第2节 软件开发流程.docx

6.2.1 Nios II程序的构成 每个Nios II程序包括一个应用工程，可选的库工程和一个板支持包工程。用户将Nios II程序编译成一个能在Nios II处理上运行的可执行和连接的格式（Executable And Linked Format File .elf）的文件。 应用工程 Nios II C/C+ 应用工程包括组成一个可执行的.elf文件的源代码的集合。一个典型的应用的特征是一个源文件包含main ()主函数。应用工程包括libraries和BSP中被调用的函数的源代码。 库工程 库工程是一个库文件(.a)中的源代码的集合。库文件中通常包含可重用的，通用的函数，这些函数可被多个应用工程所共享。比如，数学函数库。库工程没有main ()函数。 BSP工程 Nios II BSP工程是包含特定系统支持代码的特殊的库。BSP为SOPC Builder系统的处理器提供定制的软件运行环境。Nios II EDS提供相应的工具可以修改设置以控制BSP的行为。Nios II IDE和Nios II IDE 开发流程文档中使用system library 来指代BSP。 BSP包括如下的组成部分： 硬件抽象层 (HAL) Newlib C 标准库 设备驱动 可选的软件包 可选的实时操作系统 (RTOS) 硬件抽象层 (HAL) HAL提供一个非线程的，类UNIX的C/C+ 运行环境。HAL可以提供通用的I/O设备，允许用户newlib C 标准库的函数编程来访问硬件，如printf ()。使用HAL可以最小化（或消除）通过直接访问硬件的寄存器来控制外设和与外设通信。 Newlib C 标准库 Newlib是为了嵌入式系统的应用，而对C的标准库进行精简的开源实现。包括一些常用的函数的集合，如printf()、malloc()和open()等。 设备驱动 每个设备驱动管理一个硬件设备。HAL为SOPC Builder系统中的每一个需要驱动程序的设备实例化一个驱动程序。在Nios II 软件开发环境中，设备驱动具有如下的属性： 一个设备驱动是和一个特定的SOPC Builder设备相关联的。 驱动程序可能有一些设置可以影响驱动程序的编译，这些设置包含在BSP的设置中。 可选的选件包 软件包是用户可以选择加入到BSP工程中，提供附加的功能的源代码。比如Nios II 版本的Nich Stack TCP/IP协议栈。Nios II IDE和Nios II IDE设计流程文档使用软件组件来指代软件包。 在Nios II软件开发环境中，软件包具有如下的典型特性： A软件包和特定的硬件没有关联 软件包有一些设置会影响它的编译，这些设置.包含在BSP的设置中。 在Nios II软件开发环境中，软件包和库工程是不同的，软件包是BSP工程的一部分，不是一个单独的库工程。 可选的实时操作系统(RTOS) Nios II EDS包含第三方的mC/OS-II 实时操作系统，用户可以选择加入到BSP中。mC/OS-II基于HAL，实现了一个简单的、well documented调度程序。用户可以修改设置，这些设置也是包含在BSP设置中。其它的操作系统可从第三方的软件厂商获得。. 6.2.2 Nios II IDE软件开发步骤采用Nios II IDE开发流程，用户使用Nios II IDE图形用户界面来创建、修改、编译、运行和调试Nios II程序。IDE创建和管理用户的makefile。如果用户对编译进程和工程设置干预比较少，而且不需要定制的脚本，采用这种流程比较好。 Nios II IDE是基于流行的Eclipse IDE框架以及Eclipse C/C+ 开发工具 (CDT) 插件。Nios II IDE在后台运行其它的工具，对用户屏蔽了底层工具的细节，提供了一个统一的开发环境。 借助工程的创建和配置向导，Nios II IDE使用起来很容易，尤其是对Nios II 的初学者帮助很大。Altera公司提供了Windows和Linux操作系统的Nios II IDE。 下面以电子钟的软件开发为例来介绍软件开发的过程。 1. 新建IDE管理的工程 Nios II IDE提供了新工程的向导，指导用户创建IDE管理的工程。启动Nios II IDE，出现Nios II C/C+的窗口。首先创建Nios II C/C+应用程序，在File菜单中选择newNios II C/C+ Application，启动创建Nios II C/C+ 应用工程的向导。 为新的Nios II工程命名：这里Nios II的工程名为digi_clock。 选择目标硬件：选择电子钟的硬件的系统的PTF文件，IDE根据该文件来建立系统库。 选择新工程的模板：这里选择为Blank Project。 在该窗口中，用户可以选择是创建一个新的系统库，或是利用已有的系统库，缺省的配置是新建一个系统库。如在图中直接点击Finish，则选择新建一个系统库。 在上图中点击Finish之后，Nios II IDE创建新的工程，IDE也创建了系统库工程 *_syslib。这些工程出现在IDE工作台的Nios II C/C+ 工程视图中。digi_clock为C/C+工程，digi_clock_syslibSOPC为系统库工程。 建立C的源文件，首先选中digi_clock工程，然后单击右键，在弹出菜单选择NewSource File，用户也可以在选择File菜单New Source File。 进行如上的操作会出现下图的窗口提示用户输入源程序的文件名，本例取名为digi_clock.c，注意一定要加上后缀名，点击Finish完成。用户采用同样的步骤来建立头文件，最后选择Head File即可，将头文件命名为digi_clock.h 2. 编译工程和管理工程 对源程序和头文件编辑完成之后，对工程进行编译，编译的方法，是右键单击digi_clock工程，然后在弹出菜单中选择Build Project，如下图，或者选择Project菜单Build Project。编译成功后，在工程下面会出现一个Binaries的目录，其中有一个可执行的文件digi_clock.elf。编译中出现的错误和警告，IDE会在窗口给出，用户根据系统提供的信息进行修改。 在菜单中，用户还可以对工程一些重要的选项进行设置。有如下的一些设置： Properties主要是管理工程和硬件以及其它工程的关联。 System Library Properties管理硬件的特定的设置，比如通信设备，存储器的分配。 Run As管理程序是在硬件上运行，还是在指令仿真器环境下运行。 Debug As管理是在硬件上调试程序，还是在指令仿真器环境下。 Properties设置 在上图中点击Properties出现下图的窗口，该窗口的为Info页，显示的该工程的一些信息，不用设置，还有其它的页也无须设置，这里重点介绍C/C+Build页，C/C+ Indexer页。 在上图中点击C/C+ Build，出现下图所示的窗口，在该窗口中，用户关心的选项有Configuration下拉列表框、Tool Settings选项卡。Configuration下拉列表框选择编译工程时采用调试模式（Debug）还是发布（Release）模式。不同的模式对应不同的编译器设置，优化级别和调试级别都可能不同，用户也可以自己来设置编译器的优化级别和调试级别，如下图中的Tools Settings页中的Nios II Compiler的General栏。选用Release模式能很大程度减小程序空间并提高程序的执行性能。 在上图中点击C/C+ Indexer，出现如下图所示的窗口，在该窗口中，用户在Available Indexers下拉列表框中，可以选择可用的检索器，这里有三个选项，第一个选项是不使用In