基于FPGA軟核,定制你的SoC

1、 基于FPGA軟核，定制你的SoCDate: 2016 12.29Author: Aric Wang打造自己的CPU,自己的System On Chip!本文以Step by step的方式Guide You來定制你自己的NIOS-II軟核SoC,并創(chuàng)建C語言的流水燈測試程序，運行在自己做的CPU系統(tǒng)上。軟件：Quartus II 12.0, Nios II 12.0 Software Build Tools For Eclipse. （在安裝Quartus II時，所需軟件 一起安裝。）硬件：FPGA跑起Linux, UCOS-II等RTOS,是可行的，據(jù)相關人士的測試數(shù)據(jù)該軟核在FPGA上

2、性能介入ARM7-ARM9.一， 詳細步驟定制1， 打開Quartus II 并且新建一個空的工程。File -> New Project WizardClick the Next button.Click Next.選擇與開發(fā)板對應的FPGA芯片。Click NextClick Next.最后Finish. 如下圖：2， 使用SOP Builder 工具來生成自己的軟核Tools->SOP BuilderClick OK, if Qsys 提示.從左邊Panel的Tree 里選擇Nios Processor雙擊Processors->Nios ProcessorReset&

3、#160;Vector是復位后啟動時的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RAM設置好以后才能修改這里.一路點擊Next，最后Finish.接下面我們要添加片內RAM 選擇左邊目錄樹下的 Memories and Memory Controllers ->  On-Chip ->   On-Chip Memory (RAM 

4、;or ROM) 本例中我只使用1024bytes.接下來建立一個SystemID System ID就是一種標示符，類似校驗和的這么個東西，在你下載程序之前或者重啟之后，都會對它進行檢驗，以防止錯誤發(fā)生。 在左邊窗口的Peripherals->      Debug and performance ->        System ID Per

5、ipheral 雙擊System ID Peripheral接下來創(chuàng)建JTAG UART  首先    JTAG UART是實現(xiàn)PC和Nios II系統(tǒng)間的串行通信接口，它用于字符的輸入輸出，在Nios II的開發(fā)調試過程中扮演了重要的角色，接下來我們開始建立它的模塊。  選擇sopc builder主窗口左邊  Interface Protocols->    

6、;Serial->  JTAG UART接下來要添加一個PIO模塊(Parallel I/O)其中Width 表示要建立的PIO寬度是多少，我們的板上有8個LED，選擇寬度為8，Direction復選框中表示要建立的PIO的方向，分別表示   Bidirectional(tristate) ports  (雙向三態(tài)口)   Input ports only    (僅僅作為輸入口) 

7、;  Both input and output ports (作為輸入和輸出口)   Output ports only   (僅僅作為輸出口)   在本實驗中，將要實現(xiàn)的是點亮LED，所以這個新建的PIO采用Output ports only(僅輸出口)方式查看配置的結果：重命名系統(tǒng) 內組件。雙擊cpu并設置內存點擊 Finish.  執(zhí)行System菜單上的Auto-As

8、sign Base Addresses 自動分配一下地址。開始編譯，經(jīng)過耐心等待后，程序編好了，查看下最后的輸出如下:最后一行顯示Info: System generation was successful，產(chǎn)生成功。  點擊Exit退出，會回到quartusii主界面。新建一個Block Diagram/Schematic File在丁板上雙擊左鍵：點擊，放在丁板上,放好后，在NIOS軟核kernel上點擊右鍵后點擊Generate Pins for symbol 

9、;ports雙擊out_port_from_the_pio_led7.0拉出來的端口符號,重命令分配引腳有多種方法，常用的為tcl腳本分配，建立一個文件，取名為nios2.tcl，文件內容如下:set_global_assignment -name RESERVE_ALL_UNUSED_PINS "AS INPUT TRI-STATED" set_location_assignment PIN_16 -to clk_0 set_location_assignment PIN_17 -to reset_n set_location_assignment PIN_10 -to

10、led0 set_location_assignment PIN_11 -to led1 set_location_assignment PIN_26 -to led2 set_location_assignment PIN_35 -to led3 set_location_assignment PIN_27 -to led4 set_location_assignment PIN_28 -to led5 set_location_assignment PIN_33 -to led6 set_location_assignment PIN_34 -to led7保存到工程目錄下。菜單上Tool

11、s-> Tcl Scripts 運行剛剛的腳本。右擊選DeviceSaveall,  會提示你nios2.bdf保存到哪里？直接點確認，我們此例中就保存在示例目錄下   3， 執(zhí)行菜單Processing -> Start Compilation，開始進行編譯編譯完成，下載固件程序到EPCS1或使用JTAG下載到RAM.二， 生成C語言的程序并調試運行1， 以管理員方式運行Nios II 12.0 Software Build Tools for Eclipse新建 一個測試程序：點擊Finish.替換Demo程序的源碼如下：#include "stdio.h"#include "unistd.h"#include "system.h"#define _LED 1typedef structunsigned long int DATA;unsigned long int DIRECTION;unsigned long int INTERRUPT_MASK;unsigned long int EDGE_CAPTURE;PIO_STR;#ifdef _LED#define LED