安裝設(shè)計文件

在繼續(xù)之前，您必須安裝 Quartus II 軟件和 Nios II 嵌入式設(shè)計套件。

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分析系統(tǒng)要求

本部分介紹的教程示例設(shè)計的系統(tǒng)要求。設(shè)計的目標(biāo)如下：

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有關(guān)這些和其他組件，完整詳細(xì)信息請參閱___<<NIOS II 外圍設(shè)備>>。

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啟動 Quartus II 軟件并新建設(shè)計項目

在設(shè)計之前，應(yīng)該建立工作目錄。每個設(shè)計都是一項工程，一般都單獨建一個工作目錄。

在此設(shè)置的工作目錄為E:\sopc_project\led

1.啟動 Quartus II 軟件。

在 Windows 計算機上，單擊<開始>，指向<程序>，Altera，Quartus II 9.0，然后單擊 Quartus II 9.0。

2.啟動New Project Wizard

選擇File→New Project Wizard,彈出如圖1所示對話框。單擊該對話框最上一欄右側(cè)的按鈕“…”，設(shè)置當(dāng)前工作目錄。在第二欄設(shè)置當(dāng)前工程名字，一般將頂層文件的名字作為工程名，例如工程名為sopc_led。第三欄是頂層文件的實體名。

3.把設(shè)計文件添加到工程中

單擊Next按鈕，彈出Add File對話框，如圖2所示。在此可將有關(guān)的文件加入到工程中，選擇默認(rèn)即可。

4.選擇目標(biāo)器件

單擊Next按鈕，出現(xiàn)選擇目標(biāo)器件對話框，如圖3所示。在Family選項中選擇Cyclone II器件系列，并在Target device中選擇第二項

在可選的設(shè)備列表中指定目標(biāo)器件。可以通過右邊的Filters“過濾”選擇。在此選擇EP2C35F484C8器件。用戶可以根據(jù)自己開發(fā)板的情況進行不同的設(shè)置。

5.選擇綜合器和仿真器

單擊Next按鈕，則彈出選擇仿真器和綜合器的對話框EDA Tool Settings，如圖4所示。如果選擇默認(rèn)的None，則表示選擇Quartus II自帶的仿真器和綜合器。也可以選擇其他第三方綜合器和仿真器等專業(yè)EDA工具。

（5）、結(jié)束設(shè)置

單擊Next按鈕，出現(xiàn)工程設(shè)置信息顯示畫面，如圖5所示，對前面設(shè)置情況進行了匯總。點擊Finish按鈕，即完成了當(dāng)前工程的創(chuàng)建。在工程管理窗口中出現(xiàn)當(dāng)前工程的層次結(jié)構(gòu)顯示，如圖6所示。

創(chuàng)建一個新的 SOPC Builder系統(tǒng)

您可以使用 SOPC Builder來生成 Nios II 處理器的系統(tǒng)，添加所需的組件，并配置它們?nèi)绾芜B接在一起。請執(zhí)行以下步驟來創(chuàng)建一個新的 SOPC Builder系統(tǒng)：

1.在 Quartus II 軟件中的工具菜單上單擊 SOPC Builder。

SOPC Builder將啟動并顯示創(chuàng)建新的系統(tǒng)對話框。

2.鍵入 std_2c35 作為該系統(tǒng)的名稱。

3.選擇 Verilog 或 VHDL 作為目標(biāo)硬件描述語言。以后當(dāng)您生成的系統(tǒng)，SOPC Builder將輸出中您選擇的語言的設(shè)計文件。

4.單擊確定。SOPC Builder GUI 將出現(xiàn)，顯示系統(tǒng)目錄選項卡。

如下圖：SOPC Builder圖形用戶界面

使用SOPC Builder創(chuàng)建Nios II系統(tǒng)模塊

可以使用 SOPC Builder來定義硬件特性的 Nios II 系統(tǒng)，例如，哪些 Nios II 核心要使用，以及哪些組件，包括在系統(tǒng)中。SOPC Builder并不定義軟件行為，如在內(nèi)存中存儲的指令或發(fā)送 stderr 字符流的位置在哪里。

在本節(jié)中，您將執(zhí)行以下步驟：

1.指定目標(biāo) FPGA 和時鐘設(shè)置。

2.添加 Nios II CPU、 內(nèi)存和其他組件。

3.指定基址和中斷請求 (IRQ) 的優(yōu)先事項。

4.生成 SOPC Builder系統(tǒng)。

SOPC Builder設(shè)計過程不需要是線性的。在本教程中的設(shè)計步驟為新用戶了解的最簡單的順序顯示。但是，您可以按不同的順序來執(zhí)行 SOPC Builder設(shè)計步驟。

指定目標(biāo) FPGA 和時鐘設(shè)置

系統(tǒng)內(nèi)容選項卡的目標(biāo)和時鐘設(shè)置部分指定系統(tǒng)中的 SOPC Builder系統(tǒng)關(guān)系到其他設(shè)備。請執(zhí)行以下步驟：

1.選擇匹配您的目標(biāo)的 Altera FPGA 的設(shè)備系列。

在這里選擇器件系列Device Family是cyclone II。

2. 系統(tǒng)的工作的外部時鐘頻率改為100 Mhz（雙擊它即可修改）。

添加Nios II CPU Core

選擇SOPC Builder組件選擇欄中的Component Library→Nios II Processor，雙擊或者單擊下面的“ADD”，打開添加Nios II Processor對話框，如圖10所示。

這里給我們提供了三種類型：

Nios II/e占用資源最少600-800LEs，功能也最簡單，速度最慢。

Nios II/s占資源比前者多一些，功能也多了，速度也要快一些。

Nios II/f占資源最多，功能也最多，速度最快。

選擇的時候要根據(jù)你的需求和你的芯片資源來決定。在這里，我選擇Nios II/f，功能和速度都可以得到滿足。

下面的：

Reset Vector是復(fù)位后啟動時的Memory類型和偏移量，

Exception Vector是異常情況時的Memory類型和偏移量。

現(xiàn)在還不能配置，需要SDRAM和FLASH設(shè)置好以后才能修改這里，這兩個地方很重要。

點擊Next，如下11所示，將Data master→Data Cache處選擇為None，也就是關(guān)閉Data Cache。

接下來連續(xù)點擊Next，一直到如圖12為止。

這是設(shè)置JTAG Debug Module，即JTAG調(diào)試時所用到的功能模塊。功能越多，需要的資源越多。這里我們選擇Level 1即可，不需要過多其他的功能。點擊Finish，結(jié)束Nios II Processor的建立后，如圖13所示。

添加SDRAM模塊

選擇SOPC Builder組件選擇欄中的system content→memories and memory controllers→SDRAM→SDRAM controller，雙擊或者單擊下面的“ADD”，打開SDRAM controller的對話框。如圖14所示。

在Presets中選擇第一項Custom。

在data width中選擇16.在Architecture中的chip select: 2 ，bank : 4。

在Address widths中的row： 13，column:9。

如圖15所示。

點擊Next，點擊Finish，完成SDRAM控制器的設(shè)置。在這里我們用的SDRAM是兩片HY57V561620。

添加EPCS控制器

選擇SOPC Builder組件選擇欄中的system content→memories and memory controllers→Flash→EPCS serial Flash。雙擊或者單擊下面的“ADD”，打開EPCS serial flash controller的對話框。如圖16所示。

直接點擊Finish完成添加。

添加JTAG UART

選擇SOPC Builder組件選擇欄中的system content→Interface protocols→serial→JTAG UART。雙擊或者單擊下面的“ADD”，打開JTAG UART的對話框。如圖18所示。

直接點擊Next→Finish完成。

添加systen ID模塊

選擇SOPC Builder組件選擇欄中的system content→peripherals→Debug and performance system ID peripheral。雙擊或者單擊下面的“ADD”，打開system ID peripheral的對話框。如圖17所示。

點擊Finish，完成System ID的建立。

添加PIO模塊

選擇SOPC Builder組件選擇欄中的system content→peripherals→microcontroller peripherals→PIO。雙擊或者單擊下面的“ADD”，打開PIO的對話框，配置成4位輸出。如圖19所示。

點擊Next→Finish完成。

到此為止，基本的NIOS系統(tǒng)模塊就建立完成了，如圖20所示。

如上圖所示，我們可以把各個模塊的名稱的后面的_0去掉，單擊要修改的名字ctrl+r或右鍵選Rename，輸入新名字即可。如21圖所示.

指定基址和中斷請求 (IRQ) 的優(yōu)先事項。

我們需要對FLASH地址進行鎖定，復(fù)位重啟的地址我們鎖定為0x00000000,雙擊cfi_flash_controller的base地址修改，修改完成后再點擊它前面的小鎖，使其鎖住。表示地址已鎖定，如圖23所示。

接下來是地址自動分配操作，點擊SYSTEM->Auto-assign Basic Addresses，如圖24所示。

接下來是中斷的自動分配，和地址自動分配一樣，SYSTEM-> Auto-assign IRQs，如圖25所示。也可以手動分配。

接下來我們需要對cpu進行設(shè)置，雙擊cpu，Reset Vector處的Memeory選擇cfi_flash_controller，Exceptioni Vector選擇sdram，其他不變，如圖22所示.

點擊Finish，完成cpu設(shè)置。

生成 SOPC Builder系統(tǒng)

生成Nios II系統(tǒng)，單擊system Generation標(biāo)簽，在options下進行如圖26所示的設(shè)置。

點擊Generate。開始生成Nios II系統(tǒng)。需要等待一會兒。知道出現(xiàn)info:system generation was successful，如圖27所示。表示已經(jīng)編譯好，點擊Exit，回到了Quartus界面。

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集成Nios II系統(tǒng)到Quartus II 項目

在本節(jié)中，您執(zhí)行以下步驟來完成的硬件設(shè)計：

■實例中，Quartus II SOPC Builder系統(tǒng)模塊化項目。

■分配 FPGA 針腳。

■編譯 Quartus II 項目。

■驗證時間。

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配置工程

我們要對工程配置一下了，在左側(cè)邊框欄右鍵點擊，如圖47所示。

點擊setting后，如圖48所示，點擊Device and Pin Options。

點擊后如圖49所示，點擊Configuration。

點擊后，將use configuration device改為EPCS16，如圖50所示。

實例化 SOPC Builder系統(tǒng)模塊 Quartus II 項目中

首先創(chuàng)建一個頂層文件，在Quartus II 窗口中選擇File→New，打開如圖28所示的窗口，選擇block Diagram/schematic File,即建立原理圖文件。

點擊File→save As…保存為sopc_led.bdf，如圖29所示。

在sopc_led.bdf中的空白處雙擊，即可彈出symbol窗口。選擇project→std_2c35，如圖30所示。點擊OK，將系統(tǒng)模塊添加到了頂層模塊中。如圖31所示。

建立鎖相環(huán)PLL模塊。

接下來的工作我們需要建立一個鎖相環(huán)，對時鐘進行倍頻，我們板子上是50MHz的有源晶振，我們要將其倍頻到100MHz滿足我們前面所設(shè)定的NOIS軟核的時鐘，還需要為SDRAM提供100MHz的時鐘。下面我們就開始鎖相環(huán)PLL模塊。在sopc_led.bdf的空白處雙擊鼠標(biāo)，點擊megawizard plug-in manager…如圖32所示。

出現(xiàn)如圖33 點擊Next

選中IO下的ALTPLL，將鎖相環(huán)命名為PLL，如圖34所示。

點擊下一步，將General 的速度設(shè)置為8，輸入時鐘為50Mhz，如圖35所示。

設(shè)置好以后，點擊Next，將下圖中選中的地方去掉后。如圖36所示。

連續(xù)點擊Next，直到出現(xiàn)C0輸出頻率的設(shè)置，將倍頻設(shè)置為2，輸出100Mhz時鐘，如圖37所示。

設(shè)置好以后點擊Next，選中USE this clock，使用這部分給SDRAM提供時鐘，時鐘頻率為100Mhz，偏移量為-75deg。如圖38所示。

設(shè)置好以后，連續(xù)點擊Next，中間沒有需要修改的，最后點擊Finish，完成PLL的建立，然后點擊OK，回到Quartus界面，將我們建好的PLL放到空白處。

接下來的工作就是將PLL連接到NIOS軟核上。如圖39所示。

分配 FPGA 的針腳

PLL和std_3c25上點擊右鍵后點擊Generate Pins for symbol ports，這一步作用就是生成管腳，通過命名以后分配真實的引腳。如圖40所示。

生成引腳后，如圖41所示。

修改引腳的名稱，使其具有意義，與腳本文件中的引腳命名相對應(yīng)，修改完成后如圖42所示。

腳本文件分配管腳

先將腳本文件復(fù)制到工程文件下面如圖43所示。

我們將會提供給大家寫好的TCL文件，到時候大家根據(jù)我給大家的TCL文件，將相應(yīng)的管腳命名即可。修改好以后，按圖44所示操作。

點擊以后，出現(xiàn)45圖，我們選擇第一個EP2C35F484C8.tcl。點擊RUN。

出現(xiàn)如圖46圖，說明腳本文件運行成功了。

編譯 Quartus II 項目

點擊Start Compilation如圖52所示的按鈕，開始編譯。接下來就開始了又一個漫長的編譯過程了，大家又可以休息一會了。

經(jīng)過了漫長的編譯過程，如果沒有問題，編譯成功后將出現(xiàn)如圖52所示的對話框。

點擊確定，編譯過程全部結(jié)束。我們可以通過編譯報告來看看我們用了多少資源，如圖53所示。

下載到目標(biāo) FPGA 的硬件設(shè)計

1. 打開編程窗口和配置文件

在Quartus II 中直接點擊Programmer或選擇主菜單Tools—>Programmer,打開編程窗口，如下圖所示，在Mode下拉列表框中有4種編程模式可以選擇：JTAG、Active Serial 、Passive Serial和In-Socket。為了直接對FPGA進行配置，選擇JTAG模式，并選中下載文件右側(cè)的第一個小方框Program/Configure，注意核對下載文件的路徑與文件名。如果此文件沒有出現(xiàn)或者有錯，可以單擊左側(cè)Add File 按鈕，手動配置所需下載的文件是sopc_led.sof。

2. 設(shè)置編程器

在配置好下載文件sopc_led.sof后，要進行編程器設(shè)置。如果是首次使用Programmer進行連接下載，則須將試驗系統(tǒng)與USB通信電纜連接好并打開電源。這時，系統(tǒng)提示用戶安裝USB-Blaster的驅(qū)動程序，用戶須指定驅(qū)動程序存放的路徑，然后進行安裝。安裝成功后，在編程窗口中Hardware Setup按鈕的右邊顯示出USB-Blaster編程方式。以后再打開編程窗口時，只要USB電纜連接好，電源打開，系統(tǒng)就會自動設(shè)置成USB-Blaster編程方式。

3. 下載配置文件

單擊編程窗口左側(cè)的Start按鈕，編程器開始把配置數(shù)據(jù)下載到FPGA中。這時，在下載進度條Progress段會顯示下載數(shù)據(jù)的百分比，如下圖。當(dāng)下載完成時，會在信息窗口出現(xiàn)下載成功的消息。

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使用 Nios II IDE 的軟件開發(fā)

創(chuàng)建新的 Nios II C/c + + 應(yīng)用程序項目

1.啟動 IDE Nios II。在 Windows 計算機上，單擊開始，指向程序，Altera、 Nios II EDS 9.0，然后單擊 Nios II IDE 9.0。

2.在Nios II IDE中，選擇FileàNewàProject,開啟新項目對話框，選擇Altera Nios IIàC/C++ Application,如下圖：

3.單擊Next按鈕，進行新項目的設(shè)定。在這個步驟中提示用戶指定新項目名、項目工作路徑、目標(biāo)硬件及新項目模板。在此選擇項目模板為Hello World，設(shè)定項目名為Hello_led，設(shè)定工作路徑為D:\sopc_project\led\software，單擊SOPC Builder System右邊的Browse按鈕，選擇前面生成的ptf文件，因為Nios II IDE需要從這個文件中獲取該系統(tǒng)的相關(guān)信息。如下圖所示：

4.然后單擊Next按鈕，進入下一步，為項目創(chuàng)建系統(tǒng)庫。系統(tǒng)庫是設(shè)備驅(qū)動程序集，提供對目標(biāo)硬件的訪問，如下圖所示：

5.這樣，整個新項目創(chuàng)建完成了，單擊Finish按鈕，出現(xiàn)下圖：

修改源程序文件

修改程序的文件名。如下圖所示，選中Hello_World，右鍵選擇Rename。鍵入hello_led.c。

修改程序，雙擊helllo_led.c。編輯它，如圖所示：

編譯項目

1.右鍵單擊 hello_led，然后單擊System Library Properties。如下圖：

2.單擊System Library。

3.更改以下設(shè)置以減少編譯的可執(zhí)行文件的大小。如下圖：

a.開啟程序從不退出。

b.關(guān)閉支持 c + +。

c.關(guān)閉清潔退出 （刷新緩沖區(qū)）。

d.打開小 C 庫。

4.單擊確定以關(guān)閉屬性對話框并返回到 IDE工作臺。

5.單擊ProjectàBuild All或按ctrl+B鍵，對項目進行編譯。如下圖：

編譯進度：

編譯完成：

運行程序

在項目編譯調(diào)試之后，就可以運行程序了。運行方式有：Nios II Hardware、Nios II Instruction Set Simulator，分別是目標(biāo)板運行、指令集仿真器運行。

運行程序的方法可以有如下幾種：

選擇RunàRun As，這種方式比較簡單、快捷。

選擇RunàRun…，此運行方式可進行一些具體的設(shè)置。

使用工具欄中運行圖標(biāo)也可以運行程序。

在此，選擇RunàRun…，出現(xiàn)如下圖所示的窗口。

根據(jù)需求選擇采用的目標(biāo)連接，在此選擇Nios II Hardware，然后右鍵單擊New按鈕，添加要運行的項目，如下圖所示。

如上圖所示的右側(cè)包含5個標(biāo)簽，可以根據(jù)要求進行相關(guān)的設(shè)定。其中Main標(biāo)簽顯示運行工程的名稱，最下方復(fù)選框Validate Nios II system ID before software download 為選擇在軟件下載前是否驗證Nios II系統(tǒng)ID，默認(rèn)情況為選中，即驗證系統(tǒng)ID；Target Connection標(biāo)簽用于建立目標(biāo)連接，選擇JTAG電纜、JTAG設(shè)備及Nios II 終端通信設(shè)備；Debugger標(biāo)簽用于調(diào)試配置。

設(shè)置完成后，單擊Run按鈕，則在控制臺上顯示運行結(jié)果“Hello_LED！”，如下圖所示，同時在開發(fā)板上顯示跑馬燈，運行成功。

當(dāng)然，如果用戶沒有開發(fā)板，則可以采用指令集仿真運行。使用指令集仿真運行，可以選擇RunàRun AsàNios II ISS運行工程，同樣出現(xiàn)“Hello_LED”運行結(jié)果如下圖所示。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/CXATG/archive/2013/03/26/2982819.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的NIOS II 创建示例设计_Quartus II 9.0的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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