軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件

第二章軟件設(shè)計(jì)流程和方法第二章軟件設(shè)計(jì)流程和方法NiosIIEDS（EmbeddedDesignSuite——嵌入式開發(fā)包）提供了一個(gè)統(tǒng)一的開發(fā)平臺(tái)，適用于所有NiosII處理器系統(tǒng)。僅僅通過一臺(tái)PC機(jī)、一片Altera的FPGA以及一根JTAG下載電纜，軟件開發(fā)人員就能夠往NiosII處理器系統(tǒng)寫入程序以及和NiosII處理器系統(tǒng)進(jìn)行通訊。NiosII處理器的JTAG調(diào)試模塊提供了使用JTAG下載線和NiosII處理器通信唯一的、統(tǒng)一的方法。無論是單處理器系統(tǒng)中的處理器，還是復(fù)雜多處理器系統(tǒng)中的處理器，對(duì)其的訪問都是相同的。用戶不必去自己建立訪問嵌入式處理器的接口。NiosIIEDS（EmbeddedDesignSuNiosIIEDS提供了兩種不同的設(shè)計(jì)流程，包括很多生成NiosII程序的軟件工具，包括需要版權(quán)的和開源軟件工具如，GNUC/C++工具集。NiosIIEDS為基于NiosII的系統(tǒng)自動(dòng)生成板支持包（boardsupportpackage——BSP)。Altera的BSP包括Altera硬件抽象層(hardwareabstractionlayer——HAL)，可選的RTOS，設(shè)備驅(qū)動(dòng)。BSP提供了C/C++運(yùn)行環(huán)境，使用戶避免直接和硬件打交道。NiosIIEDS的第一種開發(fā)流程是用戶在集成開發(fā)環(huán)境NiosIIIDE中完成所有的工作，第二種開發(fā)流程是在命令行和腳本環(huán)境中使用NiosII軟件生成工具，然后將工程導(dǎo)入到IDE中進(jìn)行調(diào)試。本書介紹使用NiosIIIDE進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的流程，NiosIIIDE基于開放式的、可擴(kuò)展EclipseIDEproject工程以及EclipseC/C++開發(fā)工具（CDT）工程。NiosIIEDS提供了兩種不同的設(shè)計(jì)流程，包括很多生2.1NiosIIIDE簡介NiosII集成開發(fā)環(huán)境(IDE)是NiosII系列嵌入式處理器的基本軟件開發(fā)工具。所有軟件開發(fā)任務(wù)都可以NiosIIIDE下完成，包括編輯、編譯和調(diào)試程序。NiosIIIDE為軟件開發(fā)提供四個(gè)主要的功能：工程管理器編輯器和編譯器調(diào)試器閃存編程器2.1NiosIIIDE簡介NiosII集成開發(fā)環(huán)境2.1.1工程管理器TheNiosIIIDE提供多個(gè)工程管理任務(wù)，加快嵌入式應(yīng)用程序的開發(fā)進(jìn)度。新工程向?qū)А狽iosIIIDE推出了一個(gè)新工程向?qū)В糜谧詣?dòng)建立C/C++應(yīng)用程序工程和系統(tǒng)庫工程。采用新工程向?qū)В軌蜉p松地在NiosIIIDE中創(chuàng)建新工程，如下圖所示。2.1.1工程管理器TheNiosIIIDE提供多個(gè)NiosIIIDE新工程向?qū)iosIIIDE新工程向?qū)к浖こ棠０濉斯こ虅?chuàng)建向?qū)?，NiosIIIDE還以工程模板的形式提供了軟件代碼實(shí)例，幫助軟件工程師盡可能快速地推出可運(yùn)行的系統(tǒng)。每個(gè)模板包括一系列軟件文件和工程設(shè)置。通過覆蓋工程目錄下的代碼或者導(dǎo)入工程文件的方式，開發(fā)人員能夠?qū)⑺麄冏约旱脑创a添加到工程中。在上圖中的下半部分分別是可選用的模板和模板的介紹。軟件工程模板——除了工程創(chuàng)建向?qū)В琋iosIIIDE還以軟件組件——NiosIIIDE使開發(fā)人員通過使用軟件組件能夠快速地定制系統(tǒng)。軟件組件（或者稱為“系統(tǒng)軟件”）為開發(fā)人員提供了一個(gè)簡單的方式來輕松地為特定目標(biāo)硬件配置他們的系統(tǒng)。在上圖中點(diǎn)擊Next，會(huì)出現(xiàn)下圖所示的系統(tǒng)庫的創(chuàng)建/選擇窗口，新建工程用到的組件會(huì)包含在系統(tǒng)庫中。組件包括：NiosII運(yùn)行庫（或者稱為硬件抽象層（HAL）)輕量級(jí)IPTCP/IP庫MicroC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)Altera壓縮文件系統(tǒng)軟件組件——NiosIIIDE使開發(fā)人員通過使用軟件組件系統(tǒng)庫工程系統(tǒng)庫工程2.1.2編輯器和編譯器Altera'sNiosIIIDE提供了一個(gè)全功能的源代碼編輯器和C/C++編譯器。包括下面的幾部分：文本編輯器——NiosIIIDE文本編輯器是一個(gè)成熟的全功能源文件編輯器。這些功能包括：語法高亮顯示C/C++，代碼輔助/代碼協(xié)助完成，全面的搜索工具，文件管理，廣泛的在線幫助主題和教程，引入輔助，快速定位，自動(dòng)糾錯(cuò)，內(nèi)置調(diào)試功能。2.1.2編輯器和編譯器Altera'sNiosII第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件C/C++編譯器——NiosIIIDE為GCC編譯器提供了一個(gè)圖形化用戶界面，NiosIIIDE編譯環(huán)境使設(shè)計(jì)Altera的NiosII處理器軟件更容易，它提供了一個(gè)易用的按鈕式流程，同時(shí)允許開發(fā)人員手工設(shè)置高級(jí)編譯選項(xiàng)。NiosIIIDE編譯環(huán)境自動(dòng)地生成一個(gè)基于用戶特定系統(tǒng)配置（SOPCBuilder生成的PTF文件）的makefile。NiosIIIDE中編譯/鏈接設(shè)置的任何改變都會(huì)自動(dòng)映射到這個(gè)自動(dòng)生成的makefile中。這些設(shè)置可包括生成存儲(chǔ)器初始化文件（MIF）的選項(xiàng)、閃存內(nèi)容、仿真器初始化文件（DAT/HEX）以及profile總結(jié)文件的相關(guān)選項(xiàng)。C/C++編譯器——NiosIIIDE為GCC編譯器提供2.1.3調(diào)試器NiosIIIDE包含一個(gè)強(qiáng)大的、基于GNU調(diào)試器的軟件調(diào)試器－GDB。該調(diào)試器提供了許多基本調(diào)試功能，以及一些在低成本處理器開發(fā)套件中不會(huì)經(jīng)常用到的高級(jí)調(diào)試功能。基本調(diào)試功能——NiosIIIDE調(diào)試器包含如下的基本調(diào)試功能：運(yùn)行控制調(diào)用堆棧查看軟件斷點(diǎn)反匯編代碼查看調(diào)試信息查看指令集仿真器2.1.3調(diào)試器NiosIIIDE包含一個(gè)強(qiáng)大的、基于高級(jí)調(diào)試——除了上述基本調(diào)試功能之外，NiosIIIDE調(diào)試器還支持以下高級(jí)調(diào)試功能：硬件斷點(diǎn)調(diào)試ROM或閃存中的代碼數(shù)據(jù)觸發(fā)指令跟蹤NiosIIIDE調(diào)試器通過JTAG調(diào)試模塊和目標(biāo)硬件相連。另外，支持片外跟蹤功能便于和第三方跟蹤探測工具結(jié)合使用，如FS2公司提供的用于NiosII處理器的in-target系統(tǒng)分析儀（ISA-NIOS）。調(diào)試信息查看——調(diào)試信息查看使用戶可以訪問本地變量、寄存器、存儲(chǔ)器、斷點(diǎn)以及表達(dá)式賦值函數(shù)。連接目標(biāo)——NiosIIIDE調(diào)試器能夠連接多種目標(biāo)。表6-1列出了NiosIIIDE中可用的目標(biāo)連接。高級(jí)調(diào)試——除了上述基本調(diào)試功能之外，NiosIIIDE目標(biāo)說明硬件（通過JTAG）連接至Altera的FPGA開發(fā)板，如NiosII開發(fā)套件或其他Altera及其合作伙伴提供的套件中的開發(fā)板。指令集仿真器NiosII指令集架構(gòu)的軟件例化；用于硬件平臺(tái)（如FPGA電路板）未搭建好時(shí)的系統(tǒng)開發(fā)。硬件邏輯仿真器連接至ModelSimHDL仿真器；用于驗(yàn)證用戶創(chuàng)建的外設(shè)。NiosIIIDE調(diào)試器目標(biāo)目標(biāo)說明硬件（通過JTAG）連接至Altera的FPGA開發(fā)2.1.4閃存編程器許多使用NiosII處理器的設(shè)計(jì)都在單板上采用了閃存，可以用來存儲(chǔ)FPGA配置數(shù)據(jù)和/或NiosII編程數(shù)據(jù)。NiosIIIDE提供了一個(gè)方便的閃存編程方法。任何連接到FPGA的兼容通用閃存接口（CFI）的閃存器件都可以通過NiosIIIDE閃存編程器來燒寫。除CFI閃存之外，NiosIIIDE閃存編程器能夠?qū)B接到FPGA的任何Altera串行配置器件進(jìn)行編程。2.1.4閃存編程器許多使用NiosII處理器的設(shè)計(jì)都在

閃存編程器管理多種數(shù)據(jù)，下表顯示了編程到閃存的通用內(nèi)容類型。內(nèi)容類型說明系統(tǒng)固定軟件燒寫到閃存中的軟件，用于NiosII處理器復(fù)位時(shí)從閃存中導(dǎo)入啟動(dòng)程序。FPGA配置如果使用一個(gè)配置控制器（例如用在Nios開發(fā)板中的配置控制器），F(xiàn)PGA能夠在上電復(fù)位時(shí)從閃存獲取配置數(shù)據(jù)。任意二進(jìn)制數(shù)據(jù)開發(fā)人員想存儲(chǔ)到閃存內(nèi)的任何二進(jìn)制數(shù)據(jù)，例如圖形、音頻等。閃存編程器管理多種數(shù)據(jù)，下表顯示了編程到閃存的通用內(nèi)NiosIIIDE閃存編程器具有易用的接口，NiosIIIDE閃存編程器已做了預(yù)先配置，能夠用于NiosII開發(fā)套件中的所有單板，而且能夠輕易地引入到用戶硬件中。除了IDE中的這些工具之外，NiosIIEDS還包括如下的部分：GNU工具系列——NiosII編譯器工具是基于標(biāo)準(zhǔn)的GNUgcc編譯器、匯編器、連接器和make工具。指令集仿真器——NiosII指令仿真器(ISS)使得用戶在目標(biāo)硬件準(zhǔn)備好之前就能開發(fā)程序。NiosIIIDE使得用戶可以基于ISS運(yùn)行開發(fā)的程序，就如同在真正的目標(biāo)硬件上運(yùn)行一樣簡單。設(shè)計(jì)實(shí)例——Nios_IIED提供了軟件實(shí)例和硬件設(shè)計(jì)來展示NiosII處理器和開發(fā)環(huán)境所具有的卓越的性能。NiosIIIDE閃存編程器具有易用的接口，NiosI2.2軟件開發(fā)流程2.2.1NiosII程序的構(gòu)成每個(gè)NiosII程序包括一個(gè)應(yīng)用工程，可選的庫工程和一個(gè)板支持包工程。用戶將NiosII程序編譯成一個(gè)能在NiosII處理上運(yùn)行的可執(zhí)行和連接的格式（ExecutableAndLinkedFormatFile——.elf）的文件。2.2軟件開發(fā)流程2.2.1NiosII程序的構(gòu)成應(yīng)用工程N(yùn)iosIIC/C++應(yīng)用工程包括組成一個(gè)可執(zhí)行的.elf文件的源代碼的集合。一個(gè)典型的應(yīng)用的特征是一個(gè)源文件包含main()——主函數(shù)。應(yīng)用工程包括libraries和BSP中被調(diào)用的函數(shù)的源代碼。庫工程庫工程是一個(gè)庫文件(.a)中的源代碼的集合。庫文件中通常包含可重用的，通用的函數(shù)，這些函數(shù)可被多個(gè)應(yīng)用工程所共享。比如，數(shù)學(xué)函數(shù)庫。庫工程沒有main()函數(shù)。應(yīng)用工程BSP工程N(yùn)iosIIBSP工程是包含特定系統(tǒng)支持代碼的特殊的庫。BSP為SOPCBuilder系統(tǒng)的處理器提供定制的軟件運(yùn)行環(huán)境。NiosIIEDS提供相應(yīng)的工具可以修改設(shè)置以控制BSP的行為。NiosIIIDE和NiosIIIDE開發(fā)流程文檔中使用"systemlibrary"來指代BSP。BSP包括如下的組成部分：硬件抽象層(HAL)NewlibC標(biāo)準(zhǔn)庫設(shè)備驅(qū)動(dòng)可選的軟件包可選的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)BSP工程硬件抽象層(HAL)HAL提供一個(gè)非線程的，類UNIX的C/C++運(yùn)行環(huán)境。HAL可以提供通用的I/O設(shè)備，允許用戶newlibC標(biāo)準(zhǔn)庫的函數(shù)編程來訪問硬件，如printf()。使用HAL可以最小化（或消除）通過直接訪問硬件的寄存器來控制外設(shè)和與外設(shè)通信。NewlibC標(biāo)準(zhǔn)庫Newlib是為了嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，而對(duì)C的標(biāo)準(zhǔn)庫進(jìn)行精簡的開源實(shí)現(xiàn)。包括一些常用的函數(shù)的集合，如printf()、malloc()和open()等。設(shè)備驅(qū)動(dòng)每個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理一個(gè)硬件設(shè)備。HAL為SOPCBuilder系統(tǒng)中的每一個(gè)需要驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)備實(shí)例化一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序。在NiosII軟件開發(fā)環(huán)境中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)具有如下的屬性：一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)是和一個(gè)特定的SOPCBuilder設(shè)備相關(guān)聯(lián)的。驅(qū)動(dòng)程序可能有一些設(shè)置可以影響驅(qū)動(dòng)程序的編譯，這些設(shè)置包含在BSP的設(shè)置中。硬件抽象層(HAL)可選的選件包軟件包是用戶可以選擇加入到BSP工程中，提供附加的功能的源代碼。比如NiosII版本的NichStack?TCP/IP協(xié)議棧。NiosIIIDE和NiosIIIDE設(shè)計(jì)流程文檔使用"軟件組件"來指代軟件包。在NiosII軟件開發(fā)環(huán)境中，軟件包具有如下的典型特性：A軟件包和特定的硬件沒有關(guān)聯(lián)軟件包有一些設(shè)置會(huì)影響它的編譯，這些設(shè)置.包含在BSP的設(shè)置中。在NiosII軟件開發(fā)環(huán)境中，軟件包和庫工程是不同的，軟件包是BSP工程的一部分，不是一個(gè)單獨(dú)的庫工程?？蛇x的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)NiosIIEDS包含第三方的C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，用戶可以選擇加入到BSP中。C/OS-II基于HAL，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的、welldocumented調(diào)度程序。用戶可以修改設(shè)置，這些設(shè)置也是包含在BSP設(shè)置中。其它的操作系統(tǒng)可從第三方的軟件廠商獲得。.可選的選件包2.2.2NiosIIIDE軟件開發(fā)步驟采用NiosIIIDE開發(fā)流程，用戶使用NiosIIIDE圖形用戶界面來創(chuàng)建、修改、編譯、運(yùn)行和調(diào)試NiosII程序。IDE創(chuàng)建和管理用戶的makefile。如果用戶對(duì)編譯進(jìn)程和工程設(shè)置干預(yù)比較少，而且不需要定制的腳本，采用這種流程比較好。NiosIIIDE是基于流行的EclipseIDE框架以及EclipseC/C++開發(fā)工具(CDT)插件。NiosIIIDE在后臺(tái)運(yùn)行其它的工具，對(duì)用戶屏蔽了底層工具的細(xì)節(jié)，提供了一個(gè)統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境。借助工程的創(chuàng)建和配置向?qū)В琋iosIIIDE使用起來很容易，尤其是對(duì)NiosII的初學(xué)者幫助很大。Altera公司提供了Windows和Linux操作系統(tǒng)的NiosIIIDE。下面以電子鐘的軟件開發(fā)為例來介紹軟件開發(fā)的過程。2.2.2NiosIIIDE軟件開發(fā)步驟采用Nios1.新建IDE管理的工程N(yùn)iosIIIDE提供了新工程的向?qū)В笇?dǎo)用戶創(chuàng)建IDE管理的工程。啟動(dòng)NiosIIIDE，出現(xiàn)NiosIIC/C++的窗口。首先創(chuàng)建NiosIIC/C++應(yīng)用程序，在File菜單中選擇newNiosIIC/C++Application，啟動(dòng)創(chuàng)建NiosIIC/C++應(yīng)用工程的向?qū)А?.新建IDE管理的工程點(diǎn)擊圖中的NiosIIC/C++Application出現(xiàn)下圖的窗口點(diǎn)擊圖中的NiosIIC/C++Application為新的NiosII工程命名：這里NiosII的工程名為digi_clock。選擇目標(biāo)硬件：選擇電子鐘的硬件的系統(tǒng)的PTF文件，IDE根據(jù)該文件來建立系統(tǒng)庫。選擇新工程的模板：這里選擇為BlankProject。為新的NiosII工程命名：這里NiosII的工程名為d在該窗口中，用戶可以選擇是創(chuàng)建一個(gè)新的系統(tǒng)庫，或是利用已有的系統(tǒng)庫，缺省的配置是新建一個(gè)系統(tǒng)庫。如在圖中直接點(diǎn)擊Finish，則選擇新建一個(gè)系統(tǒng)庫。在該窗口中，用戶可以選擇是創(chuàng)建一個(gè)新的系統(tǒng)庫，或是利用已有的在上圖中點(diǎn)擊Finish之后，NiosIIIDE創(chuàng)建新的工程，IDE也創(chuàng)建了系統(tǒng)庫工程*_syslib。這些工程出現(xiàn)在IDE工作臺(tái)的NiosIIC/C++工程視圖中。digi_clock為C/C++工程，digi_clock_syslib[SOPC]為系統(tǒng)庫工程。在上圖中點(diǎn)擊Finish之后，NiosIIIDE創(chuàng)建新的第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件建立C的源文件，首先選中digi_clock工程，然后單擊右鍵，在彈出菜單選擇NewSourceFile，用戶也可以在選擇File菜單NewSourceFile。建立C的源文件，首先選中digi_clock工程，然后單擊右進(jìn)行如上的操作會(huì)出現(xiàn)下圖的窗口提示用戶輸入源程序的文件名，本例取名為digi_clock.c，注意一定要加上后綴名，點(diǎn)擊Finish完成。用戶采用同樣的步驟來建立頭文件，最后選擇HeadFile即可，將頭文件命名為digi_clock.h進(jìn)行如上的操作會(huì)出現(xiàn)下圖的窗口提示用戶輸入源程序的文件名，本第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件2.編譯工程和管理工程對(duì)源程序和頭文件編輯完成之后，對(duì)工程進(jìn)行編譯，編譯的方法，是右鍵單擊digi_clock工程，然后在彈出菜單中選擇BuildProject，如下圖，或者選擇Project菜單BuildProject。編譯成功后，在工程下面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)Binaries的目錄，其中有一個(gè)可執(zhí)行的文件digi_clock.elf。編譯中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和警告，IDE會(huì)在窗口給出，用戶根據(jù)系統(tǒng)提供的信息進(jìn)行修改。2.編譯工程和管理工程在菜單中，用戶還可以對(duì)工程一些重要的選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。有如下的一些設(shè)置：Properties-——主要是管理工程和硬件以及其它工程的關(guān)聯(lián)。SystemLibraryProperties——管理硬件的特定的設(shè)置，比如通信設(shè)備，存儲(chǔ)器的分配。RunAs——管理程序是在硬件上運(yùn)行，還是在指令仿真器環(huán)境下運(yùn)行。DebugAs——管理是在硬件上調(diào)試程序，還是在指令仿真器環(huán)境下。在菜單中，用戶還可以對(duì)工程一些重要的選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。有如下的一Properties設(shè)置在上圖中點(diǎn)擊Properties出現(xiàn)下圖的窗口，該窗口的為Info頁，顯示的該工程的一些信息，不用設(shè)置，還有其它的頁也無須設(shè)置，這里重點(diǎn)介紹C/C++Build頁，C/C++Indexer頁。Properties設(shè)置第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件在上圖中點(diǎn)擊C/C++Build，出現(xiàn)下圖所示的窗口，在該窗口中，用戶關(guān)心的選項(xiàng)有Configuration下拉列表框、ToolSettings選項(xiàng)卡。Configuration下拉列表框選擇編譯工程時(shí)采用調(diào)試模式（Debug）還是發(fā)布（Release）模式。不同的模式對(duì)應(yīng)不同的編譯器設(shè)置，優(yōu)化級(jí)別和調(diào)試級(jí)別都可能不同，用戶也可以自己來設(shè)置編譯器的優(yōu)化級(jí)別和調(diào)試級(jí)別，如下圖中的ToolsSettings頁中的NiosIICompiler的General欄。選用Release模式能很大程度減小程序空間并提高程序的執(zhí)行性能。在上圖中點(diǎn)擊C/C++Build，出現(xiàn)下圖所示的窗口，在該第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件在上圖中點(diǎn)擊C/C++Indexer，出現(xiàn)如下圖所示的窗口，在該窗口中，用戶在AvailableIndexers下拉列表框中，可以選擇可用的檢索器，這里有三個(gè)選項(xiàng)，第一個(gè)選項(xiàng)是不使用Indexer；第二個(gè)選項(xiàng)是FastC/C++Indexer；第三個(gè)是FullC/C++Indexer。各種Indexer的特點(diǎn)也給出了說明。借助于檢索器，用戶可以方便地找到程序文件中的相關(guān)信息。在上圖中點(diǎn)擊C/C++Indexer，出現(xiàn)如下圖所示的窗口SystemLibraryProperties的設(shè)置在工程的彈出菜單中點(diǎn)擊SystemLibraryProperties，出現(xiàn)下圖的窗口SystemLibraryProperties的設(shè)置第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件2.3運(yùn)行和調(diào)試程序調(diào)試/運(yùn)行程序之前要把嵌入式系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)下載到FPGA中。程序的調(diào)試可以發(fā)生在下面的環(huán)境：NiosIIHardware——NiosII硬件。NiosIIInstructionSetSimulator——NiosII指令集仿真器。NiosII程序的運(yùn)行可以發(fā)生在下面的環(huán)境：NiosIIHardware——NiosII硬件。NiosIIInstructionSetSimulator——NiosII指令集仿真器。NiosIIModelSim——在ModelSim軟件環(huán)境下運(yùn)行。想要在哪個(gè)環(huán)境下調(diào)試和運(yùn)行只要通過鼠標(biāo)右鍵單擊NiosII工程，然后在彈出的菜單中選擇DebugAs/RunAs，再選擇相應(yīng)的環(huán)境，用戶還可以通過選擇Run菜單DebugAs/RunAs來實(shí)現(xiàn)同樣的功能。2.3運(yùn)行和調(diào)試程序第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件2.3.1調(diào)試/運(yùn)行環(huán)境設(shè)置但是在調(diào)試/運(yùn)行程序之前，必須先對(duì)上述的調(diào)試/運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。方法是選擇Run菜單Debug…/Run…。如果選擇執(zhí)行Run菜單中的Debug…，出現(xiàn)下圖的窗口，在窗口中，選中NiosIIHardware，雙擊或者點(diǎn)擊快捷圖標(biāo)Newlaunchconfiguration，就新建了一個(gè)硬件調(diào)試配置。對(duì)NiosII指令集仿真器有同樣的方法。對(duì)調(diào)試環(huán)境的設(shè)置主要是Targetconnection和Debugger配置頁。配置的首頁是Main配置頁，用戶一般不用修改。選擇TargetConnection配置頁，出現(xiàn)相應(yīng)的窗口。JTAGCable：進(jìn)行JTAG下載電纜的選擇。當(dāng)只有一個(gè)下載電纜是，會(huì)自動(dòng)選擇，無需設(shè)置，當(dāng)有多個(gè)下載電纜時(shí)，用戶手動(dòng)進(jìn)行選擇。JTAGDevice：進(jìn)行連接在JTAG鏈上的FPGA器件的選擇，本例只有一個(gè)器件，用戶不用選擇，當(dāng)具有多個(gè)器件時(shí)，用戶必須手動(dòng)進(jìn)行選擇。NiosIITerminalcommunicationdevice：進(jìn)行NiosII系統(tǒng)終端通信設(shè)備選擇，本例選擇jtag_uart。2.3.1調(diào)試/運(yùn)行環(huán)境設(shè)置第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件2.3.2調(diào)試/運(yùn)行程序進(jìn)行完調(diào)試和運(yùn)行環(huán)境的設(shè)置之后，調(diào)試和運(yùn)行程序只要點(diǎn)擊Run菜單，然后選擇RunAs/DebugAs，再選擇相應(yīng)的運(yùn)行/調(diào)試環(huán)境，如NiosIIHaredware?？刂婆_(tái)會(huì)顯示調(diào)試和運(yùn)行程序的信息。2.3.2調(diào)試/運(yùn)行程序2.3.3下載程序到Flash用戶可以將軟件文件、FPGA配置文件和數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)到flash存儲(chǔ)器中。對(duì)flash存儲(chǔ)器編程能夠使硬件在啟動(dòng)的時(shí)從flash裝載軟件和FPGA的配置。用戶可以使用Nios

IIIDEflashprogrammer編程連接到FPGA的flash存儲(chǔ)器。用戶好似用flashprogrammer配置來管理flash存儲(chǔ)器的編程。flashprogrammer配置是影響特定的目標(biāo)硬件的flash編程進(jìn)程的一組設(shè)置。用戶可以創(chuàng)建多個(gè)flashprogrammer配置，每一個(gè)具有自己的編程參數(shù)。如果用戶在多個(gè)目標(biāo)板上開發(fā)項(xiàng)目時(shí)很有幫助。用戶也可以建立一個(gè)flashprogrammer配置來編程文件的組合，允許用戶一次操作編程兩或三個(gè)文件。2.3.3下載程序到Flash用戶可以將軟件文件、FPGA1.打開flashprogrammer，創(chuàng)建flashprogrammer配置在Tools菜單中，點(diǎn)擊FlashProgrammer....，出現(xiàn)FlashProgrammer對(duì)話窗口。在配置列表中右鍵單擊FlashProgrammer，然后在彈出菜單中單擊New，一個(gè)新的flashprogrammer配置出現(xiàn)。在Name框中為該配置輸入一個(gè)唯一的、有意義的名字。1.打開flashprogrammer，創(chuàng)建flash第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件2.指定要編程到flash存儲(chǔ)器的文件在配置列表中，單擊一個(gè)flashprogrammer配置。點(diǎn)擊Main頁。如果要將可執(zhí)行文件編程到flash存儲(chǔ)器，采用如下的步驟：選中Programsoftwareprojectintoflashmemory。在Project框中指定工程。flashprogrammer會(huì)自動(dòng)找到用戶工程的Nios

IIELFExecutable和目標(biāo)硬件。2.指定要編程到flash存儲(chǔ)器的文件如果用戶不是將可執(zhí)行文件編程到flash存儲(chǔ)器，采取如下的步驟：選中Programsoftwareintoflashmemory.刪除Project框中的內(nèi)容。不選擇Programsoftwareintoflashmemory。SOPCBuilderSystem框可用.在SOPCBuilderSystem框中指定目標(biāo)硬件文件。如果用戶不是將可執(zhí)行文件編程到flash存儲(chǔ)器，采取如下的步如果要將FPGA配置編程到flash存儲(chǔ)器，采取如下的步驟：選中ProgramFPGAconfigurationdataintohardware-imageregionofflashmemory.在FPGAconfiguration(.sof)框中指定數(shù)據(jù)文件.在HardwareImage列表中選擇FPGA配置位置。在Memory列表中，選擇flash存儲(chǔ)器設(shè)備。在Offset框中，鍵入flash存儲(chǔ)器設(shè)備中的配置文件起始位置的偏移量。如果要將FPGA配置編程到flash存儲(chǔ)器，采取如下的步驟：如果用戶要將數(shù)據(jù)文件編程到flash存儲(chǔ)器，采用如下的步驟：選中Programafileintoflashmemory。在File框指定要編程到flash的文件。在Memory列表中，選擇flash存儲(chǔ)器設(shè)備。在Offset框中，輸入數(shù)據(jù)文件的在flash存儲(chǔ)器設(shè)備中起始位置的偏移量。如果用戶要將數(shù)據(jù)文件編程到flash存儲(chǔ)器，采用如下的步驟：指定編程的線纜和目標(biāo)flash存儲(chǔ)器設(shè)備在配置列表中，單擊一個(gè)flashprogrammer配置。單擊TargetConnection頁。在JTAGcable列表中，選擇連接到目標(biāo)板的JTAGcable。如果用戶只有一條電纜，automatic的設(shè)置會(huì)自動(dòng)地確定用戶的下載線。如果用戶的下載線沒有出現(xiàn)在列表中，確認(rèn)是否正確地安裝和連接，然后點(diǎn)擊Refresh將其添加到列表中。在JTAGdevice列表中，選擇要編程的Nios

II系統(tǒng)。如果用戶只有更一個(gè)連接到JTAGCable的Nios

II系統(tǒng)，automatic的設(shè)置自動(dòng)確定用戶的系統(tǒng)。如果用戶的Nios

II系統(tǒng)沒有顯示在列表中，確認(rèn)硬件是否正確地安裝和連接，然后點(diǎn)擊Refresh將其添加到列表中。指定編程的線纜和目標(biāo)flash存儲(chǔ)器設(shè)備編程目標(biāo)板上的flash存儲(chǔ)器在配置列表中，點(diǎn)擊一個(gè)flashprogrammer配置。Main和TargetConnection頁上的設(shè)置必須是合法的。點(diǎn)擊右下角的ProgramFlash開始對(duì)flash編程。flash的編程過程需要幾分鐘，具體的時(shí)間取決于下載的數(shù)據(jù)的大小。如果用戶的工程不是最新的，在將工程編程到flash存儲(chǔ)器之前，Nios

IIIDE會(huì)自動(dòng)地編譯用戶的工程。用戶也可以關(guān)閉自動(dòng)編譯，在Window菜單，點(diǎn)擊Preferences,然后展開Run/Debug，點(diǎn)擊Launching，然后去掉Build(ifrequired)beforelaunching的選項(xiàng)。如果需要的話，flashprogrammer自動(dòng)地在編程數(shù)據(jù)之前添加上boot-loader代碼。編程目標(biāo)板上的flash存儲(chǔ)器演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！第二章軟件設(shè)計(jì)流程和方法第二章軟件設(shè)計(jì)流程和方法NiosIIEDS（EmbeddedDesignSuite——嵌入式開發(fā)包）提供了一個(gè)統(tǒng)一的開發(fā)平臺(tái)，適用于所有NiosII處理器系統(tǒng)。僅僅通過一臺(tái)PC機(jī)、一片Altera的FPGA以及一根JTAG下載電纜，軟件開發(fā)人員就能夠往NiosII處理器系統(tǒng)寫入程序以及和NiosII處理器系統(tǒng)進(jìn)行通訊。NiosII處理器的JTAG調(diào)試模塊提供了使用JTAG下載線和NiosII處理器通信唯一的、統(tǒng)一的方法。無論是單處理器系統(tǒng)中的處理器，還是復(fù)雜多處理器系統(tǒng)中的處理器，對(duì)其的訪問都是相同的。用戶不必去自己建立訪問嵌入式處理器的接口。NiosIIEDS（EmbeddedDesignSuNiosIIEDS提供了兩種不同的設(shè)計(jì)流程，包括很多生成NiosII程序的軟件工具，包括需要版權(quán)的和開源軟件工具如，GNUC/C++工具集。NiosIIEDS為基于NiosII的系統(tǒng)自動(dòng)生成板支持包（boardsupportpackage——BSP)。Altera的BSP包括Altera硬件抽象層(hardwareabstractionlayer——HAL)，可選的RTOS，設(shè)備驅(qū)動(dòng)。BSP提供了C/C++運(yùn)行環(huán)境，使用戶避免直接和硬件打交道。NiosIIEDS的第一種開發(fā)流程是用戶在集成開發(fā)環(huán)境NiosIIIDE中完成所有的工作，第二種開發(fā)流程是在命令行和腳本環(huán)境中使用NiosII軟件生成工具，然后將工程導(dǎo)入到IDE中進(jìn)行調(diào)試。本書介紹使用NiosIIIDE進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的流程，NiosIIIDE基于開放式的、可擴(kuò)展EclipseIDEproject工程以及EclipseC/C++開發(fā)工具（CDT）工程。NiosIIEDS提供了兩種不同的設(shè)計(jì)流程，包括很多生2.1NiosIIIDE簡介NiosII集成開發(fā)環(huán)境(IDE)是NiosII系列嵌入式處理器的基本軟件開發(fā)工具。所有軟件開發(fā)任務(wù)都可以NiosIIIDE下完成，包括編輯、編譯和調(diào)試程序。NiosIIIDE為軟件開發(fā)提供四個(gè)主要的功能：工程管理器編輯器和編譯器調(diào)試器閃存編程器2.1NiosIIIDE簡介NiosII集成開發(fā)環(huán)境2.1.1工程管理器TheNiosIIIDE提供多個(gè)工程管理任務(wù)，加快嵌入式應(yīng)用程序的開發(fā)進(jìn)度。新工程向?qū)А狽iosIIIDE推出了一個(gè)新工程向?qū)?，用于自?dòng)建立C/C++應(yīng)用程序工程和系統(tǒng)庫工程。采用新工程向?qū)?，能夠輕松地在NiosIIIDE中創(chuàng)建新工程，如下圖所示。2.1.1工程管理器TheNiosIIIDE提供多個(gè)NiosIIIDE新工程向?qū)iosIIIDE新工程向?qū)к浖こ棠０濉斯こ虅?chuàng)建向?qū)?，NiosIIIDE還以工程模板的形式提供了軟件代碼實(shí)例，幫助軟件工程師盡可能快速地推出可運(yùn)行的系統(tǒng)。每個(gè)模板包括一系列軟件文件和工程設(shè)置。通過覆蓋工程目錄下的代碼或者導(dǎo)入工程文件的方式，開發(fā)人員能夠?qū)⑺麄冏约旱脑创a添加到工程中。在上圖中的下半部分分別是可選用的模板和模板的介紹。軟件工程模板——除了工程創(chuàng)建向?qū)?，NiosIIIDE還以軟件組件——NiosIIIDE使開發(fā)人員通過使用軟件組件能夠快速地定制系統(tǒng)。軟件組件（或者稱為“系統(tǒng)軟件”）為開發(fā)人員提供了一個(gè)簡單的方式來輕松地為特定目標(biāo)硬件配置他們的系統(tǒng)。在上圖中點(diǎn)擊Next，會(huì)出現(xiàn)下圖所示的系統(tǒng)庫的創(chuàng)建/選擇窗口，新建工程用到的組件會(huì)包含在系統(tǒng)庫中。組件包括：NiosII運(yùn)行庫（或者稱為硬件抽象層（HAL）)輕量級(jí)IPTCP/IP庫MicroC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)Altera壓縮文件系統(tǒng)軟件組件——NiosIIIDE使開發(fā)人員通過使用軟件組件系統(tǒng)庫工程系統(tǒng)庫工程2.1.2編輯器和編譯器Altera'sNiosIIIDE提供了一個(gè)全功能的源代碼編輯器和C/C++編譯器。包括下面的幾部分：文本編輯器——NiosIIIDE文本編輯器是一個(gè)成熟的全功能源文件編輯器。這些功能包括：語法高亮顯示C/C++，代碼輔助/代碼協(xié)助完成，全面的搜索工具，文件管理，廣泛的在線幫助主題和教程，引入輔助，快速定位，自動(dòng)糾錯(cuò)，內(nèi)置調(diào)試功能。2.1.2編輯器和編譯器Altera'sNiosII第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件C/C++編譯器——NiosIIIDE為GCC編譯器提供了一個(gè)圖形化用戶界面，NiosIIIDE編譯環(huán)境使設(shè)計(jì)Altera的NiosII處理器軟件更容易，它提供了一個(gè)易用的按鈕式流程，同時(shí)允許開發(fā)人員手工設(shè)置高級(jí)編譯選項(xiàng)。NiosIIIDE編譯環(huán)境自動(dòng)地生成一個(gè)基于用戶特定系統(tǒng)配置（SOPCBuilder生成的PTF文件）的makefile。NiosIIIDE中編譯/鏈接設(shè)置的任何改變都會(huì)自動(dòng)映射到這個(gè)自動(dòng)生成的makefile中。這些設(shè)置可包括生成存儲(chǔ)器初始化文件（MIF）的選項(xiàng)、閃存內(nèi)容、仿真器初始化文件（DAT/HEX）以及profile總結(jié)文件的相關(guān)選項(xiàng)。C/C++編譯器——NiosIIIDE為GCC編譯器提供2.1.3調(diào)試器NiosIIIDE包含一個(gè)強(qiáng)大的、基于GNU調(diào)試器的軟件調(diào)試器－GDB。該調(diào)試器提供了許多基本調(diào)試功能，以及一些在低成本處理器開發(fā)套件中不會(huì)經(jīng)常用到的高級(jí)調(diào)試功能?；菊{(diào)試功能——NiosIIIDE調(diào)試器包含如下的基本調(diào)試功能：運(yùn)行控制調(diào)用堆棧查看軟件斷點(diǎn)反匯編代碼查看調(diào)試信息查看指令集仿真器2.1.3調(diào)試器NiosIIIDE包含一個(gè)強(qiáng)大的、基于高級(jí)調(diào)試——除了上述基本調(diào)試功能之外，NiosIIIDE調(diào)試器還支持以下高級(jí)調(diào)試功能：硬件斷點(diǎn)調(diào)試ROM或閃存中的代碼數(shù)據(jù)觸發(fā)指令跟蹤NiosIIIDE調(diào)試器通過JTAG調(diào)試模塊和目標(biāo)硬件相連。另外，支持片外跟蹤功能便于和第三方跟蹤探測工具結(jié)合使用，如FS2公司提供的用于NiosII處理器的in-target系統(tǒng)分析儀（ISA-NIOS）。調(diào)試信息查看——調(diào)試信息查看使用戶可以訪問本地變量、寄存器、存儲(chǔ)器、斷點(diǎn)以及表達(dá)式賦值函數(shù)。連接目標(biāo)——NiosIIIDE調(diào)試器能夠連接多種目標(biāo)。表6-1列出了NiosIIIDE中可用的目標(biāo)連接。高級(jí)調(diào)試——除了上述基本調(diào)試功能之外，NiosIIIDE目標(biāo)說明硬件（通過JTAG）連接至Altera的FPGA開發(fā)板，如NiosII開發(fā)套件或其他Altera及其合作伙伴提供的套件中的開發(fā)板。指令集仿真器NiosII指令集架構(gòu)的軟件例化；用于硬件平臺(tái)（如FPGA電路板）未搭建好時(shí)的系統(tǒng)開發(fā)。硬件邏輯仿真器連接至ModelSimHDL仿真器；用于驗(yàn)證用戶創(chuàng)建的外設(shè)。NiosIIIDE調(diào)試器目標(biāo)目標(biāo)說明硬件（通過JTAG）連接至Altera的FPGA開發(fā)2.1.4閃存編程器許多使用NiosII處理器的設(shè)計(jì)都在單板上采用了閃存，可以用來存儲(chǔ)FPGA配置數(shù)據(jù)和/或NiosII編程數(shù)據(jù)。NiosIIIDE提供了一個(gè)方便的閃存編程方法。任何連接到FPGA的兼容通用閃存接口（CFI）的閃存器件都可以通過NiosIIIDE閃存編程器來燒寫。除CFI閃存之外，NiosIIIDE閃存編程器能夠?qū)B接到FPGA的任何Altera串行配置器件進(jìn)行編程。2.1.4閃存編程器許多使用NiosII處理器的設(shè)計(jì)都在

閃存編程器管理多種數(shù)據(jù)，下表顯示了編程到閃存的通用內(nèi)容類型。內(nèi)容類型說明系統(tǒng)固定軟件燒寫到閃存中的軟件，用于NiosII處理器復(fù)位時(shí)從閃存中導(dǎo)入啟動(dòng)程序。FPGA配置如果使用一個(gè)配置控制器（例如用在Nios開發(fā)板中的配置控制器），F(xiàn)PGA能夠在上電復(fù)位時(shí)從閃存獲取配置數(shù)據(jù)。任意二進(jìn)制數(shù)據(jù)開發(fā)人員想存儲(chǔ)到閃存內(nèi)的任何二進(jìn)制數(shù)據(jù)，例如圖形、音頻等。閃存編程器管理多種數(shù)據(jù)，下表顯示了編程到閃存的通用內(nèi)NiosIIIDE閃存編程器具有易用的接口，NiosIIIDE閃存編程器已做了預(yù)先配置，能夠用于NiosII開發(fā)套件中的所有單板，而且能夠輕易地引入到用戶硬件中。除了IDE中的這些工具之外，NiosIIEDS還包括如下的部分：GNU工具系列——NiosII編譯器工具是基于標(biāo)準(zhǔn)的GNUgcc編譯器、匯編器、連接器和make工具。指令集仿真器——NiosII指令仿真器(ISS)使得用戶在目標(biāo)硬件準(zhǔn)備好之前就能開發(fā)程序。NiosIIIDE使得用戶可以基于ISS運(yùn)行開發(fā)的程序，就如同在真正的目標(biāo)硬件上運(yùn)行一樣簡單。設(shè)計(jì)實(shí)例——Nios_IIED提供了軟件實(shí)例和硬件設(shè)計(jì)來展示NiosII處理器和開發(fā)環(huán)境所具有的卓越的性能。NiosIIIDE閃存編程器具有易用的接口，NiosI2.2軟件開發(fā)流程2.2.1NiosII程序的構(gòu)成每個(gè)NiosII程序包括一個(gè)應(yīng)用工程，可選的庫工程和一個(gè)板支持包工程。用戶將NiosII程序編譯成一個(gè)能在NiosII處理上運(yùn)行的可執(zhí)行和連接的格式（ExecutableAndLinkedFormatFile——.elf）的文件。2.2軟件開發(fā)流程2.2.1NiosII程序的構(gòu)成應(yīng)用工程N(yùn)iosIIC/C++應(yīng)用工程包括組成一個(gè)可執(zhí)行的.elf文件的源代碼的集合。一個(gè)典型的應(yīng)用的特征是一個(gè)源文件包含main()——主函數(shù)。應(yīng)用工程包括libraries和BSP中被調(diào)用的函數(shù)的源代碼。庫工程庫工程是一個(gè)庫文件(.a)中的源代碼的集合。庫文件中通常包含可重用的，通用的函數(shù)，這些函數(shù)可被多個(gè)應(yīng)用工程所共享。比如，數(shù)學(xué)函數(shù)庫。庫工程沒有main()函數(shù)。應(yīng)用工程BSP工程N(yùn)iosIIBSP工程是包含特定系統(tǒng)支持代碼的特殊的庫。BSP為SOPCBuilder系統(tǒng)的處理器提供定制的軟件運(yùn)行環(huán)境。NiosIIEDS提供相應(yīng)的工具可以修改設(shè)置以控制BSP的行為。NiosIIIDE和NiosIIIDE開發(fā)流程文檔中使用"systemlibrary"來指代BSP。BSP包括如下的組成部分：硬件抽象層(HAL)NewlibC標(biāo)準(zhǔn)庫設(shè)備驅(qū)動(dòng)可選的軟件包可選的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)BSP工程硬件抽象層(HAL)HAL提供一個(gè)非線程的，類UNIX的C/C++運(yùn)行環(huán)境。HAL可以提供通用的I/O設(shè)備，允許用戶newlibC標(biāo)準(zhǔn)庫的函數(shù)編程來訪問硬件，如printf()。使用HAL可以最小化（或消除）通過直接訪問硬件的寄存器來控制外設(shè)和與外設(shè)通信。NewlibC標(biāo)準(zhǔn)庫Newlib是為了嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，而對(duì)C的標(biāo)準(zhǔn)庫進(jìn)行精簡的開源實(shí)現(xiàn)。包括一些常用的函數(shù)的集合，如printf()、malloc()和open()等。設(shè)備驅(qū)動(dòng)每個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理一個(gè)硬件設(shè)備。HAL為SOPCBuilder系統(tǒng)中的每一個(gè)需要驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)備實(shí)例化一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序。在NiosII軟件開發(fā)環(huán)境中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)具有如下的屬性：一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)是和一個(gè)特定的SOPCBuilder設(shè)備相關(guān)聯(lián)的。驅(qū)動(dòng)程序可能有一些設(shè)置可以影響驅(qū)動(dòng)程序的編譯，這些設(shè)置包含在BSP的設(shè)置中。硬件抽象層(HAL)可選的選件包軟件包是用戶可以選擇加入到BSP工程中，提供附加的功能的源代碼。比如NiosII版本的NichStack?TCP/IP協(xié)議棧。NiosIIIDE和NiosIIIDE設(shè)計(jì)流程文檔使用"軟件組件"來指代軟件包。在NiosII軟件開發(fā)環(huán)境中，軟件包具有如下的典型特性：A軟件包和特定的硬件沒有關(guān)聯(lián)軟件包有一些設(shè)置會(huì)影響它的編譯，這些設(shè)置.包含在BSP的設(shè)置中。在NiosII軟件開發(fā)環(huán)境中，軟件包和庫工程是不同的，軟件包是BSP工程的一部分，不是一個(gè)單獨(dú)的庫工程。可選的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)NiosIIEDS包含第三方的C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，用戶可以選擇加入到BSP中。C/OS-II基于HAL，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的、welldocumented調(diào)度程序。用戶可以修改設(shè)置，這些設(shè)置也是包含在BSP設(shè)置中。其它的操作系統(tǒng)可從第三方的軟件廠商獲得。.可選的選件包2.2.2NiosIIIDE軟件開發(fā)步驟采用NiosIIIDE開發(fā)流程，用戶使用NiosIIIDE圖形用戶界面來創(chuàng)建、修改、編譯、運(yùn)行和調(diào)試NiosII程序。IDE創(chuàng)建和管理用戶的makefile。如果用戶對(duì)編譯進(jìn)程和工程設(shè)置干預(yù)比較少，而且不需要定制的腳本，采用這種流程比較好。NiosIIIDE是基于流行的EclipseIDE框架以及EclipseC/C++開發(fā)工具(CDT)插件。NiosIIIDE在后臺(tái)運(yùn)行其它的工具，對(duì)用戶屏蔽了底層工具的細(xì)節(jié)，提供了一個(gè)統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境。借助工程的創(chuàng)建和配置向?qū)?，NiosIIIDE使用起來很容易，尤其是對(duì)NiosII的初學(xué)者幫助很大。Altera公司提供了Windows和Linux操作系統(tǒng)的NiosIIIDE。下面以電子鐘的軟件開發(fā)為例來介紹軟件開發(fā)的過程。2.2.2NiosIIIDE軟件開發(fā)步驟采用Nios1.新建IDE管理的工程N(yùn)iosIIIDE提供了新工程的向?qū)?，指?dǎo)用戶創(chuàng)建IDE管理的工程。啟動(dòng)NiosIIIDE，出現(xiàn)NiosIIC/C++的窗口。首先創(chuàng)建NiosIIC/C++應(yīng)用程序，在File菜單中選擇newNiosIIC/C++Application，啟動(dòng)創(chuàng)建NiosIIC/C++應(yīng)用工程的向?qū)А?.新建IDE管理的工程點(diǎn)擊圖中的NiosIIC/C++Application出現(xiàn)下圖的窗口點(diǎn)擊圖中的NiosIIC/C++Application為新的NiosII工程命名：這里NiosII的工程名為digi_clock。選擇目標(biāo)硬件：選擇電子鐘的硬件的系統(tǒng)的PTF文件，IDE根據(jù)該文件來建立系統(tǒng)庫。選擇新工程的模板：這里選擇為BlankProject。為新的NiosII工程命名：這里NiosII的工程名為d在該窗口中，用戶可以選擇是創(chuàng)建一個(gè)新的系統(tǒng)庫，或是利用已有的系統(tǒng)庫，缺省的配置是新建一個(gè)系統(tǒng)庫。如在圖中直接點(diǎn)擊Finish，則選擇新建一個(gè)系統(tǒng)庫。在該窗口中，用戶可以選擇是創(chuàng)建一個(gè)新的系統(tǒng)庫，或是利用已有的在上圖中點(diǎn)擊Finish之后，NiosIIIDE創(chuàng)建新的工程，IDE也創(chuàng)建了系統(tǒng)庫工程*_syslib。這些工程出現(xiàn)在IDE工作臺(tái)的NiosIIC/C++工程視圖中。digi_clock為C/C++工程，digi_clock_syslib[SOPC]為系統(tǒng)庫工程。在上圖中點(diǎn)擊Finish之后，NiosIIIDE創(chuàng)建新的第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件建立C的源文件，首先選中digi_clock工程，然后單擊右鍵，在彈出菜單選擇NewSourceFile，用戶也可以在選擇File菜單NewSourceFile。建立C的源文件，首先選中digi_clock工程，然后單擊右進(jìn)行如上的操作會(huì)出現(xiàn)下圖的窗口提示用戶輸入源程序的文件名，本例取名為digi_clock.c，注意一定要加上后綴名，點(diǎn)擊Finish完成。用戶采用同樣的步驟來建立頭文件，最后選擇HeadFile即可，將頭文件命名為digi_clock.h進(jìn)行如上的操作會(huì)出現(xiàn)下圖的窗口提示用戶輸入源程序的文件名，本第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件2.編譯工程和管理工程對(duì)源程序和頭文件編輯完成之后，對(duì)工程進(jìn)行編譯，編譯的方法，是右鍵單擊digi_clock工程，然后在彈出菜單中選擇BuildProject，如下圖，或者選擇Project菜單BuildProject。編譯成功后，在工程下面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)Binaries的目錄，其中有一個(gè)可執(zhí)行的文件digi_clock.elf。編譯中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和警告，IDE會(huì)在窗口給出，用戶根據(jù)系統(tǒng)提供的信息進(jìn)行修改。2.編譯工程和管理工程在菜單中，用戶還可以對(duì)工程一些重要的選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。有如下的一些設(shè)置：Properties-——主要是管理工程和硬件以及其它工程的關(guān)聯(lián)。SystemLibraryProperties——管理硬件的特定的設(shè)置，比如通信設(shè)備，存儲(chǔ)器的分配。RunAs——管理程序是在硬件上運(yùn)行，還是在指令仿真器環(huán)境下運(yùn)行。DebugAs——管理是在硬件上調(diào)試程序，還是在指令仿真器環(huán)境下。在菜單中，用戶還可以對(duì)工程一些重要的選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。有如下的一Properties設(shè)置在上圖中點(diǎn)擊Properties出現(xiàn)下圖的窗口，該窗口的為Info頁，顯示的該工程的一些信息，不用設(shè)置，還有其它的頁也無須設(shè)置，這里重點(diǎn)介紹C/C++Build頁，C/C++Indexer頁。Properties設(shè)置第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件在上圖中點(diǎn)擊C/C++Build，出現(xiàn)下圖所示的窗口，在該窗口中，用戶關(guān)心的選項(xiàng)有Configuration下拉列表框、ToolSettings選項(xiàng)卡。Configuration下拉列表框選擇編譯工程時(shí)采用調(diào)試模式（Debug）還是發(fā)布（Release）模式。不同的模式對(duì)應(yīng)不同的編譯器設(shè)置，優(yōu)化級(jí)別和調(diào)試級(jí)別都可能不同，用戶也可以自己來設(shè)置編譯器的優(yōu)化級(jí)別和調(diào)試級(jí)別，如下圖中的ToolsSettings頁中的NiosIICompiler的General欄。選用Release模式能很大程度減小程序空間并提高程序的執(zhí)行性能。在上圖中點(diǎn)擊C/C++Build，出現(xiàn)下圖所示的窗口，在該第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件在上圖中點(diǎn)擊C/C++Indexer，出現(xiàn)如下圖所示的窗口，在該窗口中，用戶在AvailableIndexers下拉列表框中，可以選擇可用的檢索器，這里有三個(gè)選項(xiàng)，第一個(gè)選項(xiàng)是不使用Indexer；第二個(gè)選項(xiàng)是FastC/C++Indexer；第三個(gè)是FullC/C++Indexer。各種Indexer的特點(diǎn)也給出了說明。借助于檢索器，用戶可以方便地找到程序文件中的相關(guān)信息。在上圖中點(diǎn)擊C/C++Indexer，出現(xiàn)如下圖所示的窗口SystemLibraryProperties的設(shè)置在工程的彈出菜單中點(diǎn)擊SystemLibraryProperties，出現(xiàn)下圖的窗口SystemLibraryProperties的設(shè)置第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件2.3運(yùn)行和調(diào)試程序調(diào)試/運(yùn)行程序之前要把嵌入式系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)下載到FPGA中。程序的調(diào)試可以發(fā)生在下面的環(huán)境：NiosIIHardware——NiosII硬件。NiosIIInstructionSetSimulator——NiosII指令集仿真器。NiosII程序的運(yùn)行可以發(fā)生在下面的環(huán)境：NiosIIHardware——NiosII硬件。NiosIIInstructionSetSimulator——NiosII指令集仿真器。NiosIIModelSim——在ModelSim軟件環(huán)境下運(yùn)行。想要在哪個(gè)環(huán)境下調(diào)試和運(yùn)行只要通過鼠標(biāo)右鍵單擊NiosII工程，然后在彈出的菜單中選擇DebugAs/RunAs，再選擇相應(yīng)的環(huán)境，用戶還可以通過選擇Run菜單DebugAs/RunAs來實(shí)現(xiàn)同樣的功能。2.3運(yùn)行和調(diào)試程序第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件2.3.1調(diào)試/運(yùn)行環(huán)境設(shè)置但是在調(diào)試/運(yùn)行程序之前，必須先對(duì)上述的調(diào)試/運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。方法是選擇Run菜單Debug…/Run…。如果選擇執(zhí)行Run菜單中的Debug…，出現(xiàn)下圖的窗口，在窗口中，選中NiosIIHardware，雙擊或者點(diǎn)擊快捷圖標(biāo)Newlaunchconfiguration，就新建了一個(gè)硬件調(diào)試配置。對(duì)NiosII指令集仿真器有同樣的方法。對(duì)調(diào)試環(huán)境的設(shè)置主要是Targetconnection和Debugger配置頁。配置的首頁是Main配置頁，用戶一般不用修改。選擇TargetConnection配置頁，出現(xiàn)相應(yīng)的窗口。JTAGCable：進(jìn)行JTAG下載電纜的選擇。當(dāng)只有一個(gè)下載電纜是，會(huì)自動(dòng)選擇，無需設(shè)置，當(dāng)有多個(gè)下載電纜時(shí)，用戶手動(dòng)進(jìn)行選擇。JTAGDevice：進(jìn)行連接在JTAG鏈上的FPGA器件的選擇，本例只有一個(gè)器件，用戶不用選擇，當(dāng)具有多個(gè)器件時(shí)，用戶必須手動(dòng)進(jìn)行選擇。NiosIITerminalcommunicationdevice：進(jìn)行NiosII系統(tǒng)終端通信設(shè)備選擇，本例選擇jtag_uart。2.3.1調(diào)試/運(yùn)行環(huán)境設(shè)置第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件第2章軟件設(shè)計(jì)流程和方法課件2.3.2調(diào)試/運(yùn)行程序進(jìn)行完調(diào)試和運(yùn)行環(huán)境的設(shè)置之后，調(diào)試和運(yùn)行程序只要點(diǎn)擊Run菜單，然后選擇RunAs/DebugAs，再選擇相應(yīng)的運(yùn)行/調(diào)試環(huán)境，如NiosIIHaredware?？刂婆_(tái)會(huì)顯示調(diào)試和運(yùn)行程序的信息。2.3.2調(diào)試/運(yùn)行程序2.3.3下載程序到Flash用戶可以將軟件文件、FPGA配置文件和數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)到flash存儲(chǔ)器中。對(duì)