实战篇---Nios ii 基本操作

目录硬件搭建步骤1. 用自带的qsys工具产生嵌入式CPU软核1）配置nios ii的主时钟2）添加nios ii软核3）添加其他的IP核4）连线5）配置nios ii复位和异常地址。6）基地址分配7）终端号分配8）生成QSYS系统2. 用原理图将产生的嵌入式内核和FPGA其他程序PIN相连1）新建.bdf原理图文件...

会飞的珠珠侠

4535人浏览 · 2021-12-14 14:00:37

会飞的珠珠侠 · 2021-12-14 14:00:37 发布

硬件搭建步骤

1. 用自带的qsys工具产生嵌入式CPU软核

2. 用原理图将产生的嵌入式内核和FPGA其他程序PIN相连

1）新建.bdf原理图文件

2）添加 Qsys 组件到项目顶层文件

3）加入 Quartus II IP File 文件

4）添加PLL

5）进行逻辑连接和生成管脚

6）芯片配置和引脚配置

7）编译 Start Compilation

1. 先下载 FPGA 的硬件配置文件到开发板

2. 下载.elf文件

工具：quartus 13.1（自带Qsys，eclipse）

quartus自带工具，包含QSYS以及ECLIPSE。因为生成一个SOPC（片上可编程系统，在quartus中也叫NIOS嵌入式软核，在新版本的quartus中也称为platform designer），包含硬件电路和软件程序两部分。硬件部分通过QSYS搭建一个硬件系统（一个系统包含CPU、时钟、存储器、外设以及系统ID号），通过相关的现成IP核搭建，相当于可编程在FPGA上实现。软件部分通过quartus自带的eclipse编辑器生成用于CPU处理器工作的code。生成的处理器不是只有NIOS II一种，还有其他的CPU，只要满足FPGA内部的设计即可。

通过内部已经集成的IP核，可以快速构建SOPC。SOPC之间的部件连接叫内部互联总线，遵循的avalon协议，例如avalon-MM（又分master 和slave端），avalon-ST等。如下：

硬件搭建步骤

1. 用自带的qsys工具产生嵌入式CPU软核

1）配置nios ii的主时钟

不同的FPGA IC所支持的nios ii 最大时钟频率不同，需查看手册。

如上图，library为qsys封好的IP核，可直接调用。先点击view打开时钟窗口，配置时钟的名称和频率。配置后，system contents里面的时钟会变为已修改的名称。system contents里面为配置的软核cpu的基本组成结构。

2）添加nios ii软核

如下图，点击embedded processors--> nios processors，再点击add。

Nios II/e 占用资源最少，功能也最简单，速度最慢。Nios II/s 占资源比前者多一些，功能也多了，速度也快一些。 Nios II/f 占资源最多，功能也最多，速度就快。选择时候要根据你的需求和芯片资源来决定。

选择指令 cache 和数据 cache 的大小；

其余均可选择默认做简单的配置。

3）添加其他的IP核

例如RAM，System ID Peripheral 核，JTAG UART 核。

在library上方的搜寻窗口里搜On-ChipMemory(RAM or ROM)，再ADD添加。在Total memory size"窗口中输入 40960(即片上内存的大小设置为 40KB),其余选项保持默认。

这里有一个连线的规则：如果是存储器这类的 IP 核，需要将其 Slave 端口同 Nios II 的 data_master 和instruction_master 相连；而其它非存储器 IP 核则只需要连接到 Nios II 的data_master 即可。

System ID 是一种标示符,起校验的作用,以防止 Quartus 和 Nios 程序版本不一致的错误发生。

JTAG UART 对 Nios II 的软件调试非常方便，可以实时的打印和输出调试信息。

4）连线

点击下图中圆点，浅灰色线变成黑色，表示连接成功。将各个模块的clk和data线分别连接，并连接复位信号线。点击主界面菜单栏中的"System"下的"Create Global Reset Network"，会自动将各个模块的复位信号相连。

5）配置nios ii复位和异常地址。

在Nios II Processor 的配置界面，配置 Reset Venctor 和 Exception Venctor 为"onchip_ram.s1" 。Reset Vector 是复位后启动时的 Memory 类型和偏移量，就像STM32中，系统上电后先去读取flash的首地址一样。 Exception Vector 是异常情况时的 Memory 类型和偏移量。需要 SDRAM 和 FLASH设置好以后才能配置，这个很重要。