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";
}