SOPC技术实验指导书

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1、《SOPC技术与应用》实验指导书110实验一SOPC快速入门一、实验目的1、学习QuartusII、SOPCBuilder、NiosIIIDE的基本操作；2、初步了解SOPC的开发流程，基本掌握NiosII软核的定制流程；3、掌握NiosII软件的开发流程；掌握软件的基本调试方法。二、实验设备硬件：PC机，GW48系列SOPC/EDA实验开发平台；软件：QuartusII8.0，SOPCBuilder8.0，NiosIIIDE8.0。三、实验内容建立可用于控制LED闪烁的简单NiosII处理器系统，具体包括：1

2、、在QuartusII中建立一个工程；2、使用SOPCBuilder建立并生成一个简单的基于NiosII的硬件系统；3、在QuartusII工程中编译基于NiosII的硬件系统并生成配置文件.sof；4、在NiosIIIDE中建立对应硬件系统的用户C/C++工程，编写一简单用户程序，在NiosIIIDE中编译程序生成可执行文件.elf；5、将配置文件.sof和可执行文件.elf都下载到FPGA进行调试运行。四、实验原理控制LED灯闪烁的用户程序代码很小，可将其固化在片内ROM来执行。变量、堆栈等空间使用片内RA

3、M，不使用任何片外存储器。整个系统的框图如图1所示。从图1控制LED闪烁的系统框图可知，其它逻辑与NiosII系统一样可存在于FPGA中。NiosII系统可与其它片内逻辑相互作用，取决于整个系统的需要。为了简单起见，本实验在FPGA内不包括其它逻辑。图1控制LED闪烁的系统框图五、实验步骤1、使用QuartusII建立工程2、使用SOPCBuilder创建NiosII系统SOPCBuilder设计过程不需要按固定顺序进行，本实验采用常用设计步骤。读者可采用不同的顺序进行SOPCBuilder设计。1103、集成

4、NiosII系统到QuartusII工程在第1步中已经建立QuartusII顶层模块，现在要将刚生成的NiosII系统添加到顶层模块中。注意：本实验在模式5中完成，除非有特别说明，否则实验均在模式5中完成。根据选择的模式，选择对应的引脚，如下图所示。序号管脚名称FPGA管脚号类型序号管脚名称FPGA管脚号类型1CLOCKPIN_28I2RESETPIN_240I4、设置编译选项并编译硬件系统5、下载硬件设计到目标FPGA成功编译硬件系统后，将产生first_nios2_system.sof的FPGA配置文件输出

5、。这里简单介绍将SOF文件下载到目标FPGA器件的步骤。①通过DE2板上的BLASTER口连接DE2USB-Blaster和主计算机USB口，接通DE2SW18110电源开关。②在QuartusII软件中选择Tools→Programmer,打开编程器窗口，并自动打开配置文件(led_test.sof)，如图38所示。如果没有自动打开配置文件，则须自己添加需要编程的配置文件。③确保编程器窗口左上角的HardwareSetup图标中硬件已经安装。④确保Program/Configure复选框选中。⑤单击开始使用配

6、置文件对FPGA进行配置，Progress栏显示配置进度。如果使用DE2板，板上的配置绿色指示灯LOAD、GOOD亮，说明配置成功。本节实验只介绍了将配置文件下载到FPGA中，掉电后FPGA中的配置数据将丢失。因此，可以将配置文件写入掉电保持的EPCS中，在上电时使用EPCS对FPGA进行配置。6、使用NiosIIIDE建立用户程序本步骤将启动NiosII集成开发环境(IDE)来建立和编译一个简单的LED灯闪烁的C语言程序。在创建用户程序时，必须用到第2步所生成的first_nios2_system.ptf文件

7、。7、调试/运行程序在本步骤中，用户将运行程序来观察编译代码的执行。用户可以在目标硬件上或NiosII指令集仿真器(ISS)上运行程序。本节实验只讲述在目标硬件上调试和运行程序，关于在NiosII指令仿真器(ISS)上运行程序请读者参考Altera公司的相关文档。(1)在目标硬件上运行程序当编译连接成功后，在C/C++Projects视图中右击hello_led_0工程文件夹，然后在弹出的快捷菜单中选择RunAs→NiosIIHardware运行程序，也可以在菜单栏中选择Project→RunAs→NiosII

8、Hardware在目标板上运行程序。注意，在目标板上运行程序前，要确保USBBlaster下载电缆已经连接好，要保证已经使用硬件系统对FPGA完成配置，即完成第5步。程序运行前，会将程序代码下载到硬件系统中。如果使用DE2板，当程序运行后，板上的用户指示灯LOAD、GOOD将闪烁。至此，整个设计过程结束。如果在硬件配置成功后，板上的用户指示灯并不闪烁，说明用户程序存在问题。可以通过调试