实验一 实验设备与开发环境的熟悉

1、实验设备与开发环境的熟悉 实验目的 实验设备 实验原理 实验内容实验设备与开发环境的熟悉 实验目的 了解基于FPGA的数字系统开发流程与开发工具 掌握 Quartus II 的使用方法 了解嵌入式Linux系统及其开发环境 掌握建立嵌入式Linux开发环境的基本方法和流程实验设备与开发环境的熟悉 实验设备 硬件：PC机、博创PXA270-DVP实验箱、博创FPGA扩展板 软件： Altera Quartus II、Red Hat Linux 、GNU跨平台开发工具链实验原理 认识实验设备 基于FPGA的数字系统开发流程与开发工具 嵌入式Linux系统及其开发环境 Altera Quartus

2、II的使用方法 基于实验平台搭建嵌入式Linux设备驱动程序及应用开发环境博创PXA270-DVP实验箱博创FPGA扩展板硬件特性 处理器：Intel公司PXA270，基于xscale（ARMV5TE）核的SOC 存储设备： 64MB SDRAM 64MB Nand Flash 16MB Nor Flash 外设：串口，Ethernet，Audio，SD卡，IDE，CF卡，AD/DA,USB，红外，蓝牙，LCD，触摸屏，PS2 keyboard mouse, 17键数字键盘,SPI，I2C，RTC，GPIO FPGA模块：核心芯片为EP1K30QC208，逻辑门数3万门，板载3个LED，4路拨

3、码开关，有110个扩展I/O资源软件特性 系统引导程序： blob 操作系统内核： Linux kernel（2.6.9） 文件系统： RAMDISK YAFFS 图形用户界面： Qt/E基于FPGA的数字系统开发流程常用EDA开发工具 功能仿真工具 Model Tech ModelSim Sysnopsys VCS Cadence NC-Verilog/NC-VHDL 综合工具 Synplicity Synplify/Synplify Pro 多功能开发工具 Altera Quartus II XILINX ISE 嵌入式Linux系统 Linux系统是包含内核、系统工具、完整的开发环境和大

4、量应用程序的一种类UNIX操作系统 嵌入式Linux系统是基于Linux内核的嵌入式系统 Linux内核（官方版本或经过特别裁剪） 各种为了在嵌入式系统中使用而裁减过的应用程序嵌入式Linux系统开发环境 开发模式 开发工具 调试手段嵌入式Linux系统开发模式 主机/目标板开发模式与交叉编译 目标板的软硬件资源有限，没有足够的资源运行开发工具和调试工具 主机上运行开发工具和调试工具，下载到目标板上运行或调试 在PC（通常为x86架构）上编译针对其他种类的处理器的代码（如ARM），这样生成的二进制代码只能在目标机上执行嵌入式Linux系统开发工具 ARM处理器通用开发环境 ADS RVDS G

5、NU跨平台开发工具链 binutils（操作二进制目标文件的工具，例如GNU汇编器as和链接器ld） gcc（GNU编译器，支持C和C+） glibc包（由许多链接库组成，例如C链接库）嵌入式Linux系统调试手段 在目标程序中设计打印语句以期在运行过程中输出反馈信息（通过串口回显到宿主机或存储到log文件中） 宿主机运行调试软件，通过目标板上的驻留监控软件（Resident Monitors）控制目标板处理器访问各种资源（寄存器、存储器等）并执行指令 宿主机运行调试软件，通过片上调试器（OCD）控制目标板处理器访问各种资源（寄存器、存储器等）并执行指令 在线仿真（ICE）本实验开发环境 基于

6、FPGA的数字系统开发环境 Altera Quartus II 嵌入式Linux开发环境 主机/目标板连接方式 串口（显示程序输出信息） 网络接口（NFS数据传输） GNU跨平台开发工具链 程序在运行过程中输出反馈信息实验内容1. 连接实验设备2. 使用Altera Quartus II3. 构建主机（宿主）操作系统4. 构建GNU跨平台开发工具链5. 交叉开发hellokernel模块6. 加载模块7. 查询内核模块加载情况8. 卸载模块PC与实验设备之间的连接 硬件连接 JTAG 串口 网线 软件连接 Altera Quartus II 超级终端 NFS服务器与客户端1.连接实验设备配置超

7、级终端设备上电2.使用Altera Quartus II 新建工程 设置工程目录和工程名 选择FPGA器件 添加并编辑VHDL源程序文件 编译 仿真 烧写3.构建主机操作系统 为了支持基于GNU跨平台开发工具链，主机操作系统必须采用下列方案之一： Windows系统+Cygwin Windows系统+虚拟机（Linux系统） Linux系统实现Windows与虚拟机（Linux）文件共享 配置IP地址，让Windows（修改其IP地址为192.168.1.11）和PC Linux（确认其IP地址为192.168.1.234）属于同一网段 配置虚拟机（Linux）Samba服务器 验证文件共享实

8、现虚拟机（Linux）与目标板文件共享 配置目标板IP地址，让目标板（将其IP地址修改192.168.1.12）和PC Linux（确认其IP地址为192.168.1.234）属于同一网段 配置虚拟机（Linux）NFS服务器 将虚拟机上的共享目录挂接到目标板mount o nolock 192.168.1234:/home/bc /mnt/nfs 验证文件共享4.构建GNU跨平台开发工具链 为了避免出现版本问题，在Red Hat Linux中已经构建了GNU跨平台开发工具链 验证GNU跨平台开发工具链是否构建成功5.交叉开发hellokernel模块 提供Makefile文件（本次实验不涉及Makefile语法）和Linux模块框架参考代码文件（hellokernel.c） 根据Linux模块代码结构，实现如下功能：a.加载模块时在实验箱的显示器上打印”Hello