电子工程系实验指导书_SoPC系统开发.docVIP

SoPC系统开发 实验指导书 引 言 《SoPC系统开发》是电子信息工程（嵌入式系统工程方向）必修课，是以《数字电路》，《程序设计基础（C语言）》和《数字系统设计》为先导课程，为后续课程的实施，以及参加工作或者继续深造奠定基础的课程，也是一门实践性很强的课程。 通过这门课程的学习，使学生熟练掌握SoPC系统开发的基本理论和基本方法；掌握SoPC系统开发的实践方法，获得实践技能的基本训练；培养学生分析问题和解决问题的能力，深化和扩展对课程内容的理解。 本门课程理论内容包括：SoPC设计绪论，SoPC硬件设计流程，SoPC软件设计流程，相关EDA工具，NiosⅡ体系结构，Avalon总线规范等。实践内容包括：片上最小系统、片外SDRAM、PIO输出—LED、PIO输入—中断、Interval Timer和基于SoPC的USB画笔设计与实现等。 本实验指导书旨在对《SoPC系统开发》课程的实验进行规范，内容包括：实验目的和要求、设备或环境、实验原理、实验内容等。学生可遵照本实验指导书内容完成相应实验并提交实验报告。 　 设备与工具 这章主要介绍本实验指导书中会用到的硬件设备。 DE2-115 FPGA开发板 一、概述 DE2 系列平台一直位居于国内外 FPGA 教育开发平台的领先地位。因其拥有适应各种应用需求的丰富接口及工业等级的设计资源，成为全球 1000 所名校实验室中的首选。延续 DE2 系列开发平台之领先和成功，搭载 Cyclone IV E 芯片之 DE2-115 开发平台，不仅提供客户一个低功耗，丰富逻辑资源，大容量存储器以及 DSP 功能的选择，而且搭配了丰富的外围接口，以满足对移动视频、语音、数据接入及高品质图像的开发需求。 二、使用说明 DE2-115 开发板包括以下硬件资源： Altera Cyclone? IV 4CE115 FPGA 器件 Altera 系列配置– EPCS64 板上 USB Blaster 用于编程 ，同时支持 JTAG 模式和 AS 模式 2MB SRAM 2 片 64MB SDRAM 8MB 闪存 SD 卡插槽 4 个按钮开关 18 个滑动开关 18 个红色 LEDs 9 个绿色 LEDs 50MHz 晶振提供给时钟源 24-bit CD-品质声道 CODEC 带有线路输入, 线路输出和麦克风输入接口 VGA DAC (8-比特高速三通道 DACs) 带有 VGA 输出接口 TV 解码器 (NTSC/PAL/SECAM) 和 TV 输入接口 2 千兆以太网 PHY 带 RJ45 连接器 带有 A 类和 B 类 USB 接口的 USB 主从控制器 RS-232 收发器和 9 针连接器 PS/2 鼠标/键盘接口 IR 收发器 2 个 SMA 接头，用于外部时钟输入/输出 1 个 40-pin 扩展口，带二极管保护 1 个 HSMC 连接器 16x2 LCD 模组 该开发板使用说明请参见《DE2-115 User Manual》。 实验一：片上最小系统和片外SDRAM 一、目的和要求 1、完成基于Qsys的片上最小硬件系统设计 2、完成基于SBT的软件开发流程（Hello World!） 3、在片上最小系统基础上添加SDRAM 二、设备或环境 DE2-115 FPGA开发板 三、实验原理 利用Qsys搭建最小硬件系统（NIOS II CPU、JTAG UART、SYSTEM ID、On-Chip Memory），应用SBT创建Hello World!模板的软件工程，在DE2-115 FPGA开发板上系统软硬件能够正常运行。 四、实验内容 1、最小系统硬件设计 （1）创建Quartus工程，工程存放路径及工程名可自行定义（不要包含中文）。 Device配置如下图所示。 （2）新建顶层原理图文件（文件名与工程名一致），并保存，如下图所示。 （3）单击Tools-Qsys-Component Library-Embedded Processors-Nios II Processor，配置如下图所示。单击finish。 （4）单击Component Library-Interface Protocols-Serial-JTAG UART，配置如下图所示，单击finish。 （5）单击Component Library-Peripherals-Debug and Performance-System ID Peripheral，配置如下图所示，单击finish。 （6）单击Component Library-Memories and Memory Controllers- On-Chip- On-Chip