NIOS實例教程課件

1NiosⅡ設計實例教程一、NiosⅡ集成開發(fā)環(huán)境（IDE）介紹二、NiosⅡ嵌入式處理器系統(tǒng)設計過程三、設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶內(nèi)容概要2NiosⅡ集成開發(fā)環(huán)境（IDE）介紹NiosⅡIDE是NiosⅡ系列嵌入式處理器的基本軟件開發(fā)工具，包括程序的編輯、編譯、調(diào)試和下載運行。NiosⅡIDE使用方法和VisualC++類似。NiosⅡIDE為軟件開發(fā)提供了4個功能：工程管理器；編輯器和編譯器；調(diào)試器；閃存編程器。3NiosⅡ集成開發(fā)環(huán)境（IDE）介紹（1）新工程向?qū)ё詣咏/C++應用程序工程和系統(tǒng)庫工程。（2）軟件工程模板提供軟件代碼實例，幫助用戶盡快推出可運行的系統(tǒng)（3）軟件組件（系統(tǒng)軟件）NiosⅡ運行庫（或稱為硬件抽象層HAL）；輕量級IPTCP/IP庫；μC/OSⅡ?qū)崟r操作系統(tǒng)（RTOS）；Altera壓縮文件系統(tǒng)。1.工程管理器5NiosⅡ集成開發(fā)環(huán)境（IDE）介紹（1）基本調(diào)試功能運行控制；調(diào)用堆棧查看；軟件斷點；反匯編代碼查看；調(diào)試信息查看；指令集仿真器。（2）高級調(diào)試功能硬件斷點調(diào)試ROM或閃存中的代碼；數(shù)據(jù)觸發(fā)；指令跟蹤。3.調(diào)試器（3）調(diào)試信息查看使用戶可以訪問本地變量、寄存器、存儲器、斷點以及表達式賦值函數(shù)。（4）連接多種目標FPGA開發(fā)板（通過JTAG）；指令集仿真器；硬件邏輯仿真器。6NiosⅡ集成開發(fā)環(huán)境（IDE）介紹4.閃存編程器閃存可用來存儲FPGA配置數(shù)據(jù)和/或NiosⅡ編程數(shù)據(jù)。NiosⅡIDE閃存編程器可對連接到FPGA的兼容通用閃存接口（CFI）的閃存器件、或Altera串行配置器件進行編程。內(nèi)容類型說明系統(tǒng)固定軟件用于NiosⅡ處理器復位時從閃存中導入啟動程序FPGA配置數(shù)據(jù)使用配置控制器，F(xiàn)PGA能夠在上電復位時從閃存獲取配置數(shù)據(jù)任意二進制數(shù)據(jù)開發(fā)人員可以將任何二進制數(shù)據(jù)存儲到閃存內(nèi)，如圖形、音頻等表7-3編程到閃存中的通用內(nèi)容類型7NiosⅡ嵌入式處理器系統(tǒng)設計過程1.硬件設計過程（1）創(chuàng)建一個QuqrtusⅡ工程（2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊啟動SOPCBuilder添加CPU和外圍器件指定基地址系統(tǒng)設置生成系統(tǒng)模塊（3）將NiosⅡ系統(tǒng)模塊符號添加到BDF文件中（4）編譯QuqrtusⅡ工程（5）配置FPGA9設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶一、設計要求與軟硬件規(guī)劃二、硬件部分設計三、軟件部分設計內(nèi)容概要10設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶一、設計要求與軟硬件規(guī)劃本節(jié)介紹NIOS驅(qū)動字符液晶的軟、硬件方案設計以及具體的軟件實現(xiàn)。

1.系統(tǒng)功能在NIOS系統(tǒng)上控制LCD顯示任意字符；

2.硬件系統(tǒng)組成規(guī)劃本系統(tǒng)需使用的外圍器件包括：

1）LCD：電子鐘顯示屏幕；2）SRAM存儲器：程序運行時將其導入SRAM；

3）EPCSSerialFlashController。11設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶2.硬件系統(tǒng)組成規(guī)劃（續(xù)）在SOPCBuilder中建立系統(tǒng)要添加的模塊包括：

1）NiosⅡ32bitsCPU

2）按鍵PIO;3）LCDDisplay；

4）外部RAM接口；5）重新配置請求PIO；

6）JTAGUARTInterface；

7）EPCSSerialFlashController。13設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶端口定義表（續(xù)）序號名稱輸入/輸出描述10LCD_E_from_the_lcd_displayOutLCD使能信號11LCD_RW_from_the_lcd_displayOutLCD讀寫信號12LCD_RS_from_the_lcd_displayOutLCD端口尋址信號13LCD_data_to_and_from_the_lcd_display[7..0]InoutLCD數(shù)據(jù)14設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶二、硬件部分設計1）創(chuàng)建一個QuartusⅡ工程（1）啟動QuartusⅡ（2）創(chuàng)建工程quartus_nios2_project ①建立一個工程，取名為quartus_nios2_project.qpf，選擇元件為Cyclone庫的EP2C8Q208； ②新建設計文件quartus_nios2_project.bdf

最簡單的方法是沿用NiosⅡIDE已給示例的硬件設計！15打開已有的設計sram_11.bdf設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶17需從SOPCBuilder的元件池中選擇以下元件加入到當前系統(tǒng)中：NiosⅡ32bitCPU、JTAGUART接口、、LCDDisplay、外部RAM接口。

①添加NiosⅡ32bitCPU在模塊池的AvalonModule下選擇NiosⅡProcessor-AlteraCorporation；點擊Add，出現(xiàn)設置向?qū)ВJ名為cpu_0）； 在NiosⅡCore頁中選擇NiosⅡ/S，在Caches&TightlycoupledMemoris頁中選擇InstuctionsCaches為4Kbytes，在JTAGDebugModule頁中選擇Level1；點擊Finish返回主窗口，將cpu_0重命名為cpu。（2）添加CPU和外圍器件設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶181添加NiosⅡ32bitCPU設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶19

在模塊池中選擇Communication->JTAGUART，點擊Add，會出現(xiàn)JTAGUART-jtaguart_0的設置向?qū)В?/p>

保持系統(tǒng)默認的選項，點擊Finish，返回主窗口；將jtaguart_0重命名為jtag_uart。

2添加JTAGUARTInterface設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶21

根據(jù)開發(fā)板類型在元件池中選擇相應的SRAM，在本例中選擇UNVERSITY-MEMORRY-SRAM/SSRAMController，點擊Add，會出現(xiàn)SRAM設置向?qū)В?添加外部RAM接口在Configuration欄中，確定存儲器為DE1；其余保持系統(tǒng)默認的選項，點擊Finish，返回主窗口； 設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶22設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶

根據(jù)開發(fā)板類型在元件池中選擇相應的LCD，在本例中選擇Character，點擊Add，會出現(xiàn)下面頁面；5LCD接口其余保持系統(tǒng)默認的選項，點擊Finish，返回主窗口； 23設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶最終的NiosⅡ系統(tǒng)模塊配置25設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶（5）生成NiosⅡ系統(tǒng)模塊①選擇SystemGerneration標簽頁；②在SystemGerneration中選中HDL選項；如果安裝了ModelSim軟件并需要仿真此設計，可以選擇Simulation選項；③點擊Generate，則生成系統(tǒng)模塊，成功則顯示“SUCCESS:SYSTEMgenerationwassuccessful”；④

點擊Exit退出SOPCBuilder。26設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶3）將NiosⅡ系統(tǒng)模塊的符號添加到BDF文件中

在生成過程中，SOPCBuilder會生成NiosⅡ系統(tǒng)模塊的符號(Symbol)，可以將該符號像添加其它QuartusⅡ符號一樣添加到當前項目的BDF文件quartus_nios2_project.bdf中。（1）雙擊BDF文件空白處，出現(xiàn)Symbol對話框，選擇Project->first_nios2_system；27設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶（2）點擊OK按鈕，將其添加到BDF文件中；（3）將first_nio2_system模塊與輸入輸出引腳相連，指定目標器件，并進行引腳鎖定，完成系統(tǒng)的硬件設計；（4）保存BDF文件。29設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶三、軟件部分設計1.創(chuàng)建一個NiosⅡIDE工程（1）啟動NiosⅡIDE

5.0既可以在“開始>所有程序>Altera”中啟動，也可以直接在SOPCBuilder

的SystemGeneration標簽頁中單擊“RunNiosⅡIDE”按鈕來啟動。則彈出如下對話框，提示用戶選擇一個工作空間來存儲所有的工程，選擇系統(tǒng)默認的目錄即可。30設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶（2）建立新的軟件工程lcdcontroller

①執(zhí)行File->New->C/C++application命令；

②在彈出的NewProject對話框中，Name欄填入新建軟件工程名lcdcontroller，SOPCBuilderSystem欄選擇剛才修改的NiosⅡ系統(tǒng)模塊cpu_0，CPU項選擇cpu，左側(cè)的SelectProjectTemplete域中，選擇BlankProject，點擊next；

③在彈出的對話框中選擇creat

anewsystemnamed…單選鈕，點擊Finish,則在QuartusⅡ的工作目錄elec_timer_std下自動生成software文件夾，新創(chuàng)建的工程elec_timer_std會出現(xiàn)在C/C++工程瀏覽器中，同時會自動創(chuàng)建一個系統(tǒng)庫工程<軟件工程名>_syslib。31設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶新建C/C++工程軟件工程名用戶定制的NiosⅡ系統(tǒng)模塊32設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶創(chuàng)建軟件工程后的NiosⅡIDE工作界面軟件工程系統(tǒng)庫工程33設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶（1）創(chuàng)建頭文件在NiosⅡIDE左側(cè)的C/C++工程瀏覽器中，選擇lcdcontroller，執(zhí)行“File>new>file”菜單命令，或點擊鼠標右建，選擇new>headfile，在彈出的對話框中，鍵入basic_io.h。（2）創(chuàng)建源文件在C/C++工程瀏覽器中，選擇lcdcontroller

，點擊鼠標右建，選擇new>file，在彈出的對話框中，鍵入test.c。

然后設計源程序……，保存。2.建立源文件time.c和頭文件time.h34設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶在左側(cè)的C/C++工程瀏覽器中，選擇elec_timer_std，點擊鼠標右鍵，在彈出菜單中選擇BuildProject；或執(zhí)行“Project>BuildAll”菜單命令。編譯完成后會在Task瀏覽器中顯示警告和錯誤信息。3.編譯工程

如果編譯出現(xiàn)錯誤，則根據(jù)提示信息改正程序錯誤或工程設置，重新編譯，直到無任何錯誤為止。35設計實例—NIOS驅(qū)動字符液晶NiosⅡIDE提供三種運行平臺，分別為NiosⅡHardware、NiosⅡInstructionSetSimulator和NiosⅡModelSim；這里選擇NiosⅡHardware作為平臺。步驟：執(zhí)行Run->Run命令，彈出Run對話框；在左邊的Configration欄雙擊NiosⅡHardware

，出現(xiàn)運行設置對話框，在Main標簽頁中選擇工程名為elec_timer_std，在TargetConnection標簽頁中確認JTAGc