nios2+c语言编程方法nios2系列教程

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1、最小的Nios2系统前言2003年Altera推出了第一代32位Nios系统,开创了FPGA内构建高性能单片机的先河。随之2004年,Nios系统升级为Nios2系统,解决了软硬件开发中一些不方便的问题,软件开发环境从命令行编译转移到Eclips的IDE集成开放环境。Nios2开发环境从1.0、1.1到1.2逐步升级。后来为了和QuartusII软件升级同步,从QuartusII5.0版本开始Nios2的版本号正式和QuartusII统一。    作者我亲身经历过整个Nios2发展历程,深知Nios2的不同版本发生的巨大变化。目前网上流行的Nios2教程针对的版本相对较老,已经对初学者学习Ni

2、os2起不到指导作用,并且应广大爱好者的强烈要求,我在此使用QuartusII和Nios2的8.0版本详细叙述Nios2的开发流程。构建一个Nios2最小系统需要什么    构建一个Nios2最小系统需要具备以下资源:    ★Nios2软核处理器    ★内存    ★Jtag_uart调试接口      1.Nios2软核处理器:这就是Nios2处理器的核心CPU,所有的外设都是和这个CPU通过Avalon总线连接到一起的。    2.内存:编译后的程序代码需要通过下载线下载到该内存中,然后CPU的程序指针跳转到内存的首地址开始执行程序。    3.Jtag_uart调试接口:想要用单步调

3、试等调试功能控制程序执行和查看程序变量,那么就需要这个调试接口。开始构建一个再简单不过的Nios2工程    整个步骤由2部分组成,第一部分建立Nios2硬件SOPC工程,第二部分建立Nios2软件工程。1.建立Nios2硬件SOPC工程    建立Nios2硬件SOPC工程就是设计一个软核CPU和它的外设,编译成硬件电路放到FPGA芯片里面。这时候可以认为FPGA就是一个32位的单片机了,下面的软件开发都是针对这个单片机的。    打开QuartusII软件,新建一个工程选择EP2C8Q208C8芯片。  打开Tools->SOPCBuilder菜单,进入SOPCBuilder界面,新建一个

4、名为nios32的SOPC文件,语言可以选择VHDL或者VerilogHDL。我们一共要添加3个IP模块:Nios2处理器、片上内存和Jtag_uart调试接口。1.1在左边的IP导航栏里面双击选择NiosIIProcessor,然后选择NiosII/e型的处理器。这个处理器占用FPGA逻辑资源最小。此时CPU的ResetVector和ExceptionVector都是不可选的,因为还没有设置内存。在添加了内存后,还要回到这个CPU设置里面设置这两项信息。1.2在左边的IP导航栏里选择On-ChipMemory(RAMorROM)使用默认设置就可以了,RAM类型,32位数据宽度,4KB字节容量

5、。1.3在左边的IP导航栏里选择jtag_uart使用默认设置就可以了。1.4最后建成的Nios2系统见下面的连接关系图:Avalon总线的连接关系图下图:    图中实心的圆圈代表连接,空心的圆圈代表不连接。cpu做为主设备Onchip_mem和jtag_uart作为从设备,从设备通过数据总线和指令总线连接到主设备上。Onchip_mem比较特殊,它既连接到cpu的指令总线上,又连接到数据总线上。这跟我们设计有关,我们是通过调试接口将程序下载到Onchip_mem中,程序然后从Onchip_mem开始执行指令。程序中产生的变量同时也是存放在Onchip_mem中的。1.5新建一个BlockD

6、iagram/SchematicFile作为工程的顶层文件,将刚才制作的Nios32的symbol添加到bdf文件里。添加时钟和复位信号管脚,定义管脚的管脚号。最后编译工程,这样Nios2硬件部分的开发就算完成了,可以看到生成的sof和pof下载文件。2.建立Nios2软件工程    建立Nios2软件工程和开发51单片机程序差不多,但是具体细节设置的地方有很多差异的地方。2.1新建工程打开Nios2软件IDE开发环境,新建一个NiosIIC/C++Application的工程。Nios2开发环境还自带了很多模版例子工程,我们这里选择HelloWorldSmall工程。和51开发不同的是,Ni

7、os2可以自定义很多外设。因此不同的Nios2工程添加的外设可能都不同,需要在新建工程的时候指定你所要开发的那个Nios2硬件工程。这点很关键,这就是软件工程和硬件工程结合的地方。    一般新建一个工程时,系统会同时建立一个和该应用程序对应的库工程。库工程里面编译了指定Nios2硬件的外设驱动程序等api函数。这样就将应用程序和驱动库分离开来,方便用户管理。开发不同的应用程序时,可以共享一个驱动

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