《SOPC实验讲》PPT课件.ppt

1、,实验一 ModelSim 与 QuartusII 的结合实验,1、实验目的,（1）学习设置从 Quartus II 中运行 ModelSim 。 （2 ）学习使用 ModelSim 进行功能仿真。 （3 ）熟悉 ModelSim 软件。,2、实验内容,本实验通过设计一个 4 位计数器学习设置从 Quartus II 中运行 ModelSim ，学习使用 ModelSim 进行功能仿真和熟ModelSim 软件及 VHDL硬件描述语言。,2、实验内容,“ count4.v ”的源代码如下所示,module count4(clk,reset,out); /4位计数器模块 input clk,re

2、set; output3:0 out; reg3:0 out; always (posedge clk) begin if (reset) out=0; else out=out+1; end endmodule,2、实验内容,ModelSim 仿真用到的测试文件“ count_tp.v ” 源码为,timescale 1ns/1ns /定义时延单位1ns和时延精度为1ns（即精确到1ns） module count_tp; /测试模块 reg clk,reset; /输入激励信号定义为reg型 wire3:0 out; /输出信号定义为wire型 parameter DELY=100; co

3、unt4 mycount(.clk(clk),.reset(reset),.out(out);/调用测试对象count4 always #(DELY/2) clk=clk; /产生时钟波形 initial /激励波形定义 begin clk=0; reset=0; #DELY reset=1; #DELY reset=0; #(DELY*20) $finish; end initial $monitor($time,clk=%d reset=%d out=%d,clk,reset,out);/结果显示 endmodule,3、实验步骤,（1）打开 Quartus II 软件，新建工程， 这里选

4、择“ EDA simulation tool ”中的“ ModelSim （ Verilog ）” 项和下面的“ Run this tool automatically after compilation ”，最后完成工程建立。 （2）在该工程文件下新建顶层设计文件 “ count4.v ”的源代码 （3）为 ModelSim 仿真设置参数，如图,ModelSim 仿真参数设置,选择测试文件,3、实验步骤,（4）进行编译，并会自动调用 ModelSim 进行仿真。选择 Tools | Compiler Tool ，开始编译， 我们会发现QuartusII 状态栏多 出两项“ EDA Netli

5、st Writer ”和“ EDA Simulation Tool ”。,仿真波形图,4、实验要求,（1）记录调试与验证的结果 （2 ）记录实验过程中出现的问题及解决办法 （3） 实验结束，保持实验室整洁,实验二 LED实验,1、实验目的,（1）学习使用 SOPC Builder 定制 一个最小NiosII 硬件系统的设计。 （2）学习使用 NiosII IDE 软件完成应用程序开发。 （3）掌握从NiosII IDE 中进行硬件调试与验证。 （4）掌握 QuartusII 、 SOPC Builder 、 NiosII IDE 和 ModelSim 四种工具的配合使用。,2、实验内容,（1）

6、根据开发板资源，使用 SOPC Builder 定制一个最小 NiosII 系统 （推荐含“ cpu 、on_chip_ram 、 pio 核” ），完成硬件配置，从 QuartusII 分配管脚， 编译、下载，完成 NiosII 硬件系 统 的开 发。 （2）运行 NiosII IDE ，设计一个循环点亮8个LED的应用程序。 （3）最后在NiosII IDE上进行硬件调试与验证， 观察实验结果,3、实验步骤,Quartus II,SOPC Builder,NiosII IDE,4、思考题,（1）怎样改变LED灯点亮的顺序和时间？ （2）假如NiosII硬件系统中添加一个UART核，应用程序

7、如何实现对 串口的访问？,5、思考题提示,#include system.h #include altera_avalon_pio_regs.h #include alt_types.h int main ( void ) _attribute_ (weak, alias (alt_main); int alt_main ( void ) alt_u8 led = 0 x2; alt_u8 dir = 0; volatile int pio_led_data=0; / 添加的代码，对应 pio_led 输出的 8 位数据 volatile int i; while (1) if (led ,i

8、f (dir) led = led 1; else led = led 1; pio_led_data=led; / 添加的代码， 本开发板 LED 低电平亮，实现逐个点亮功能 IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_LED_BASE, pio_led_data); / 与定制组件名称“ pio_led ”一致 i = 0; while (i/LED 点亮延时时间，根据 50MHz 可任意修改 i+; return 0; ,5、实验报告要求,根据以上的实验的内容写出实验报告，包括设计原理、程序设计、程序分析、硬件测试和详细实验过程。,实验三 uClinux 下应用程序的

9、建立与使用实验,1、实验目的,（1） 熟悉使用 NiosII SDK Shell 、 QuartusII 和 SOPC Builder 共 同建立本开发板的目标板。 （2 ）学习使用 SOPC Builder 定制 NiosII 系统的硬件开发过程。 （3）学习 uClinux 系统的移植、裁剪、编译和烧写运行。 （4 ）学习根文件系统的建立、编译、烧写和查看。 （5 ）学习 uClinux 下应用程序的建立与使用。 （6）学习使用 IDE 开发环境。 （7）学习 QuartusII 、 SOPC Builder 、 NiosII IDE 三种工具的配合使用。,实验三 uClinux 下应用程

10、序的建立与使用实验,1、实验目的,（1） 熟悉使用 NiosII SDK Shell 、 QuartusII 和 SOPC Builder 共 同建立本开发板的目标板。 （2 ）学习使用 SOPC Builder 定制 NiosII 系统的硬件开发过程。 （3）学习 uClinux 系统的移植、裁剪、编译和烧写运行。 （4 ）学习根文件系统的建立、编译、烧写和查看。 （5 ）学习 uClinux 下应用程序的建立与使用。 （6）学习使用 IDE 开发环境。 （7）学习 QuartusII 、 SOPC Builder 、 NiosII IDE 三种工具的配合使用。,2、实验内容,本实验通过使用

11、 NiosII SDK Shell 、 QuartusII 和 SOPC Builder 共同建立本开发板的目“ UP_AR2000_board ”。 然后新建工程“ USB_test ”，使用 SOPC Builder 定制一个标准的 NiosII 系统，该系统是“ UP_AR2000_board ”为目标板建立的。从而完成硬件开发。用QuartusII 分配管脚，编译、生成 sof 文件。然后，使用 NiosII IDE 移植 uClinux 操作系统、 编译、 烧写。 建立根文件系统编译、 烧写。 建立应用程序工程， 编译生成 .exe 文件。把 exe 文件拷贝到根文件系统中的 bin

12、 文件夹下。 再重新编译根文件系统， 烧写。 最后 sof 文件。 运行通过超级终端我们就可以运行位于 bin 文件夹下的应用程序命令了。,3、预期效果,（1）SOPC Builder硬件系统构建,3、预期效果,（2）QuartusII 软件中硬件电路,3、预期效果,（3）超级终端应用程序命令的使用,4、实验步骤,（1 ）打开 Quartus II 软件，新建工程“ USB_test ”，然后选择“ Tools | SOPC Builder ”，进入 SOPC Builder 。 （2）在SOPC Builder上完成NiosII 硬件系统配置，然后完成硬件系统生成 （3）在QuartusII

13、 上完成硬件引脚的添加与硬件锁定，综合 （4）在NiosII IDE上完成中建立的 Linux 内核工程和 Li nux 根文件系统工程，然后新建应用工程， （5）添加应用程序到应用工程。我们把 Nios 下的 example 中的 hello 应用程序拷贝到应用工程中。 Hello.c 和 Makefile 的路径为： D:alterakitsnios2examplessoftwarelinuxappssampleshello 把该路径下的 makefile 和 hello.c 文件拷贝到 Linux_app1 中。,4、实验步骤,（6）将实验箱的JTAG与主机连接好，在Quartus II完成 .sof文件编程， 在NiosII上运行硬件调试，观察实验箱上LED的显示 （7）对 makefile 进行修改， 保存。指定 Rules.mak 的路径。改为： TOPDIR=E:examplechengexampleUSB_testsoftwareLinux_app1 （8）右击 Linux_app1 新建 Make target （9）编译应用工程。生成两个文件： hello.exe 和 hello.g