【笔记】关于NIOS II PIO的几个问题

一下均来自ALTERA 《9. PIO Core》V9.0的datasheet。建议多多阅读官方文档。
1.几个示例
      (1)控制LEDS。
      (2)获得来自外部的开关信息。
      (3)控制显示设备。
      (4)与外部设备通讯。
      注意PIO可以连接至片外与外部设备交互,亦可直接与FPGA内部逻辑相连接。
2.PIO所具有的功能
      (1)输入
            此种只能设置PIO为输入,此时对direction、interruptmask或者edgecapture三个寄存器的读写均无效。
      (2)输出
            此种只能设置PIO为输入,此时对direction、interruptmask或者edgecapture三个寄存器的读写均无效。
      (3)双向
            可三态控制。通过设置direction寄存器控制PIO的方向。当为高时,PIO为输出状态;为低时,PIO为输入状态。这种状态可以单独对每一位设置方向。
      (4)输入输出
            该方式与双向的区别在于:在该方式下,能对每一位设置输入或者输出,但是一旦确定之后,不能软件更改。该方式其实就是n位宽的单向总线。
      (5)边沿出发外部中断
            必须是输入引脚才能设置该方式,在SOPC builder里面双击PIO实例可以设置为 上跳沿触发或者 下跳沿触发 或者双 沿 触发
       (6)电平触发
            必须是输入引脚才能设置该方式,默认情况下,是 高电平触发。若开发者需要低电平触发,可以在QUARTUS里面加个非门。
3.控制PIO所需要的几条指令
      在编写程序的时候,必须单独加入#include "altera_avalon_pio_regs.h"头文件,否则不能对PIO的寄存器进行操作。
      打开头文件,程序如下:(注释是笔者对该宏的功能描述)
      

      #ifndef __ALTERA_AVALON_PIO_REGS_H__
      #define __ALTERA_AVALON_PIO_REGS_H__
      #include
      #define IOADDR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(base)           __IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, 0)
      #define IORD_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(base)             IORD(base, 0)                                                 //读数据寄存器DATA
      #define IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(base, data)       IOWR(base, 0, data)                                    // 写数据寄存器DATA
      #define IOADDR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(base)      __IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, 1)      
      #define IORD_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(base)        IORD(base, 1)                                                //读方向寄存器DIRECTION
      #define IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(base, data)  IOWR(base, 1, data)                                    //写方向寄存器DIRECTION
      #define IOADDR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(base)       __IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, 2)
      #define IORD_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(base)         IORD(base, 2)                                                 //读中断标志寄存器interruptmask
      #define IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(base, data)   IOWR(base, 2, data)                                    //写中断标志寄存器interruptmask
      #define IOADDR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(base)       __IO_CALC_ADDRESS_NATIVE(base, 3)
      #define IORD_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(base)         IORD(base, 3)                                                  //读边沿触发寄存器edgecapture
      #define IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(base, data)   IOWR(base, 3, data)                                     //写中断标志寄存器edgecapture

      /* Defintions for direction-register operation with bi-directional PIOs */
      #define ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION_INPUT  0
      #define ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION_OUTPUT 1

      #endif /* __ALTERA_AVALON_PIO_REGS_H__ */

 4.PIO的位宽
      PIO可以被设置为1~32位的宽度。例如,笔者需要对4个LED进行测试,那么,在SOPC builder当中设置为4,且为只输出。生成系统之后,在目录下会生成PIO.V的硬件语言描述。如下:
       

      module pio (
                   // inputs:
                    address,
                    chipselect,
                    clk,
                    reset_n,
                    write_n,
                    writedata,

                   // outputs:
                    out_port,
                    readdata
                 )
      ;

        output  [  3: 0] out_port;            //注意此点,该PIO只占用四位寄存器
        output  [  3: 0] readdata;
        input   [  1: 0] address;
        input            chipselect;
        input            clk;
        input            reset_n;
        input            write_n;
        input   [  3: 0] writedata;

        wire             clk_en;
        reg     [  3: 0] data_out;
        wire    [  3: 0] out_port;
        wire    [  3: 0] read_mux_out;
        wire    [  3: 0] readdata;
        assign clk_en = 1;
        //s1, which is an e_avalon_slave
        assign read_mux_out = {4 {(address == 0)}} & data_out;
        always @(posedge clk or negedge reset_n)
          begin
            if (reset_n == 0)
                data_out <= 0;
            else if (chipselect && ~write_n && (address == 0))
                data_out <= writedata[3 : 0];
          end


        assign readdata = read_mux_out;
        assign out_port = data_out;

      endmodule
      可能开发者在开发时,会遇到对外部电路位操作的需求。笔者建议,每个需要单独操作的位都分配成1位宽,这样,即可以方便移植C51的程序,也不会增加PIO的存储空间。(但会增加地址空间)。不知读者有没好建议另行参考?..

5.ptf文件深入
      生成ptf文件之后不如用文本打开看看。。还是以4个LED为例,其在ptf文件当中有如下定义:
      WIZARD_SCRIPT_ARGUMENTS
      {
         Do_Test_Bench_Wiring = "0";
         Driven_Sim_Value = "0";
         has_tri = "0";                              //是否为双向状态,若为1,则has_out,has_in无效
         has_out = "1";                              //为1时输出状态
         has_in = "0";                                    //为1时输入状态
         capture = "0";                              //捕获
         Data_Width = "4";                         //数据位宽。若,has_in=has_out=1,则产生Data_Width位个输入,Data_Width个输出。
         reset_value = "0";
         edge_type = "NONE";                  //NONE, RISING, FALLING,ANY四种选择
         irq_type = "NONE";
         bit_clearing_edge_register = "0";
      }

转载于:https://www.cnblogs.com/oneseven/archive/2009/07/28/OneSeven.html

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