考文档，走了一点点的弯路。下面就简单的介绍下并行输入/输出PIO。 PIO核概述 　　具有Avalon接口的并行输入/输出(parallel input/output - PIO)核，在Avalon存储器映射（Avalon Memory-Mapped Avalon-MM）从端口和通用I/O端口之间提供了一个存储器映射接口。I/O端口既可以连接片上用户逻辑，也可以连接到FPGA与外设连接的I/O引脚。 ?　　PIO核提供容易的I/O访问用户逻辑或外部设备，在这种情况下“位控制”的方法是有效的。下面列举了几种应用的例子： ①控制LED、②获取开关数据、③控制显示设备、④片外设备的配置与通信，例如特定应用的标准产品（ASSP）。 功能描述 　　每个PIO核可以提供最多32个I/O端口。像微处理器这样的智能主机通过读/写寄存器映射的Avalon-MM接口控制PIO端口。在主机控制下，PIO核捕获输入端口的数据，并驱动数据到输出端口。当PIO端口直接与I/O引脚相连时，主机通过写PIO核中的控制寄存器对I/O引脚进行三态控制。图1是一个基于处理器系统使用多个PIO核的例子，其中，一个用于控制LED；一个用于捕获来自片上复位请求控制逻辑的边缘；另一个控制片外LCD显示。 在集成到SOPC Builder创建的系统时，PIO核有2种用户可见功能部件。 　　①一个存储器映射的寄存器空间有4个寄存器：data、direction、interruptmask和edgecapture。 　　②1~32个I/O端口。 　　I/O端口既可与FPGA内部逻辑相连接，也可驱动连接到片外设备的I/O引脚。寄存器通过Avalon-MM接口提供到I/O端口的接口。表1是这些寄存器的描述。在某些硬件配置中，某些不需要的寄存器不存在，读一个不存在的寄存器返回一个未定义值，而写一个不存在的寄存器无影响。 图1?使用多个PIO核的系统实例 寄存器映射 Avalon-MM主外设，例如CPU，通过4个32位寄存器控制并与PIO核通信，表9-2假定PIO核的I/O端口被配置为n位宽度。 表1 PIO核的寄存器映射 偏 移 描 述 R/W (n-1) … 2 1 0 0 Data 读访问 R 当前在PIO输入的数据值 写访问 W 驱动PIO输出的新值 1 Direction方向寄存器 (1) R/W 对于每个I/O端口独立的方向控制，0设置方向为输入；1设置方向为输出 2 Interruptmask中断屏蔽寄存器 (1) R/W 对每个输入端口IRQ允许/禁用。设置某位为1，允许相应端口的中断。 3 Edgecapture 边沿捕获寄存器 (1), (2) R/W 对每个输入端口的边沿检测。 4 outset W 指定输出端口的某位置1 5 outclear W 指定输出端口的某位清0 (1) 该寄存器是否存在取决于硬件配置，如果寄存器不存在，读寄存器返回一个未定义的值，写寄存器无影响。 (2) 写任何值到Edgecapture，会清0所有位。 数据寄存器 读从Data寄存器返回的呈现在输入端口的值。如果PIO核硬件被配置为output-only（只输出）模式，读data寄存器将返回一个未定义的值。 写data寄存器将存储值到寄存器中以驱动输出端口。如果PIO核硬件被配置为input-only（只输入）模式，写data寄存器无影响。如果PIO核硬件被配置为双向模式，则仅当在direction（方向）寄存器中相应的位被置1（输出）时，被寄存的值才会出现在输出端口上。 方向寄存器 direction（方向）寄存器控制每个PIO端口的数据方向，假定端口是双向的，当位n在方向寄存器中被置1时，端口n在data（数据）寄存器的相应位驱动输出值。 仅当PIO核硬件被配置为双向模式时，direction寄存器才存在。模式（输入、输出或双向）在系统创建时指定，并且在运行时不能修改。在输入或输出模式中，direction寄存器不存在，在这种情况下，读direction返回一个未定义的值，写direction无影响。 在复位后，方向寄存器的所有位都是0，所以所有双向I/O端口都被配置为输入。如果那些PIO端口被连接到FPGA器件的引脚，则这些引脚保持高阻状态。在双向模式，为了改变PIO端口的方向，要重新编程direction寄存器。 中断屏蔽寄存器 设置interruptm