nios II--实验1——hello_world硬件部分

Posted 2020-06-17

hello_world

硬件开发

新建原理图

1、打开Quartus II 11.0，新建一个工程，File -> New Project Wizard…，忽略Introduction，之间单击?Next>?进入下一步。分别设置工程工作目录、工程名称。这里需要注意的是工程工作目录中请使用英文，不要含有空格等，否则在后面使用Nios II IDE的时候会出现问题。设置好后如图1所示。然后进行下一步。

2、添加已经存在的文件，这里没有需要添加的文件，直接单击?Next>?进入下一步。进行器件设置。板子使用的是?Cyclone IV家族的?EP4CE6E22C8芯片，选择好后直接进入下一步。进行EDA工具设置，由于工程中不进行仿真等，故不进行设置，如果需要进行ModelSim仿真，则在Simulation行中，选择Tool Name?为ModelSim-Altera（这里根据所安装的ModelSim版本进行选择），Format(s)选择为Verilog HDL（这里也是根据所掌握的硬件描述语言进行选择）。点击?Next>?，进入了Summary（摘要）页面，然后单击?Finish?完成即可。

3、新建?Block Diagram/Schematic File?（方块图/原理图文件）。单击?File -> New..，选择Design Files中的Block Diagram/Schematic File，单击OK即可。

QSys调用模块

1. 启动Qsys?工具，进行IP模块的调用。单击?Tools -> Qsys ?，进入Qsys设置界面。系统已经默认添加了时钟模块，名称为?clk_0?，这里选中?clk_0，右击，选择Rename，将其名称更改为clk。以下再添加任何模块，都要进行类似的名称更改，更改名称的方法类似，就不在重复叙述了。

   

2. 添加软核处理器的各部分模块。总共需要添加

Nios II Processor、

On_ChipMemory(RAM or ROM)、

JTAG UART、

System ID Peripheral这4个模块。首先熟悉一下?Qsys?的界面。左面Component Library，是系统提供的元件库，里面有一些构成处理器的常用模块。右面是已经添加到系统的模块，也就是说，Nios II?软核处理器是可以定制的，根据具体需要来。在Component Library中搜索Nios II Processor，双击即可进行配置。首先需要选择的是Nios II?核心的类型。Nios II?软核的核心共分成三种，为e型、s型以及f型。e型核占用的资源最少，功能也最简单，速度最慢。s型核占用资源其次，功能和速度较前者都有所提升，f型核的功能最多，速度最快，相应的占用资源也最多，选择的时候根据需求和芯片资源来决定，这里选择s核。然后单击?Finish，结束当前配置。

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1. 下面添加片内存储器，在元件库中搜索?On Chip Memory。双击进行设置。主要设置Size中的Data width和Total memoy size。Data width设置的是数据位宽，这里设置成16位。Total memoy size设置的是片内资源的大小，需要根据芯片资源进行合理设置，这里设置为10240 bytes。单击?Finish，结束当前配置。

1. 添加Jtag下载调试接口。在元件库中搜索?jtag uart。双击进行设置。由于系统没有特殊要求，因此这里选择默认配置即可。单击?Finish?结束当前配置。

   

   

   

2. 添加系统ID模块。系统ID是系统与其他系统区别的唯一标识。在元件库中搜索?system id peripheral，双击进行设置。这里随便进行设置，如设置为123。单击?Finish，结束当前配置。

1. 连线，即将右面?Connections栏目中的相关线通过设置节点进行连接。首先所有模块的clk连接起来。

   

   然后片内存储器On-Chip Memory的s1和处理器nios2的data_master和instruction_master相连。

   

   JTAG调试模块jtag_uart的avalon_jtag_slave和处理器nios2的data_master相连。

   

   系统ID模块sysid_qsys的control_slave和处理器nios2的data_master相连。

   

2. 设置复位信号。

1. 处理器nios2的中断和jtag_uart的中断相连接。

   

   ?

2. 进行软核的相关设置。首先双击nios2，进入处理器设置模块。在Core Nios II栏目下，将Reset vector memory?和?Exception vector memory?设置为onchip_memory.s1。

   

3. 单击?System -> Assign Base Addresses，这时候会发现下部Messages窗口中原先的错误全部没有了，变为0 Errors,0 Warnings。如果不是这个结果，返回去按步骤检查。

   

   

4. 单击?File -> Save，进行保存，这里保存文件名为hello_world。
5. 最后，选择Generation选项卡，设置Create simulation model为None，然后单击下面的Generate，进行生成。时间较长，大家耐心等待。

   

   

6. 完成后单击close即可，然后关闭Qsys回到Quartus II界面。

原理图添加IP模块

1. 添加niosII核

   双击Block1.bdf的空白处，打开Symbol对话框。选择project

   

2. 添加PLL

   单击右下角的MegaWizard Plug-In Manager…，进入宏模块调用界面。

   

   选择Creat a new custom megafunction variation，单击?Next>?进入下一步，在What name do you want for the output file下面的地址后面添加输出文件的名称PLL。然后在右侧搜索框中搜索ALTPLL，选中即可，这一步主要为系统添加时钟模块，然后单击?Next>进入下一步。

   

   弹出ALTPLL设置对话框，这里在?General栏目的What is the frequency of the inclk0 input?地方，将时钟更改为50MHz。

   

   接着按照以下流程进行设置：

   

   

   接着一直默认设置，一直next到一下窗口，点击Finish。

   

   这时会弹出一个Quartus II IP Files对话框，单击Yes完成即可，不需要进行任何操作。然后单击Symbol对话框中的OK即可，然后将模块放在Block1.bdf中即可。

   

3. 连接、添加引脚

   双击打开Symbol对话框，在Name中and2，添加与门。

   

   点击选择要添加引脚的模块，右击，选择generate pins for symbol ports。

   

   

   对引脚进行重命名，如下所示：

   

4. 单击?Project -> Add/Remove Files in Project…，单击File name后面的浏览按钮，选择.qsys文件，单击Add将其添加进来，然后单击OK。

   

   

5. 配置引脚

   首先，进行编译，然后采用脚本文件进行配置，toolsàtcl scripts；

   

   

   

6. 设置工程参数

   设置AS配置器件EPCS4

   

   

   

   设置双用引脚；

   

7. 综合，由于时间较长，请耐心等待。