完整的SOPC开发流程体验
课程目标:学习并掌握完整的SOPC开发流程。
开发环境:Quartus15.1
学习内容:1、使用QSYS工具建立能够运行流水灯项目的NIOS II处理器系统
2、在quartus ii中添加NIOS II 系统文件(完成SOPC系统搭建);
3、在nios II EDS中创建NIOS ii软件工程,实现流水灯代码;
4、在开发板上运行流水灯程序。
设计流程:
创建一个新的project 工程
新建一个GHRD.v顶层文件
打开QSYS
选择最新的NIOS II CPU 核
由于是第一次使用NIOS ii 的CPU 核,所以选择默认的设置点击finish即可
添加on-chip-ram作为CPU的运行内存
修改一下内存大小,保证内存足够大
添加只输出型的四位PIO
同样,将其重命名为易观察的名字
主要单元添加完毕后,即可进行总线类型的连接了
首先是数据总线主机与从机相连
然后是指令总线与从机存储数据的模块的数据总线相连
连接时钟
创建全局复位网络
连接完毕后的连接图
导出PIO信号
分配基地址
此时,警告框还是有两个错误,这是因为,在设置CPU时,没有设置复位地址和异常地址,双击nios2_gen2_0,将vector指向指令存储器
保存并生成.qsys文件
生成HDL文件
生成例化模板
点击copy,将内容粘贴到之前创建的GHRD的顶层文件中
至此,系统的NIOS II处理器就搭建完成了
下面就是对SOPC系统进行完善,在quartus II 软件中添加NIOS ii处理器系统并分配引脚
添加quartus II处理器系统QSYS文件
对顶层的GHRD文件进行编写
- module GHRD(
- clk50m,
- rst_n,
- led,
- );
- input clk50m;
- input rst_n;
- output [:]led;
- cpu u0 (
- .clk_clk (clk50m), // clk.clk
- .reset_reset_n (rst_n), // reset.reset_n
- .pio_led_export (led) // pio_led.export
- );
- endmodule
编译完成了可以对比编译结果查看自己所用的FPGA,观察逻辑结构是否够用,由图可知是够用的。
分配引脚
编写EDS代码
打开后将工作空间设置到GHRD开发环境的工作空间
新建一个模板工程
led_run_bsp的板级支持包的工程结构
为了保证工程在后面可以直接调用,这里新建一个文件夹来编写代码
在文件夹下创建两个文件夹啊inc(存放头文件.h)src(存放源文件.c)
创建一个.h文件
编写led.h代码
- #ifndef LED_H_
- #define LED_H_
- #include"system.h"
- #include"altera_avalon_pio_regs.h"
- #include"alt_types.h"
- typedef void *LED_HANDLE;
- typedef struct{
- alt_u32 led_base;
- alt_u32 led_data;
- }CoreCourse_LED;
- #define LED_ALL_OFF 0xffffffff
- #define LED0 0x00000001
- #define LED1 0x00000002
- #define LED2 0x00000004
- #define LED3 0x00000008
- /*
- #define LED4 0x00000010
- #define LED5 0x00000020
- #define LED6 0x00000040
- #define LED7 0x00000080
- #define LED8 0x00000100
- #define LED9 0x00000200
- #define LED10 0x00000400
- #define LED11 0x00000800
- #define LED12 0x00001000
- #define LED13 0x00002000
- #define LED14 0x00004000
- #define LED15 0x00008000
- #define LED16 0x00010000
- #define LED17 0x00020000
- #define LED18 0x00040000
- #define LED19 0x00080000
- #define LED20 0x00100000
- #define LED21 0x00200000
- #define LED22 0x00400000
- #define LED23 0x00800000
- #define LED24 0x01000000
- #define LED25 0x02000000
- #define LED26 0x04000000
- #define LED27 0x08000000
- #define LED28 0x10000000
- #define LED29 0x20000000
- #define LED30 0x40000000
- #define LED31 0x80000000
- */
- LED_HANDLE LED_Init(const alt_u32 led_base);
- void LED_Off(CoreCourse_LED *p, alt_u32 ledx);
- void LED_On(CoreCourse_LED *p, alt_u32 ledx);
- void LED_Toggle(CoreCourse_LED *p, alt_u32 ledx);
- void LED_WriteData(CoreCourse_LED *p, alt_u32 leds);
- #endif /* LED_H_ */
创建一个.c空文件
同样编写led.c代码
- #include "led.h"
- #include <string.h>
- #include <stdlib.h>
- /******************************************************************************
- * 函数名 : LED_Init
- * 描述 : 初始化LED结构体并返回结构体指针地址
- * 输入 : led_base ,system.h中定义的LED的基地址
- * 输出 : 无
- * Return :经过初始化的LED结构体指针
- *******************************************************************************/
- LED_HANDLE LED_Init(const alt_u32 led_base) {
- CoreCourse_LED *p;
- p = malloc(sizeof(CoreCourse_LED));
- if (!p)
- return p;
- memset(p, , sizeof(CoreCourse_LED));
- p->led_base = led_base;
- p->led_data = 0xffffffff;
- IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(p->led_base, p->led_data);
- return p;
- }
- /******************************************************************************
- * 函数名 : LED_Off
- * 描述 : 关闭一个或多个LED
- * 输入 : p ,LED结构体指针
- * :LEDx,需要关闭的LED
- * 输出 : 无
- * Return :无
- *******************************************************************************/
- void LED_Off(CoreCourse_LED *p, alt_u32 ledx) {
- p->led_data = p->led_data | ledx;
- IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(p->led_base, p->led_data);
- }
- /******************************************************************************
- * 函数名 : LED_On
- * 描述 : 打开一个或多个LED
- * 输入 : p ,LED结构体指针
- * :LEDx,需要打开的LED
- * 输出 : 无
- * Return :无
- *******************************************************************************/
- void LED_On(CoreCourse_LED *p, alt_u32 ledx) {
- p->led_data = p->led_data & (~ledx);
- IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(p->led_base, p->led_data);
- }
- /******************************************************************************
- * 函数名 : LED_Toggle
- * 描述 : 翻转一个或多个LED
- * 输入 : p ,LED结构体指针
- * :LEDx,需要翻转的LED
- * 输出 : 无
- * Return :无
- *******************************************************************************/
- void LED_Toggle(CoreCourse_LED *p, alt_u32 ledx) {
- p->led_data ^= ledx;
- IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(p->led_base, p->led_data);
- }
- /******************************************************************************
- * 函数名 : LEDS_WriteData
- * 描述 : 直接控制所有LED的状态,输入的LED将被点亮,未输入的将被关闭
- * 输入 : p ,LED结构体指针
- * :LEDx,需要点亮的LED
- * 输出 : 无
- * Return :无
- *******************************************************************************/
- void LED_WriteData(CoreCourse_LED *p, alt_u32 leds){
- p->led_data = leds;
- IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(p->led_base, p->led_data);
- }
- /* main函数中初始化示例代码
- *
- * LED_HANDLE hLED;
- hLED = LED_Init(PIO_LED_BASE);
- if (!hLED) {
- // printf("Failed to init LED\n");
- }
- */
- /* LED_WriteData()函数使用示例代码
- *
- *LED_WriteData(hLED, LED0 | LED2); //LED0和LED2点亮,LED1和LED3关闭
- }
- */
- /* LED_On()函数使用示例代码
- *
- *LED_On(hLED, LED0 | LED2); //点亮LED0和LED2
- }
- */
- /* LED_Off()函数使用示例代码
- *
- *LED_Off(hLED, LED1 | LED3); //熄灭LED1和LED3
- }*/
- /* LED_Toggle()函数使用示例代码
- *
- *LED_Toggle(hLED, LED3); //翻转LED3
- }*/
将helloworld.c文件更改为main.c文件,并编写main.c
- /********************************************************************
- * 文 件 名:main.c
- * 功 能:LED显示控制。
- * 通过PIO直接控制4个LED产生亮灭效果
- * 说 明:
- *
- ********************************************************************/
- #include "system.h"
- #include "altera_avalon_pio_regs.h"
- #include "alt_types.h"
- #include "led.h"
- /******************************************************************************
- * 函数名 : DelayNs
- * 描述 : 简易延时
- * 输入 : 需要延时的数值
- * 输出 : 无
- * Return :无
- *******************************************************************************/
- void DelayNs(alt_u32 i)
- {
- while (i--)
- ;
- }
- /********************************************************************
- * 名 称:main()
- * 功 能:使用所有LED API控制LED运行
- ********************************************************************/
- int main(void) {
- alt_u32 i;
- //volatile alt_u32 j;
- LED_HANDLE hLED;
- hLED = LED_Init(PIO_LED_BASE);
- if (!hLED) {
- // printf("Failed to init LED\n");
- }
- while () {
- //测试LED_WriteData函数功能
- i = ;
- while (i--){
- LED_WriteData(hLED, LED0 | LED2); //LED1和LED3点亮,LED0和LED2关闭
- DelayNs();
- LED_WriteData(hLED, LED1 | LED3); //LED0和LED2点亮,LED1和LED3关闭
- DelayNs();
- }
- LED_WriteData(hLED, LED_ALL_OFF); //关闭所有的LED
- DelayNs();
- //测试LED_On函数和LED_Off函数功能
- i = ;
- while (i--){
- LED_On(hLED, LED0 | LED2); //点亮LED0和LED2
- DelayNs();
- LED_On(hLED, LED1 | LED3); //点亮LED1和LED3
- DelayNs();
- LED_Off(hLED, LED0 | LED2); //熄灭LED0和LED2
- DelayNs();
- LED_Off(hLED, LED1 | LED3); //熄灭LED1和LED3
- DelayNs();
- }
- LED_WriteData(hLED, LED_ALL_OFF); //关闭所有的LED
- //测试LED_Toggle函数功能
- i = ;
- while (i--){
- LED_Toggle(hLED, LED3); //翻转LED3
- DelayNs();
- }
- }
- return ;
- }
添加led_run_bsp的路径
添加led.h的路径
对工程进行编译
将quartus之前生成的.sof文件烧写到FPGA开发板中,然后在NIOS ii中选择进行仿真运行
等待一会后会弹出如下界面,之后可以按照keil仿真的方法进行
实验现象http://v.youku.com/v_show/id_XMjk0NDQwOTQyOA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
本文的源代码将在下篇文章上传,并讲解如何将别人的NIOS ii工程转换成自己开发可以使用的工程。
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