
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文檔簡介
1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)昆明理工大學信息工程與自動化學院學生實驗報告( 201201學年 第 學期 )課程名稱:EDA技術 開課實驗室: 年 月 日年級、專業(yè)、班學號姓名成績實驗項目名稱 SOPC設計“hello world”實驗指導教師教師評語 教師簽名: 年 月 日一、實驗目的通過本實驗具體學習SOPC 開發(fā)流程。二、實驗設備1、 帶有windows 操作系統(tǒng),quartusII,niosII 軟件的PC 機臺。2、 FPGA 實驗箱及電源線,下載線。三、實驗要求熟悉SOPC 從定制cpu
2、 到nios 軟核內程序編寫的整個流程。四 實驗原理利用QuartusII 中的SOPCbuilder 來定制cpu,然后配合niosII,來實現一個完整的嵌入式系統(tǒng)功能,這是不同于FPGA 的開發(fā)方式。五、實驗步驟1、 按照前面實驗在QuartusII中建立工程,在TOOLs菜單中選擇SOPC Builder,如圖 3.1。圖3.1 建立工程新工程名命名為SOPC。建完這個工程后,首先建一個原理圖文件。File-new-Block Diagram/Schematic File,通過此操作建好一個原理圖文件,如圖3.2所示。圖3.2 建立原理圖文件2、 定制CPU,參照上圖,有一個圖標,點擊它
3、打開SOPC builder,打開后,在彈出的界面system name后填寫名字,這里寫的是cpu,自己可以起其他名字,然后點ok,如圖 3.3。圖 3.3 SOPC builder 界面1) 構建處理器模塊:處理器就是用來做解釋程序,運算等操作,圖中左欄可以看到,Nios II Processer選項,雙擊后彈出處理器的屬性選項框,我們自己設置參數,來定制所需的處理器,如圖 3.4。圖 3.4 處理器屬性框這里為我們提供了三種類型的CPU,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,速度也快一些。Nios
4、 II/f 占資源最多,功能也最多,速度就快。選擇的時候要根據你的需求和你的芯片資源來決定。在這里,我們選擇Nios II/e,功能和速度都可以得到滿足。其他的選用默認選項,點擊finish, cpu模塊就出現在主框區(qū)中了,如圖3.5。圖 3.5 定好的處理器2) 定制on-chip memory:它是用來存儲程序的,它的容量比較小,因為我們的“hello world”程序也比較小,所以只要on-chip memory就好了,如果以后寫的程序比較復雜,on-chip memory裝不下了,我們就要用sdram代替,我們先點擊圖中菜單中選項,如圖 3.6。 圖 3.6 on-chip memor
5、y 選項位置點擊后像處理器一樣,我們先對其屬性進行設置,如圖 3.7。 圖 3.7 on-chip memory 屬性框這里改下內存大小,如圖中所示,改好后點finish,如果報錯,重新分配一下地址。在上面菜單欄中,選system-auto-assign base addresses,點擊它,就自動分好了,我們的memory定制就完成了,如圖 3.8。 圖 3.8 主框區(qū)觀察上圖,主框區(qū)又多了一項。3) 定制jtag-uart:這是用來調試程序的,通過它,我們的“hello world”就能打在console欄里了,它的位置如圖 3.9。 圖 3.9 jtag-uart 位置屬性框中都用默認的
6、,點finish,定制好后,看圖 3.10。 圖 3.10 主框區(qū)4) 配置CPU:還有一項重要的工作就是配置cpu memory,點擊上圖中主框區(qū)的cpu_0 后,出現如圖 3.11。 圖 3.11 memory 配置界面下面的Reset Vector 是復位后的Memory 類型。Exception Vector 是異常情況時的Memory 類型。因為我們只定制了on-chip memory,所以下拉菜單中只有這一項,兩個memory 后的白框里都選on-chip memory。offset不管,點擊finish。5) 分配地址:接下來我們要再分配一下地址, 是很好操作的, 回到主框區(qū)后,
7、 上面菜單欄中,選system-auto-assign base addresses,點擊它,就自動分好了。6) 編譯:至此,完成了三個模塊的定制,它們互相配合就能實現 “hello world”實驗了。寫好的程序存在on-chip memory中,然后處理器開始解釋程序,運行程序,程序運行后,就把“hello world”這句話打在console欄里了。當然,此模塊中能定制多種模塊。保存后點,開始編譯;編譯完成后,所定制的CPU就會以原理圖的方式展現在我們面前。編譯完成后,如圖 3.12。 圖 3.12 編譯完成點擊exit?;氐絨uartus界面,如圖 3.13。 圖 3.13 quart
8、us 原理圖輸入界面3、 分配引腳,編譯工程。將我們定制好的CPU調入上圖空白處,雙擊點擊空白處,出現如圖 3.14。 圖 3.14 所定制cpu點ok將其調入空白區(qū),如圖 3.15。 圖 3.15 quartus 界面這就是定制的CPU,由于定制的模塊少,所以看起來很簡潔。下面給它分配管腳,鼠標放在它上面,右鍵,有個選項是generate pins for symbolports,點擊它就分好了。自動分配的管腳名是和CPU模塊上的名字一樣的,需要改一下,要想讓管腳分配正確,必須保證管腳名和tcl 文件中的一樣。根據tcl文件里的管腳名改原理圖中管腳,分別改成clk,rst,如圖 3.16。
9、圖 3.16 管腳分配分配好后,需要run一下tcl文件,首先保證工程文件夾里有一份tcl文件,然后tool-tcl需要 script,點擊后如圖 3.17。 圖 3.17 run tcl 文件這里有三個tcl 文件,選中用到的那個,點run,管腳就分配好了。分配好管腳后保存,編譯。編譯好后,quartus 中的操作就告一段落了,先把它放在一邊。接下來要在niosII中操作。4、 niosII中的操作。打開niosII,如圖 3.18。圖 3.18 noisII 界面1) 建立工程:這個工程不需要單獨的文件夾,默認下就放在了我們在quartus中的工程文件夾中。File-new-protect
10、,點擊后,如圖 3.19。 圖 3.19 創(chuàng)建C 文件點擊Next,如圖 3.20。 圖 3.20 引入ptf 文件Browse,找到我們工程文件夾里的cpu.ptf 文件,把它導入進來。這個文件是nios 中工程與quartus 中的cpu 連接的橋梁,兩者聯系起來才能工作。選好后,點finish,如圖 3.21。 圖 3.21 代碼區(qū)可見,工程目錄區(qū)多了幾個文件夾,代碼區(qū)自動裝入了一個代碼,不是“hello world”。但是,輸出的字都是自己定義的,自己可以改。可把“hello from nios II”改成“hello world”。到時打出的字就變了,其他的一樣。改好后,要進行一些必
11、要的設置,圖 3.22為屬性配置界面。 圖 3.22 屬性配置2) 屬性配置:選中圖 3.22中選項,右鍵,點擊system library properties,出現圖 3.23圖 3.23 優(yōu)化設置界面選中圖中藍色選項,再點擊右邊general,出現菜單,進行如圖 3.24設置。 圖 3.24 優(yōu)化設置還有一項需要設置,看下圖 3.25。圖 3.25 優(yōu)化設置前兩步的設置,是設置優(yōu)化級別,如果不優(yōu)化,編譯生成的代碼就會很大,on-chipmemory 就放不下了,編譯時就會報錯了。設置好后,apply-ok。回到主界面,因為給的程序就能用,還不需要自己寫程序,下面就要開始編譯。3) 編譯:鼠標放在hello_word_0 文件夾上,右鍵,build project,就開始編譯了,編譯時間較長,需耐心等待。4) 運行:編譯好后,就要開始在開發(fā)板上運行了,jtag接口上連上下載線,然后按以下步驟進行,首先看軟件界面菜單欄,這里點Run,出現下拉菜單,再點另一個Run,出現下面圖 3.26。圖 3.26 run 設置界面默認這頁會自動設置好,但意外情況下,文件沒有自動加進來,還需要自己把文件加進來(通過Browse),設置好后,再點設置下一頁,如圖 3.
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