《NIOS实例教程》PPT课件.ppt

1,Nios 设计实例教程,一、Nios 集成开发环境（IDE）介绍 二、Nios 嵌入式处理器系统设计过程 三、设计实例NIOS驱动字符液晶,内容概要,2,Nios集成开发环境（IDE）介绍,Nios IDE是Nios系列嵌入式处理器的基本软件开发工具，包括程序的编辑、编译、调试和下载运行。 Nios IDE使用方法和Visual C+类似。 Nios IDE为软件开发提供了4个功能： 工程管理器； 编辑器和编译器； 调试器； 闪存编程器。,3,Nios集成开发环境（IDE）介绍,（1）新工程向导 自动建立C/C+应用程序工程和系统库工程。 （2）软件工程模板 提供软件代码实例，帮助用户尽快推出可运行的系统 （3）软件组件（系统软件） Nios 运行库（或称为硬件抽象层HAL）； 轻量级IP TCP/IP库； C/OS 实时操作系统（RTOS）； Altera压缩文件系统。,1. 工程管理器,4,Nios集成开发环境（IDE）介绍,（1）文本编辑器 全功能源文件编辑器： 语法高亮显示C/C+程序代码； 全面的搜索工具； 文件管理； 快速定位及自动纠错； 内置调试功能等 （2） C/C+编译器 提供图形化用户界面； 提供按钮式流程； 自动生成一个基于特定用户配置的makefile。,2. 编辑器和编译器,5,Nios集成开发环境（IDE）介绍,（1）基本调试功能 运行控制； 调用堆栈查看； 软件断点； 反汇编代码查看； 调试信息查看； 指令集仿真器。 （2） 高级调试功能 硬件断点调试ROM或闪存中的代码； 数据触发； 指令跟踪。,3. 调试器,（3）调试信息查看 使用户可以访问本地变量、寄存器、存储器、断点以及表达式赋值函数。 （4） 连接多种目标 FPGA开发板（通过JTAG）； 指令集仿真器； 硬件逻辑仿真器。,6,Nios集成开发环境（IDE）介绍,4. 闪存编程器 闪存可用来存储FPGA配置数据和/或Nios 编程数据。 NiosIDE闪存编程器可对连接到FPGA的兼容通用闪存接口（CFI）的闪存器件、或Altera串行配置器件进行编程。,表7-3 编程到闪存中的通用内容类型,7,Nios 嵌入式处理器系统设计过程,1. 硬件设计过程 （1）创建一个Quqrtus 工程 （2）创建Nios 系统模块 启动SOPC Builder 添加CPU和外围器件 指定基地址 系统设置 生成系统模块 （3）将Nios 系统模块符号添加到BDF文件中 （4）编译Quqrtus 工程 （5）配置FPGA,8,Nios 嵌入式处理器系统设计过程,（1）启动Nios IDE； （2）建立新的软件工程，编写源程序； （3）编译工程； （4）运行程序； （5）调试程序； （6）将程序下载到开发板上的Flash中。,2. 软件设计过程,9,设计实例NIOS驱动字符液晶,一、设计要求与软硬件规划 二、硬件部分设计 三、软件部分设计,内容概要,10,设计实例NIOS驱动字符液晶,一、设计要求与软硬件规划,本节介绍NIOS驱动字符液晶的软、硬件方案设计以及具体的软件实现。 1. 系统功能 在NIOS系统上控制LCD显示任意字符； 2. 硬件系统组成规划 本系统需使用的外围器件包括： 1）LCD：电子钟显示屏幕； 2）SRAM存储器：程序运行时将其导入SRAM； 3）EPCS Serial Flash Controller 。,11,设计实例NIOS驱动字符液晶,2. 硬件系统组成规划（续） 在SOPC Builder中建立系统要添加的模块包括： 1） Nios 32bits CPU 2）按键PIO; 3）LCD Display ； 4）外部RAM接口； 5）重新配置请求PIO； 6）JTAG UART Interface； 7）EPCS Serial Flash Controller。,12,端口定义表,设计实例NIOS驱动字符液晶,13,设计实例NIOS驱动字符液晶,端口定义表（续）,14,设计实例NIOS驱动字符液晶,二、硬件部分设计,1）创建一个Quartus工程 （1）启动Quartus （2）创建工程quartus_nios2_project 建立一个工程，取名为quartus_nios2_project.qpf，选择元件为Cyclone库的EP2C8Q208； 新建设计文件quartus_nios2_project.bdf,最简单的方法是沿用Nios IDE已给示例的硬件设计！,15,打开已有的设计sram_11.bdf,设计实例NIOS驱动字符液晶,16,重点掌握！,2）创建Nios 系统模块 （1）启动SOPC Builder, 在Quartus 中执行“ToolsSOPC Builder”命令，则出现Create New System设置向导； 在“System Name”栏中输入系统名称first_nios2_system； 点击OK按钮，弹出Altera SOPC Builder主窗口； 在Clock-clk中输入50。,设计实例NIOS驱动字符液晶,17,需从SOPC Builder的元件池中选择以下元件加入到当前系统中： Nios 32bit CPU、 JTAG UART 接口、LCD Display、外部RAM接口。 添加Nios 32bit CPU 在模块池的Avalon Module下选择 Nios Processor-Altera Corporation； 点击Add，出现设置向导（默认名为cpu_0）； 在Nios Core页中选择Nios /S，在Caches & Tightly coupled Memoris页中选择Instuctions Caches为4 Kbytes，在JTAG Debug Module页中选择Level 1； 点击Finish返回主窗口，将cpu_0重命名为cpu。,（2）添加CPU和外围器件,设计实例NIOS驱动字符液晶,18,1 添加Nios 32bit CPU,设计实例NIOS驱动字符液晶,19,在模块池中选择Communication-JTAG UART，点击Add，会出现JTAG UART-jtag uart_0的设置向导；,保持系统默认的选项，点击Finish，返回主窗口； 将jtag uart_0重命名为jtag_uart。,2 添加JTAG UART Interface,设计实例NIOS驱动字符液晶,20,根据开发板类型在元件池中选择EPCS Serial Flash，点击Add，会出现下面页面；,3 epcs_flash_controller接口,保持系统默认的选项，点击Finish，返回主窗口；,设计实例NIOS驱动字符液晶,21,根据开发板类型在元件池中选择相应的SRAM，在本例中选择UNVERSITY-MEMORRY-SRAM/SSRAMController，点击Add，会出现SRAM设置向导；,4 添加外部RAM接口,在Configuration栏中，确定存储器为DE1； 其余保持系统默认的选项，点击Finish，返回主窗口；,设计实例NIOS驱动字符液晶,22,设计实例NIOS驱动字符液晶,根据开发板类型在元件池中选择相应的LCD，在本例中选择Character，点击Add，会出现下面页面；,5 LCD接口,其余保持系统默认的选项，点击Finish，返回主窗口；,23,设计实例NIOS驱动字符液晶,最终的Nios 系统模块配置,24,设计实例NIOS驱动字符液晶,（3）指定基地址,25,设计实例NIOS驱动字符液晶,（5）生成Nios 系统模块, 选择System Gerneration标签页；, 在System Gerneration中选中HDL选项；如果安装了ModelSim软件并需要仿真此设计，可以选择Simulation选项；, 点击Generate，则生成系统模块，成功则显示“SUCCESS:SYSTEM generation was successful”； 点击Exit退出SOPC Builder。,26,设计实例NIOS驱动字符液晶,3）将Nios 系统模块的符号添加到BDF文件中 在生成过程中，SOPC Builder会生成Nios 系统模块的符号(Symbol)，可以将该符号像添加其它Quartus符号一样添加到当前项目的BDF文件quartus_nios2_project.bdf中。,（1）双击BDF文件空白处，出现Symbol对话框，选择Project-first_nios2_system；,27,设计实例NIOS驱动字符液晶,（2）点击OK按钮，将其添加到BDF文件中； （3）将first_nio2_system模块与输入输出引脚相连，指定目标器件，并进行引脚锁定，完成系统的硬件设计； （4）保存BDF文件。,28,设计实例NIOS驱动字符液晶,4）编译Quartus 的工程设计文件 在Quartus 中执行“Processing-Start Compilation”命令，进行全编译。,5）配置FPGA 在Quartus 中执行“Tools-Programmer”命令，将quartus_nios2_project.sof下载到目标板上。,29,设计实例NIOS驱动字符液晶,三、软件部分设计,1. 创建一个Nios IDE 工程 （1）启动Nios IDE 5.0 既可以在“开始所有程序Altera”中启动，也可以直接在SOPC Builder 的System Generation标签页中单击“Run Nios IDE”按钮来启动。 则弹出如下对话框，提示用户选择一个工作空间来存储所有的工程，选择系统默认的目录即可 。,30,设计实例NIOS驱动字符液晶,（2）建立新的软件工程lcdcontroller, 执行File-New-C/C+ application命令； 在弹出的New Project对话框中，Name栏填入新建软件工程名lcdcontroller ，SOPC Builder System栏选择刚才修改的Nios 系统模块cpu_0 ，CPU项选择cpu，左侧的Select Project Templete域中，选择Blank Project，点击next； 在弹出的对话框中选择creat a new system named 单选钮，点击Finish,则在Quartus 的工作目录elec_timer_std下自动生成software文件夹，新创建的工程elec_timer_std会出现在C/C+工程浏览器中 ，同时会自动创建一个系统库工程_syslib。,31,设计实例NIOS驱动字符液晶,新建C/C+工程,软件工程名,用户定制的Nios 系统模块,32,设计实例NIOS驱动字符液晶,创建软件工程后的Nios IDE 工作界面,软件工程,系统库工程,33,设计实例NIOS驱动字符液晶,（1）创建头文件 在Nios IDE左侧的C/C+工程浏览器中，选择lcdcontroller ，执行“File new file”菜单命令，或点击鼠标右建，选择newhead file，在弹出的对话框中，键入basic_io.h。 （2）创建源文件 在C/C+工程浏览器中，选择lcdcontroller ，点击鼠标右建，选择newfile，在弹出的对话框中，键入test.c。,然后设计源程序，保存。,34,设计实例NIOS驱动字符液晶,在左侧的C/C+工程浏览器中，选择elec_timer_std，点击鼠标右键，在弹出菜单中选择Build Project；或执行“Project Build All”菜单命令。 编译完成后会在Task浏览器中显示警告和错误信息。,3. 编译工程,如果编译出现错误，则根据提示信息改正程序错误或工程设置，重新编译，直到无任何错误为止。,35,设计实例NIOS驱动字符液晶,Nios IDE提供三种运行平台，分别为Nios Hardware、 Nios Instruction Set Simulator和Nios ModelSim；这里选择Nios Hardware作为平台。 步骤： 执行Run-Run命令，弹出Run对话框； 在左边的Configration栏双击Nios Hardware ，出现运行设置对话框，在Main标签页中选择工程名为elec_timer_std，在Target Connection标签页中