《基于FPGA嵌入式软件开发》综合设计报告书

《基于FPGA嵌入式软件开发》综合设计报告书设计题目：uC/OS-II在SOPC设计组设计组姓名成绩组长陈志智(202311701304)组员张楚民(202311701230)组员陈国正(202311701302)组员洪卓轩(202311701310)组员廖 威(202311701316)组员林森阳(202311701319)提交时间：2023625一、设计要求：以NIOSII软核处理器为核心的嵌入式系统的硬件配置、硬件设计、硬件仿真，IDE环境的软件设计，软件调试等步骤进展嵌入式系统开发，利用uC/OS-II操作系统实现调用LCD、七段数码管和LED显示不同的内容。二、工作进度要求周期序号周期划分周期名称周期的主要活动11~3需求分析对整个系统进展需求分析34~5概要设计据需求对系统硬件，软件进展概要设计46~8具体设计据需求对系统硬件，软件进展具体设计4第9~12编码实现依据设计进展编码实现5第13~14软件测试与维护对软件进展测试三、组员分工设计者洪卓轩，廖威

完成具体工作对该设计进展需求分析，完成需求分析文档对该设计进展概要设计，完成概要设计文档iiDE2对该设计的最终实现进展测试四、提交设计报告时间：2023625五、辩论时间：2023625题目:uC/OS-II在SOPC一、功能描述二、硬件构造分析和设计三、软件构造分析和设计四、问题总结五、总结uC/OS-II描述

功能描述嵌入式实时操作系统uC/OS-II是一个格外优秀的实时操作系统RTOS(RealTimeOperatingSystem)，其性能已得到广泛认可uC/OS-II的特点有：公开的源代码、可移植、可裁剪、可固化、抢占式内核。而且uC/OS-II为一个可裁剪的操作系统，可以很便利地依据个人的需求来实现某些功能。μC/OS-II 是特地为计算机的嵌入式应用设计的， 绝大局部代码是用C语言编写的。uC/OS-II目标是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核，并在这个内核之上供给最根本的系统效劳。NiosIIIDE描述NiosIIIDE供给设计者一个充分的niosIIniosIIIDEMicroC/OS-II实时niosIIMicroC/OS-II计者能够在NisoII上实现软核代码的编写。uC/OS-IISOPC中功能描述设计是基于可添加的SOPCSOPCIP核，在DE2LCD、流水灯和LED显示不同的内容。在SOPC中，需要添加LED，LCD，译码管，系time，flish，sdramIPuC/OS-IIDE2NiosIIIDEuC/OS-II，通过编写代码来实现uC/OS-IISOPC的根底上LED，LCD,和3硬件构造分析和设计一．硬件构造分析AlteraNiosCPU是一种可配置的通用精简指令集计算RISC(ReducedInstructionSetComputing)嵌入式处理器。它可以与各种外设uC/OS-IIRTOS。Altera公司把uC/OS-II像外设驱动一样作为一个软件模块集成到了NisoIIIDE,本开发设计就是在NisoIIID环境下，不需要修改其原文件对NisoIIIDEHellouC/OS试验的要求。NiosIIuC/OS-IIuC/OS-II运行所需要的硬件环境。uC/OS-IIDE2LED，LCDTimeTimeLEDSDRAMNisoIICPULCD把握器LCDLED把握器FlishPIO数码管把握器数码管复位键SW0复位键SW0二．硬件构造设计uC/OS-IISOPCSOPCBuilderIPCPU，SDRAM，Flish，Tri_state_bridge，Pio，Seg7_lut_8，jtag_uart，time.：cif_flish;exceptionvector(特别向量)设置为：sdram.SDRAM16bit,其余设置不变。FlishAddressWidth22bit，DataWidth8bitTime为系统时间，也是必需的外设，period20ms,Tri_state_bridge三态桥，是Avalon交换构造与片外外设相连的桥梁，全设置为默认状态。类型设定为只输出:Outputportonly.lcd_display。Seg7_lut_8设置为默认，命名为：seven_seg_pio。Nios2sopcPll作所需要的频率。PllClkRatioPh(dg)DC(%)c01/10.0050.00c2inst71/10.0050.00pllinclk0pllinclk0inclk0frequency:50.000MHzOperationMode:Normalc0c2lockedCycloneIInisoLCDLEDLED，LCD软件构造分析和设计1. 软件构造分析NisoIIIDEHellouC/OS模板不需要重写设备驱动程序，通过使uC/OSII调度任务,uC/OS-II承受的是可剥夺型实时多任务内核,可剥夺型的实时内核在任何时候都运行就绪了的最高优先级的任务。LCD，LED的计数功能。uC/OS-II供给了任务治理的各种函数调用,任务用户函数必需是个无限循环,由于程序执行流是由操作系统内核来转变的,CPU的使用权让让给有.中的优先级挨次是小的高,大的低)voidtask1(void*pdata):实现LED的计数,主要算法如下:for(i=0;i<2600;++i){if(count==0xff){count=0;}j++;count++;/*LogictomaketheLEDscountfromright-to-left,LSBontheright.*/LED_PIO_BASE,((count*0x0802LU&0x22110LU)|(count*0x8020LU&0x88440LU))*0x10101LU>>16);}voidtask2(void*pdata):实现LCD的计数,主要算法如下:lcd=LCD_OPEN;if(lcd!=NULL){lcd_init(lcd);}wait_time=0;for(i=0;i<1400;++i){wait_time=i/10;wait_time+1);while(j<10000)j++;}LCD_CLOSE(lcd);OSTimeDlyHMSM(0,0,13,0);voidtask3(void*pdata):实现七段管的计数,主要算法如下;staticalt_u8segments[16]={0x81,0xCF,0x92,0x86,0xCC,0xA4,0xA0,0x8F,0x80,0x84,/*0-9*/0x88,0xE0,0xF2,0xC2,0xB0,0xB8}; /*a-f*/for(i=0;i<400;++i){if(count==0xff){count=0;}j++;count++;unsignedintdata=segments[count&15]|(segments[(count>>4)&15]<<8);IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(SEVEN_SEG_PIO_BASE,data);}OSTimeDlyHMSM(0,0,13,0);问题总结5.1开发所出留意问题以及解决方法uc/osiiniosiiNiosIIalt_irq_init(ALT_IRQ_BASE)函数初始化中断把握器。alt_main函数则供给了一个独定义的中断方式。uc/osii则涉及处理器环境切换等更底层的问题。另一方面，虽然niosii题，没有去做更深入的争论，中断嵌套暂未实现。2)ISRisr本身运行于中断背景，因此不能在isr中调用由于等待中断而被挂起的函数。在试验的过程觉察：很多的HALapiISRLCDisr3〕架构不合理DE2板的开发工程真正意义上的分出来。这是我们以后努力的方向。总结本次设计是在SOPC所配置的硬件环境下实现uC/OS-II任务调度的功能。通过使用uC/OS-II操作系统实现调用LCD、七段数码管和LED显示计数功能，从而实现了任务之间的调度。本次设计是将要显示的这三个功能分别封装成3个任务，分别为任务一task1LEDtask2LCD(task3务三(task3)：七段数码管计数功能。操作系统依据这三个任务的优先级凹凸来，系统会马上调用高优先级的任务进展运行。设计所要的uC/OS-IINiso-II调用里面的Niso是在这个根底