FPGA-核nios全面接触-IP核

1、NIOS II的 UART NIOS II的UART 与通用串口兼容,用于可以设置自己的需求通信模式,比如波特率 奇偶校验 停止位 数据位和其他控制信号主要的寄存器有: txdata,rxdata,status control divisor endof packet,串口要说的东西其实不是很多，但是其确有很多很多的位定义，比如irrdy itrdy等等发送接受传输和错误检测等控制位，这里就不一一列出了，太多了，用的东西在中看名字大概也能看出来具体见头文件i nclude"altera_avalon_uart_regs.h"下面是我曾经用过的一个通信中断程序int hand

2、le_uart_interrupts(void* context, alt_u32 id) FILE *uart_file;uart_file=fopen("/dev/uart_0","r+");if (uart_file = NULL)printf("can't open uart_device!");return 0 ;uart_bufk+=IORD_ALTERA_AVALON_UART_RXDATA(UART_0_BASE);if(uart_bufk-1='f')char search20 = "

3、;s "uart_bufk-1='0'k=0;/printf("串口%s ", uart_buf);if (cur_panel.id = 0) search0 = 'c'if (strlen(uart_buf) = 2)search2 = '0'search3 = '0'if (strlen(uart_buf) = 6)search2 = '9'search3 = '0'strcat(search, uart_buf);strcpy(sendbuf, search);f

4、close(uart_file);return 0;仔细看看上面的程序，并与头文件i nclude"altera_avalon_uart_regs.h"中所定义的可用寄存器比较一下会发现，上述写法并不可取，上述程序接受数据是字符的依次读入，其实可以在控制位和发送接受寄存器的配合下，则可以很高效的写出通信程序，而不必像上面那样显得有点笨NIOS II的 PIO NIOS II 的定时器 如果你对单片机熟悉的话,那么NIOS II的定时器会很简单的理解,并很好的应用.定时器模块是NIOS 开发工具包的一个库组件,其可用于周期脉冲发生器或看门狗定时器.记得当时参加NIOS 竞赛的

5、时候发现很多的资料不仅老,而且少,所以我这里先把一些关键寄存器说一下(想到哪,说到哪,有点乱)NIOS 定时器模块是32位的内部定时器,以下寄存器均为16位.寄存器名 status 位0 : to位,内部计时器为0时,to 位置1位1: run位,内部计时器运行时,run位置1,否则0control 位0: ito 位,如果该位置1,则当状态寄存器的to 位置1(定时器溢出),计时器发出中断请求.若其置0,则不产生中断.位1: cont 位 内部计时器为0时,计时器重载preiodl和preiodh,若cont 为1,则定时器连续计时,只有写stop位停止,若cont 为0,则重载初值后,停止

6、计时.位2: start 见名知意位3: stop 见名知意periodl 计数器低16位periodh 计数器高16位snapl 计数器捕捉寄存器(读地位状态)snaph 计数器捕捉寄存器(读高位状态)对nios中的定时器的具体功能设定可以通过SOPC中进行相应勾选若需要watch dog的话,则在SOPC中选择Timer,在Preset configration选择 watch dog关于对看门狗的具体设置,则在头文件system.h中加以修改,具体如下:#define WATCH_DOG_NAME "/dev/watch_dog"#define WATCH_DOG_T

7、YPE "altera_avalon_timer"#define WATCH_DOG_BASE 0x00001020#define WATCH_DOG_SPAN 32#define WATCH_DOG_IRQ 0#define WATCH_DOG_ALWAYS_RUN 1#define WATCH_DOG_FIXED_PERIOD 1#define WATCH_DOG_SNAPSHOT 0#define WATCH_DOG_PERIOD 1#define WATCH_DOG_PERIOD_UNITS "ms"#define WATCH_DOG_RESET

8、_OUTPUT 1#define WATCH_DOG_TIMEOUT_PULSE_OUTPUT 0#define WATCH_DOG_MULT 0.001#define WATCH_DOG_FREQ 50000000若应用为计时器的话,则关于在NIOS IDE中的具体编程,在头文件 include "altera_avalon_timer_regs.h"中定义了所有的寄存器的地址,通过IOWR IORD等指令可以很方面的进行定时器的设计/* * License Agreement * * Copyright (c) 2003 Altera Corporation, San

9、Jose, California, USA. * All rights reserved. * * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a * copy of this software and associated documentation files (the "Software"), * to deal in the Software without restriction, including without limitation * the rights to

10、 use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the * Software is furnished to do so, subject to the following conditions: * * The above copyright notice and this permission notice shall be included in * all copies or su

11、bstantial portions of the Software. * * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE * AUTHORS OR COPYRIGHT

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13、 * of California and by the laws of the United States of America. * */#ifndef _ALTERA_AVALON_TIMER_REGS_H_#define _ALTERA_AVALON_TIMER_REGS_H_i nclude <io.h>/* STATUS register */#define ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS_REG 0#define IOADDR_ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS(base) _IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base

14、, ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS_REG)#define IORD_ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS(base) IORD(base, ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS_REG) #define IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS(base, data) IOWR(base, ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS_REG, data)#define ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS_TO_MSK (0x1)#define ALTERA_AVALON_TIMER_STA

15、TUS_TO_OFST (0)#define ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS_RUN_MSK (0x2)#define ALTERA_AVALON_TIMER_STATUS_RUN_OFST (1)/* CONTROL register */#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_REG 1#define IOADDR_ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL(base) _IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_REG)#define IORD_ALT

16、ERA_AVALON_TIMER_CONTROL(base) IORD(base, ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_REG) #define IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL(base, data) IOWR(base, ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_REG, data)#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_ITO_MSK (0x1)#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_ITO_OFST (0)#define ALTERA_AVALON_TIME

17、R_CONTROL_CONT_MSK (0x2)#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_CONT_OFST (1)#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_START_MSK (0x4)#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_START_OFST (2)#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_STOP_MSK (0x8)#define ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_STOP_OFST (3)/* PERIODL register */#defi

18、ne ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL_REG 2#define IOADDR_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL(base) _IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL_REG)#define IORD_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL(base) IORD(base, ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL_REG) #define IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL(base, data) IOWR(base

19、, ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL_REG, data)#define ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL_MSK (0xFFFF)#define ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL_OFST (0)/* PERIODH register */#define ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODH_REG 3#define IOADDR_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODH(base) _IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, ALTERA_AVALON_TIMER_PERIOD

20、H_REG)#define IORD_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODH(base) IORD(base, ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODH_REG) #define IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODH(base, data) IOWR(base, ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODH_REG, data)#define ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODH_MSK (0xFFFF)#define ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODH_OFST (0)/* SNAPL

21、register */#define ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPL_REG 4#define IOADDR_ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPL(base) _IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPL_REG)#define IORD_ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPL(base) IORD(base, ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPL_REG) #define IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPL(base, data) IOWR(

22、base, ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPL_REG, data)#define ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPL_MSK (0xFFFF)#define ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPL_OFST (0)/* SNAPH register */#define ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPH_REG 5#define IOADDR_ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPH(base) _IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPH_REG)#def

23、ine IORD_ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPH(base) IORD(base, ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPH_REG) #define IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPH(base, data) IOWR(base, ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPH_REG, data)#define ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPH_MSK (0xFFFF)#define ALTERA_AVALON_TIMER_SNAPH_OFST (0)#endif /* _ALTERA_AVALON_TIMER_

24、REGS_H_ */NIOS II DMA NIOS DMA同样是Altera SOPC Builder库组件DMA可用于存储器之间、存储器与外设、外设之间的数据传输，允许没有干预，完成固定长度或者可变长度的数据传输DMA外设通过两个Avalon主端口（一读一写）和一从端口控制。典型DMA传递过程如下：。通过写控制端口设置的数据传输方式。启动外设，实施数据传输（不干预）。读传输主端口从目标地址（内存或者外设）读取数据，写端口向目的地址（内存或者外设）写数据。读写之间通过进行数据缓冲。只指定字节数的数据传输完成或者传输了一个包结束（）时，将结束传输。外设可以在传输结束时发出中断请求。传输当中或者

25、结束后，都可以通过查看的状态寄存器来判断传输在进行还是已经结束NIOS II常用函数详解IO操作函数函数原型：IORD(BASE, REGNUM) 输入参数：BASE为寄存器的基地址，REGNUM为寄存器的偏移量函数说明：从基地址为BASE的设备中读取寄存器中偏移量为REGNUM的单元里面的值。寄存器的值在地址总线的范围之内。返回值： 函数原型：IOWR(BASE, REGNUM, DATA)输入参数：BASE为寄存器的基地址，REGNUM为寄存器的偏移量，DATA为要写入的数据函数说明：往偏移量为REGNUM寄存器中写入数据。寄存器的值在地址总线的范围之内。返回值： 函数原型：IORD_32

26、DIRECT(BASE, OFFSET)输入参数：BASE为寄存器的基地址，OFFSET为寄存器的的偏移量函数说明：从地址位置为BASE+OFFSET的寄存器中直接读取32Bit的数据返回值： 函数原型：IORD_16DIRECT(BASE, OFFSET) 输入参数：BASE为寄存器的基地址，OFFSET为寄存器的的偏移量函数说明：从地址位置为BASE+OFFSET的寄存器中直接读取16Bit的数据返回值： 函数原型：IORD_8DIRECT(BASE, OFFSET) 输入参数：BASE为寄存器的基地址，OFFSET为寄存器的的偏移量函数说明：从地址位置为BASE+OFFSET的寄存器中直

27、接读取8Bit的数据返回值： 函数原型：IOWR_32DIRECT(BASE, OFFSET, DATA)输入参数：BASE为寄存器的基地址，REGNUM为寄存器的偏移量，DATA为要写入的数据函数说明：往地址位置为BASE+OFFSET的寄存器中直接写入32Bit的数据返回值： 函数原型：IOWR_16DIRECT(BASE, OFFSET, DATA)输入参数：BASE为寄存器的基地址，REGNUM为寄存器的偏移量，DATA为要写入的数据函数说明：往地址位置为BASE+OFFSET的寄存器中直接写入16Bit的数据返回值： 函数原型：IOWR_8DIRECT(BASE, OFFSET, D

28、ATA)输入参数：BASE为寄存器的基地址，REGNUM为寄存器的偏移量，DATA为要写入的数据函数说明：往地址位置为BASE+OFFSET的寄存器中直接写入8Bit的数据返回值： Dma：函数原型：int alt_dma_rxchan_close (alt_dma_rxchan rxchan)输入参数：rxchan为接收信道函数说明：函数 alt_dma_rxchan_close ()通知系统：应用程序已经完成DMA接收信道rxchan，目前执行是成功的返回值： 成功返回为0，反之为1函数原型：alt_dma_rxchan_depth(alt_dma_rxchan dma)输入参数：dma函

29、数说明：函数alt_dma_rxchan_depth ()返回传送到特别DMA的最大数量(深度)的接收请求返回值： DMA的最大数量函数原型：int alt_dma_rxchan_ioctl (alt_dma_rxchan dma, int req, void* arg)输入参数：dma直接存储器名, req为请求操作的列举, arg由请求决定函数说明：通过DMA接收信道执行设备的具体I/O操作返回值： 成功返回请求具体值，反之返回为负数请求类型请求类型 请求类型说明ALT_DMA_SET_MODE_8 传输以8Bit为单位的数据，arg值忽略ALT_DMA_SET_MODE_16 传输以16

30、Bit为单位的数据，arg值忽略ALT_DMA_SET_MODE_32 传输以32Bit为单位的数据，arg值忽略ALT_DMA_SET_MODE_64 传输以64Bit为单位的数据，arg值忽略ALT_DMA_SET_MODE_128 传输以128Bit为单位的数据，arg值忽略ALT_DMA_TX_ONLY_ON (1) 软件控制下只能发送ALT_DMA_TX_ONLY_OFF (1) 自定义模式，软件控制下可以接收，发送ALT_DMA_RX_ONLY_ON (1) 软件控制下只能接收ALT_DMA_RX_ONLY_OFF (1) 自定义模式，软件控制下可以接收，发送函数原型：alt_dm

31、a_rxchan alt_dma_rxchan_open (const char* name)输入参数：name为常数字符指针，如/dev/dma_0函数说明：为DMA接收信道获得一个alt_dma_rxchan描述符返回值： 成功返回非0，反之返回为0函数原型：int alt_dma_rxchan_prepare (alt_dma_rxchan dma, void* data,alt_u32 length, alt_rxchan_done * done, void* handle)输入参数：dma使用的信道；data接收数据位置的指针；length最大的接收数据长度；done一旦数据被接收，

32、调用返回函数；handle，非透明值传到done函数说明：发送一个接收请求到DMA接收信道，返回值： 成功返回0，反之返回为负数函数原型：int alt_dma_rxchan_reg (alt_dma_rxchan_dev * dev)输入参数：dev接收信道设备名函数说明：给系统寄存DMA接收信道返回值： 成功返回0，反之返回为负数函数原型：int alt_dma_txchan_close (alt_dma_txchan txchan)输入参数：txchan发送信道名函数说明：通知系统：应用程序已经完成DMA发送信道txchan返回值： 成功返回0，反之返回为负数函数原型：int alt_d

33、ma_txchan_ioctl (alt_dma_txchan dma, int req, void* arg)输入参数：dma直接存储器名；req为请求操作的列举；arg请求的额外参数，由请求决定函数说明：通过DMA发送信道执行设备的具体I/O操作返回值： 成功返回请求具体值，反之返回为负数函数原型：alt_dma_txchan alt_dma_txchan_open (const char* name)输入参数：name为常数字符指针，如/dev/dma_0函数说明：为DMA发送信道获得一个alt_dma_rxchan描述符返回值： 成功返回非0，反之返回为0函数原型：int alt_dm

34、a_txchan_reg (alt_dma_txchan_dev* dev)输入参数：dev接收信道设备名函数说明：给系统寄存DMA发送信道返回值： 成功返回0，反之返回为负数函数原型：int alt_dma_txchan_send (alt_dma_txchan dma, const void* from,alt_u32 length, alt_txchan_done* done, void* handle)输入参数：dma使用的信道；data接收数据位置的指针；length最大的接收数据长度；done一旦数据被接收，调用返回函数；handle，非透明值传到done函数说明：发送一个发送请求

35、到DMA发送信道，返回值： 发送成功返回0，反之返回为负数函数原型：nt alt_dma_txchan_space (alt_dma_txchan dma)输入参数：dma 直接存储器名函数说明：返回被传送到具体DMA发送信道的发送请求数目返回值： 返回发送请求数目Flash函数原型：int alt_erase_flash_block(alt_flash_fd* fd, int offset, int length)输入参数：fd为具体的flash设备；offset擦除的flash模块的偏移量；length擦除的flash模块的长度函数说明：擦除单独的一个flash模块返回值： 发送成功返回0

36、，反之返回为负数函数原型：void alt_flash_close_dev(alt_flash_fd * fd)输入参数：fd为具体的flash设备函数说明：关闭flash设备返回值： 函数原型：alt_flash_fd * alt_flash_open_dev(const char* name)输入参数：函数说明：打开flash设备。一旦打开，函数alt_write_flash()用来写入，函数alt_read_flash()用来读取数据，或者使用函数alt_get_flash_info(), alt_erase_flash_block(), alt_write_flash_block(),

37、控制单个模块返回值： 失败返回0，成功其他值函数原型：int alt_get_flash_info(alt_flash_fd* fd, flash_region * info,int* number_of_regions)输入参数：fd flash设备；info指向flash_region结构体的指针；number_of_regions函数说明：得到擦除flash区域的细节返回值： 发送成功返回0，反之返回为负数函数原型：int alt_read_flash(alt_flash_fd* fd, int offset, void* dest_addr, int length)输入参数：dest_

38、addr目标地址指针函数说明：从flash偏移量为offset字节开始读取数据，写入到目标地址dest_addr中返回值： 成功返回0，反之为非0函数原型：int alt_write_flash(alt_flash_fd* fd, int offset, const void* src_addr, int length)输入参数：src_addr源地址；fd，flash设备；offset 偏移量；length字节长度函数说明：写数据到flsah中，要写的数据在源地址src_addr中返回值： 成功返回0，反之为非0函数原型：int alt_write_flash_block(alt_flash

39、_fd* fd, int block_offset, int data_offset,const void *data, int length)输入参数：fd；data_offset起始写数据的偏移量；length为要写数据的长度函数说明：写入到一个已擦除的flash模块返回值： 成功返回0，反之为非0Irq函数原型：alt_irq_context alt_irq_disable_all (void)输入参数：void函数说明：禁止所有中断返回值： 传递的值作为随后的函数调用的输入参数 函数原型：void alt_irq_enable_all (alt_irq_context context)

40、输入参数：先前调用函数alt_irq_disable_all (void)的返回值，函数说明：启动所有中断返回值： 函数原型：int alt_irq_enabled (void)输入参数：void函数说明：启动中断返回值： 禁止中断返回0，反之为非0函数原型：int alt_irq_register (alt_u32 id, void* context, void (*isr)(void*, alt_u32)输入参数：id,32位无符号数，中断使能；context和id是isr的两个输入参数；中断激活时调用isr函数说明：寄存一个isr返回值： 成功返回0，反之为非0函数原型：int alt_

41、write_flash(alt_flash_fd* fd, int offset, const void* src_addr, int length)输入参数：src_addr源地址；fd，flash设备；offset 偏移量；length字节长度函数说明：写数据到flsah中，要写的数据在源地址src_addr中返回值： 成功返回0，反之为非0函数原型：int alt_write_flash_block(alt_flash_fd* fd, int block_offset, int data_offset,const void *data, int length)输入参数：fd；data_o

42、ffset起始写数据的偏移量；length为要写数据的长度函数说明：写入到一个已擦除的flash模块返回值： 成功返回0，反之为非0函数原型：int close (int filedes)输入参数：filedes，描述符函数说明：标准的UNIX函数close()，关闭文件描述符filedes返回值： 成功返回0，反之为1函数原型：int open (const char* pathname, int flags, mode_t mode)输入参数：pathname, 路径名；flags,O_RDONLY或O_WRONLY 或O_RDWR,分别对应着只读，只写，或读写操作；mode，使用许可说明

43、函数说明：打开文件或设备，返回一个文件描述符（读写中使用的非负整数）返回值： 成功返回文件描述符，反之返回1函数原型：int read(int file, void *ptr, size_t len)输入参数：file文件描述符；ptr为读数据的位置指针，len读数据的长度，单位为字节函数说明：从文件或设备中读取数据块返回值： 成功返回读取的字节数，反之返回1函数原型：clock_t times (struct tms *buf)输入参数：buf结构体指针函数说明：兼容newlib，tms的结构体指针如下：type structclock_t tms_utime;clock_t tms_sti

44、me;clock_t tms_cutime;clock_t tms_sutime;tms_utime： CPU索取用户指令的执行时间tms_stime： CPU索取由系统表示的过程的执行时间tms_cutime：所有子进程tms_utime和tms_cutime的时间之和tms_sutime：所有子进程tms_stime和tms_sutime的时间之和返回值： 返回时钟数，没有时钟则返回0函数原型：int usleep (int us)输入参数：us,单位为微秒函数说明：直到us微秒后才解除阻塞，即其功能相当于延时us微秒返回值： 成功返回0，反之为1，有错误发生显示错误发生原因函数原型：in

45、t wait(int *status)输入参数： status 进程状态指针函数说明：功能是等候所有子进程退出，由于HAL不支持分散子进程，函数立即返回返回值： status内容清0，表明没有子进程；返回值为1，且errno置为ECHILD， 表明没有子进程等候函数原型：int write(int file, const void *ptr, size_t len)输入参数：file文件描述符；ptr为读数据的位置指针，len读数据的长度，单位为字节函数说明：往文件或设备写入数据块，返回值： 成功返回写入的字节数，也可能少于请求的长度；反之返回1，万一有错误发生，errno被设置为发生的原因数

46、据的标准类型类型 说明alt_8 符号8位整数alt_u8 无符号8位整数alt_16 符号16位整数alt_u16 无符号16位整数alt_32 符号32位整数alt_u32 无符号32位整数下面为自己整理函数原型：int fopen (char * file_name, way_use);输入参数：file_name文件名，way_use使用文件方式，比如r，w分别对应着读写函数说明：打开文件，对其进行某种文件操作返回值： 打不开则出错，返回一个空指针NULL函数原型：int fclose (fp)输入参数：fp的定义为：FILE *fp函数说明：关闭文件fp返回值： 成功返回0，反之为1（EOF）函数原型：int fread(void *ptr, int size, int count, FILE * fp);输入参数：buf