fpag综合教程高级篇sopc系统设计实例

Sopc系统设计实Sopc系统设计实 sopc系统设计流 SOPC系统设计实 建立工 用SOPCBuilder建立一个新的SOPC硬件系 向系统中添加NiosII处理 添加片上 添加定时 自动设置 加入SystemID模 生成系 例化NiosII处理 编译并设 启动NiosII 修改代 sopc系统设计流SOPC1所示。设计者首先根据任务要求决定系统需SOPCBuilderSOPC系统，完成这项工作之后，硬件工和软件工可以开始协同工作。硬件工首先建立一个顶层设计文SOPC系统例化，并设置引脚分配，时序要求及其他设计约束然后编译硬件设计并将FPGA设计到目标板中。在硬件工工作的同时，软件工可以用NiosIIIDE开发应用软件，并在NiosIIIDE中使用II指令仿真器（ISS）运行并调试软件，等硬件工把硬件设计到目标板中之后，软件工将可执行软件到目标板上的NiosII系统中，并在目在SOPC在SOPCBuilder中SOPCBuilder系统QuartusIINiosIIIDENiosIIIDEFPGA到NiosII改进软改进软/1sopcSOPC系统设计实SOPCDE2DE2SOPC系统的硬件，这个系统包括一个NIosII/s嵌入式处理器、器、一个JTAGUART及一个定时器，一个ID模块。另外，加入一个自定义组件，实现DE2建立工启动QuartusII软件，用New>NewProjectWizard…菜单在QuartusII中新 设定在G:\DE2,工程的名称为niosii，如图4所示，如果是希望使用自己已有的工程，则点击图4中所示的UsingExistingProjectSetting按钮，但是在本例中不需要添加已有工程的配置。按下next后，器件中选择EP2C35F672C6,向导完成后的汇总界面如图8所示。图 QuartusII启动界建立顶层设计文QuartusII允许的各种设计输入格VerilogHDL、VHDL、AHDL及原理图设计文件等。在本例中使File>NewBlockDiagram/SchematicFile文niosii。保存新建的文件。SOPCBuilder建立一个新的SOPC硬件系单击工具按钮或者是Tool>SOPCBuilder菜单启动SOPCBuilder。13所示，输入新系统的名称为nios_ii_system，当然也可以输入其他名称，但是应该注意，所有的名称中都不能出现空格。TargetHDL选项可以选择VerilogVHDL,VerilogOKSOPCBuilder15所示。向系统中添加NiosII处理SOPCBuilderNiosIIProcessor,,按鼠标右键，AddNewNiosIIProcessor,17NiosII处NiosII/s作为本设计的处理器，从界面上可以看到，NiosII/s1200~1400个逻辑单元，2M4KRAM块。由于可以添加指M4KRAMNiosII/sNiosII/e相比，增加了指令缓存、分支预测、硬件乘法器及硬件除法器。NiosII/s的最能25MIPS.按下Next按钮，设置处理器的指令缓存和紧密耦合指令器，如图所示，选择指令缓存为2K字节，不使用紧密耦合指令器NextJTAG调试模块，JTAG调试模块分为四个级别，每Level121所示NextFinishNiosII添加片上SOPCBuilderMemoryOn-ChipMemory(RAMorROM),AddNewOn-ChipMemory(RAMorROM),显示如图25所示的片上器的配置界面。选择类型为RAM，器宽度为32位，总内存尺寸为40K字节。单击Finish按钮完成片上器的配置。SOPCBuilderJTAGUART,按鼠标右AddNewJTAGUART,28JTAGUART添加定时SOPCBuilderIntervalTimer按鼠标右键，AddNewIntervalTime,30所示的定时器配置界1ms的定时Finish按钮完成定时器的设置。添加自定义组件七段数码管控制QuartusIIVerilog文件，作为七段数码管显示驱动的控制2所示。SEG7_LUT.V是一个查找表，完成七段码显示的译码。当输入iDIG0x0~0xFoSEG的七段码也发生相应的变化，并在数iDIG的值。SEG7_LUT_8.V中，对输入/Avalon标准信号来定义的。将这两个文件保存在 中代码 moduleSEG7_LUT always@(iDIG)4'h1:oSEG=;4'h2:oSEG=;4'h3:oSEG=;4'h4:oSEG=;4'h5:oSEG=;4'h6:oSEG=;4'h7:oSEG=;4'h8:oSEG=;4'h9:oSEG=;4'ha:oSEG=;4'hb:oSEG=;4'hc:oSEG=;4'hd:oSEG=;4'he:oSEG=;4'hf:oSEG=;4'h0:oSEG=;代码 moduleSEG7_LUT_8(oSEG0,oSEG1,oSEG2,oSEG3,oSEG4,oSEG5,oSEG6,oSEG7,iDIG,iWR,iCLK,iRST_N); always@(posedgeiCLKornegedgeiRST_N)rDIG<=0;rDIG<= oSEG2,rDIG[11:8]); SOPCBuilderFile>NewComponentSOPCBuilder会提示在设计文件的基础上用组件编辑器生成一个新组件， 个perl文件cb_generator.pl、一个Verilog或VHDL代码及其他相关文 hdl_synthesis,以及一个软件代码的 HAL。SOPC将这个新组 按t按钮进入设计文件的添加界面，如图32所示。可以添加L文文件，也可以添加综合之后的文件，按dLle…按钮，选择:\2\7_LT_\hdl ，在Lle列表中出现了7_L_8.V和7_LU.V及它们的相关的信息，组件编译器导入并综合7_L_8.V和7_LU.，等待一段时间后，组件编译器完成文件的导入及综合，并提示文件综合成功。此时在组建编辑器下部的信息栏中，提示有两个错误，一个指出valon总线从端口没有clk号，另一个valon总线从端口没有读/写信号，这是由于erilg文件中的输入/输出信号定义与valon总线标准信号不一致造成的。如果文件综合不成功，则按提示重新修改7_LT_8.V和7_LU.V文件。Avalon33所示，组件编译器列出了所有的输入/输出iDIGwritedata,iWRwrite,iCLKclkiRST_N的信号reset_nexport不变。修改过程中，下部信息Avalon总线规范对信号的要Component“SEG7_LUT_8.V”isOK。NextAvalon从接口和用户自定义软件，本例中不需ComponentGroupDE2UserLogic35所示，以后加入的新组件都可以放在这UnknownGroup。按FinishOK按钮生成组件，并返回SOPCBuilderDE2UserLogic，该组SEG7_LUT_837所示。AddNewSEG7_LUT_8.V。自动设置至此已经添加了所有需要的组件，CBuilder所示用System>AutoAssignBaseAddresses菜单，即可自动设址，自动设置39所示SystemID模SystemID，为自己的系统添加独一无二的IDSOPCBuilderSystemIDPeripheral，按鼠标右键，在AddNewSystemIDPeripheralSystemID，每个NiosIIIDSystemID模块（sysid）之后的系统41所示。生成系NextGenerateNiosII系统。根SYSTEMGENERATIONCOMPLETEDExitSOPCBuilderQuartusIISOPCBuilderQuartusIINiosII处理QuartusIIniosii.bdfniosii.bdf文件窗口中的空白处，弹出Symbol选择框，刚刚生成的NiosII系统在ProjectProject45nios_ii_systemOK按niosii.bdfnios_ii_systemNiosII系统的例化。46CLOCK_50作为系统的时钟输入，SW[0]作为复位信号输入，NiosIIHEX0~HEX7上。导入引脚分接下来需要为设计分配引脚，可以在引脚规划器Pinnner中手动分配引DE2DE2光盘中有一个叫DE2_pin_assignments.csvDE2FPGA的引脚DE2_pin_assignments.csv中导入引脚分配信46Assignments>ImportAssignments编译并设用Processing>StartCompilation或者是快捷键启动编译过程，完成编译QuartusII50FPGA上所占用的资源。将编译后的pof文件到DE2平台上的FPGA中，完成硬件设计JTAGFPGAUSBUSBDE2J9DE2平台的电SW19RUN在QuartusII中用Tools>Programmer菜单或者工具按钮打开如52如果显示没有硬件，则单击HardwareSetup…按钮，打开硬件设置窗口，如图所示。USBBlaster,Close此时已经在文件的列表中了，如果没有则单击AddFile…按钮，添加FPGA的配置数据。确认DeviceEP2C35F672,Program/Configure选项。Start按钮，开始编程，编程结束后，DE2GOODQuartusIINiosII可以从Window系统的开始菜单中启动NiosII Builder中的生成页面启动NiosIIIDE提示选择NiosIIIDE的工作空间（Workspace）,NiosIIIDE将工程文件保存在一个 G:\DE2作为NiosIIIDE的工作空间。建立新工在NiosIIIDE中用File>New>Project…菜单启动工程向导，新建工程向导的框如图53所示，选择C/C++Application，按Next按钮进入下一步，新工程配置界面如图54所示。我们先利用已有的模板建立一个新工程，在Select Temte中选择Count Binary，工程名称自动变为count_binary_0,也可以改为其他的名称，注意工程名字中不能出现空格。NiosIIIDE的任务是为NiosII软核处理器提供软件开发环境，因此必须选择一个目标硬件。在Select Hardware中单击Browse…按钮，选择SOPCBuilderSystem为 。按下Next按钮为工程选择系统库，如55所示，选中Creatanewsystemlibrarynamed:项，按Finish按钮自动生成工程，建立新工程之后的NiosIIIDE的界面如图56所示。修改系统库属count_binary_0及count_binary_0_syslib,NiosIIIDENiosII