NIOSII 软核的流水灯

文章目录

1、SOPC和Nios
- 1.1、SOPC简介
- 1.2、Nios Ⅱ
2、创建工程项目
- 2.1、Qsys设置
- 2.2、创建顶层文件
- 2.3、软件设计
3、工程测试
- 3.1、硬件下载
- 3.2、软件下载
- 3.3、运行结果

1、SOPC和Nios

1.1、SOPC简介

1、SOPC(System On Programmable Chip，可编程的片上系统）是Altera公司提出来的一种灵活、高效的SOC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口、LVDS、CDR等系统设计需要的功能模块集成到一个可编程器件上，构成一个可编程的片上系统。

2、Qsys：
Altera公司在Quartus II 11.0 之后推出了Qsys集成开发工具从开始流程上看，与之前的SOPC builder没有太大的区别，但是在实际开发中有很多的不同点，Qsys取代SOPC builder也将成为一个趋势。Quartus II 11.0版本还没有取消SOPC builder，不过取消了之前版本的快捷方式，取而代之的是Qsys快捷方式，具体在菜单Tool->SOPC builder启动。

3、Qsys作用：
①通过集成IP核快速实现SOPC系统
②自动创建IP核之间的互联逻辑
③自定义IP核

1.2、Nios Ⅱ

1、Nios II系列软核处理器是Altera的第二代FPGA嵌入式处理器，其性能超过200DMIPS

2、产品：
Nios II/f（快速）——最高的系统性能，中等FPGA使用量
Nios II/s（标准）——高性能，低FPGA使用量
Nios II/e(经济)——低性能，最低的FPGA使用量

3、作用：
使用Nios II软件开发工具能够为Nios II系统构建软件，即一键式自动生成适用于系统硬件的专用C/C++运行环境。Nios II集成开发环境（IDE）提供了许多软件模板，简化了项目设置。此外，Nios II开发套件包括两个第三方实时操作系统（RTOS）——MicroC/OS-II(Micrium)，Nucleus Plus(ATI/Mentor)以及供网络应用使用的TCP/IP协议栈。

2、创建工程项目

2.1、Qsys设置

1、启动 Quartus II 软件，选择File->New Project Wizard，在出现的界面下先Next，填写工程的路径和名称，然后接着Next，直到出现下面界面并进行相应操作。接着一路Next，直到Finish，完成工程的创建。
2、使用Qsys，选择Tools->Qsys

3、双击System Contents中的clk_0进行系统时钟的设置，默认为50MHz，可根据实际情况进行更改

4、在搜索框中，输入nio，找到Nios II Processor，点击Add进行添加

5、得到如下界面，保持默认设置，点击Finsh完成

6、在搜索框中，输入on_chip，找到On_Chip Memory，点击Add进行添加

7、设置大小为10K，其他保持默认设置

8、在搜索框中，输入jtag，找到JTAG UART，点击Add完成JTAG UART的添加（作用：利用JTAG完成，URAT通信功能），其它的同样保持默认设置

9、在搜索框中，输入sys，找到System ID Peripheral，点击Add完成System ID Peripheral的添加（作用：为Nios II生成一个ID号）

10、窗口输入 pio 找到”PIO”后点击
Add，设置Width 为 8bits，Direction 选择 output，其余选项保持默认，点击
Finish

11、IP核的连接clk，reset，datamaster需要和其他所有IP核连接，nios ii的指令端口（instruction_master)只与存储器进行连接，nios ii中jtag_debug_model_reset与外部IP核进行连接。jtag端口的中断信号的连接，其中0表示中断的优先级（可以进行设置）

12、从”System Contents”标签栏双击建立好的 cpu 进入 Nios II Processor 的配置界面，配置 Reset Vector 和 Exception Vector 为””onchip_ram.s1”，点击 Finish

13、系统分配地址选择System->Assign Base Address

14、选择Generate->Generate，保持默认设置，点击Generate，选择Save

保存文件

生成成功后关闭就行

2.2、创建顶层文件

1、创建顶层文件，在原理图(BDF)文件中添加 PD 生成的系统符号，如图 1.36 在空白处双击将已生成的qsys_led.bsf加入顶层文件中。如下图所示

2、为了之后能编译成功，还需要将对应的 Quartus II IP File (.qip) 加入项目中。步骤如下：
①点击 Assignments-Settings，添加 kernel.qip 文件，如下图所示。

②选中该文件后，点解 OK 按钮加入 kernel.qip 文件，然后添加

3、引脚连接

4、菜单里选择 Device…——>Device and pin options进行 unused pin 设置，可能会收到外部信号的干扰，将未用引脚设置为 As input tri-stated

5、

6、编译工程成功

7、进行物理引脚配置并再次进行编译

2.3、软件设计

1、打开Tools——>Nios II Software Build Tools for Eclipse

2、点击File->New->Nios II Application and BSP from Template创建文件

3、选择硬件设计部分的文件，填写工程名称以及工程Template

4、BSP是板级支持包，把软件与底层硬件隔离开，直接点击Finish

5、打开hello_world中的.c文件，修改里面的内容如下

#include <stdio.h>
#include "system.h"
#include "altera_avalon_pio_regs.h"
#include "alt_types.h"
const alt_u8
led_data[8]={0x01,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0xFF};
int main (void) {int count=0;alt_u8 led;volatile int i;while (1){if (count==7){count=0;}else{count++;}led=led_data[count];IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_LED_BASE, led);//延时的设置i = 0;while (i<5000000)i++;}return 0;
}

6、点击保存，选择hello_wold_bsp，右键后，选择Nios II——>Generate BSP

7、编译应用文件，选择hello_world右键后，点击Build Project

编译完成

3、工程测试

3.1、硬件下载

1、在quartus Ⅱ中选择下载工程

2、选择生成的.sof文件进行下载，完成后显示进度100%

3.2、软件下载

1、找到刚刚编译成功的大文件，右键选择Run as——>Nios II Hardware

2、等待下载完成

3.3、运行结果

参考：
https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/115933154