NIOS II系統(tǒng)入門實(shí)驗(yàn)

1. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過本實(shí)驗(yàn)熟悉SOPC Builder和NIOS IDE的開發(fā)環(huán)境及開發(fā)流程，了解NIOS II的基本結(jié)構(gòu)，能夠利用SOPC Builder和NIOS IDE實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的NIOS II系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

本實(shí)驗(yàn)要求利用SOPC Builder創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的NIOS II系統(tǒng)，這個(gè)簡(jiǎn)單的NIOSII 系統(tǒng)括NIOS核、片內(nèi)SRAM及PIO口；利用NIOS II IDE創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用程序，能夠點(diǎn)亮核心板上的LED等。

2. 實(shí)驗(yàn)步驟

2.1 NiosⅡ硬件設(shè)置

1. 工程建立：首先在Quartus II中新建一個(gè)名為nios的工程，點(diǎn)擊圖標(biāo)。出現(xiàn)SOPC Builder對(duì)話框。在System Name對(duì)話框里設(shè)置Nios系統(tǒng)名nios_cpu。HDL語言選擇Verilog，如圖21-1所示。

圖21-1 SOPC Builder對(duì)話框

1. SOPC組建添加：將Avalon Components中的選項(xiàng)中組建添加到自己的工程中，具體方法是將相關(guān)的組建拖進(jìn)右邊的對(duì)話框中，如圖21 2所示。主要有Nios II Processor， Memory中的onchip_memory和Other里面的PIO。這里還需要會(huì)組建進(jìn)行設(shè)置:

a) 雙擊Nios II Processor，選擇Nios Ⅱ/e型，點(diǎn)擊Finish。
b) 雙擊On-Chip Memory(RAM or ROM),Memory Type中選擇RAM，Size中Memory Width選擇32bits，Total Memory Size中選擇48Kbytes，其余選項(xiàng)默認(rèn)，點(diǎn)擊Finish。
c) 雙擊PIO(Parall I/O)，選項(xiàng)默認(rèn)，點(diǎn)擊Finish。
右鍵單擊pio0選擇Rename，改名為LEDPIO。
d） 點(diǎn)擊System下拉菜單的Auto-Assign Base Addresses，已完成Nios Ⅱ中各個(gè)模塊的基地址分配，以上步驟完成。

圖21-2 nios系統(tǒng)配置

e) 點(diǎn)擊System Generation，點(diǎn)擊Generation，啟動(dòng)SOPC Builder生成你所選擇的模塊的HDL代碼。

1. 返回QUARTUS Ⅱ，新建nios.bdf文件，添加剛建的nios_cpu，并添加相應(yīng)輸入輸出引腳，并為輸入輸出引腳分配相應(yīng)的FPGA管腳，完成如圖21 3，保存。編譯通過BLASTER下載到FPGA內(nèi)。

   圖21-3 生成nios模塊

啟動(dòng)nios II IDE后，會(huì)讓你輸入workspace,選擇剛才新建的NIOS工程所在的目錄，假設(shè)存在E:nios中，點(diǎn)擊OK進(jìn)入。如果在這里沒有選，也可以在進(jìn)入IDE后選擇File→Switch workspace中選擇。無論何種方式，最好在進(jìn)入之后選擇File→Switch workspace看目錄選擇是否正確（圖21-4）。

圖21-4 切換工作目錄

1. 進(jìn)入Nios II IDE，新建NiosⅡ C/C++ Application。點(diǎn)擊下一步，在Name中輸入項(xiàng)目的名字hello_led，在Select Project Template中選擇Hello LED，在SOPC Builder System中選擇NIOS所在的目錄下的.ptf文件，其余默認(rèn)，點(diǎn)擊Finish，如圖21-5所示。

   圖21-5 建立Hello Led程序

2. 在QUARTUS Ⅱ?qū)ios下載硬核到FPGA，然后進(jìn)入Nios II IDE，在NiosⅡ C/C++ Projects里找到新建的hello_led，點(diǎn)擊右鍵選擇【Run As】→【NiosⅡ Hardware】（圖21-6），此時(shí)可以看到LED燈在閃爍。

   圖21-6 編譯運(yùn)行程序

注意：在這里我們使用的是Nios II中的軟件模板，程序中對(duì)PIO口的定義是LED_PIO,如圖 21-7所示。

圖21-7 Hello led源代碼

所以在SOPC組建中PIO的名字一定要與之對(duì)應(yīng)。 如圖21-8所示。

圖21-8 CPU配置圖

3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)板上LEDG7-0燈按照一定的順序，交替閃爍。