Nios/uCOS II笔记---软件使用综合

Quartus II 11.0、NIOS II 11.0

XX、HDL设计：

1）NIOS内核设计：

       使用Qsys自带IP：

              CLK

              Reset

              NIOS Processor

              Peripherals

       使用自定义IP：

             按照Avalon规范编写HDL

             进行IP仿真测试

             添加到Qsys工程目录

             设置参数添加到kernel

2）HDL模块设计：

       使用Quartus自带HDL模块：

              PLL

              Storage

              Logic

       使用自定义HDL：

              Reset

             数据处理和控制

3）配置引脚

4）编译仿真

5）硬件测试

 

XX、生成NIOS内核

       1）创建Quartus II工程

       在Quartus II界面，菜单File->New Froject Wizard，点击Next，进入Page1，指定工程所在目录，需要自己先创建文件夹，软件不会自己帮你创建文件夹的，第二项project name输入工程名字，英文与数字组合，不能有空格等其他字符，第三项保持默认。点击Next进入Page2添加文件，直接点击Next跳过，要添加文件等工程建好了也可以添加的，进入Page3，选择FPGA器件系列Family，在下面选择芯片名字，都是根据使用的FPGA芯片来选择，其他默认，点击Next，进入Page4，EDA工具设置，可以默认不动，到后面需要使用EDA工具的时候还可以设置，点击Next，进入Page5，点击Finsh。

       2）创建顶层原理图文件

       在Quartus界面，菜单File->New，选择Block Diagram/Schematic File，点击OK，菜单File->Save as，选择工程所在文件夹，文件名保持默认，要与工程名相同，作为顶层原理图文件，<project_name>.bdf，如果不是新建顶层原理图文件则可以自己命名，点击保存。

       3）创建nios内核

       在Quartus界面，菜单Tool->Qsys，或者在工具栏点击Qsys，打开Qsys工具，打开后 在System Content栏可以看到已经有一项clk_0，双击它修改时钟速度，可设的时钟范围请参考FPGA芯片手册。然后依次从左边Library中双击或者点Add按钮，添加Nios II Processor，Core Nios II中根据需求选择Nios II/e或其他内核，Nios II/e功能最简单，占用资源最少，其他默认，点击Caches and Memory Interfaces，根据需要设置，也可以默认，点击Advanced Feature，默认不动，点击MMU and MPU Settings，默认不动，点击JTAG Debug Module，选择Level 1或其他，没有特殊要求就选择Level 1，功能最少占用资源最少，然后点击Finish，完成Nios Processor的添加。添加System ID，在Peripherals中选择Debug and Performance中选择System ID Peripheral，双击添加，参数可以默认，点击Finish完成添加。添加JTAG UART用于调试，在Interface Protocols中选择Serial选择JTAG UART，双击添加，参数默认，点击Finish完成添加。添加Memory，若没有片外存储器则可以使用片内存储器。添加On-Ship-Memory，点击Memory and memory Control，选择On-Chip，选择On-ChipMemory(RAM or ROM)，双击它，设置Memory Type为RAM或ROM，Data Width默认为32为，Nios处理器为32位的，memory size根据芯片总共有多少memory资源和自己需要用到多少来设置，其他默认不动，点击Finish完成。添加定时器，在Peripheral中选择Intel Timer，参数没有特殊要求的话保持默认即可。若有片外存储器Flash/DDR等，还需要分别添加，并根据存储器实际参数来设置控制器的参数。连接组件，组件添加完成后，需要将各种组件连接起来，clk、clk_reset、data_master、instruction_master等，可以根据提示点击空心圆，变成实心则表示已连接。分配地址，可以自动分配，菜单System->Assign Base Addresses，也可以在Addresses Map栏手动设置地址。分配中断，可以自动分配，菜单System->Assign Interrupt Number，也可以手动在System Contens栏中IRQ中设置中断号。设置nios porcessor复位和中断地址，双击组件nios processor，在Reset Vector Memory和Exception Vector Memory选择存储器，偏移地址和绝对地址一般保持默认，点击Finish。组件添加完成后，点击File->Save保存，然后再Generation中设置生成内核目录和名字，一般设在HDL工程目录然后在后面填写/kernel，注意不需要单独在工程下新建一个kernel文件夹，就让他保存在工程所在目录，不然等下在Quartus原理图中添加nios内核时在project中找不到它，最下面那一项synthesis目录默认，生成的内核名字为kernel.qip。

       4）在Quartus界面顶层原理图中添加前面生成的nios内核

       双击原理图文件空白位置，选择Project->kernel，双击添加到原理图。

       5）添加锁相环PLL

       6）编写其他HDL文件

       7）添加和绑定引脚

       Tool->Pin Planner

       8）编译工程

       若HDL与NIOS编程是分开进行的，则内核生成之后其他HDL部分就不用管了，直接根据内核创建NIOS工程，进行NIOS软件编程，其他HDL部分由他人完成。

 

XX、创建软件工程

       1）打开Nios II软件

       2）设置workspace，一般设置Nios工程上级目录，如整个工程总目录为DM648_CAN，它的下面包括HDLMain和NIOSMain两个目录，分别存放FPGA程序和NIOS程序，那么可以将workspace设为NIOSMain，工程创建完成后NIOSMain下面会包含三个文件夹.metadata、<project_name>、<project_name>_bsp分别为workspace信息，工程文件和BSP文件。

       3）创建工程

       在Nios软件界面，菜单File->New->Nios Application and BSP from Template，SOPC File选择我们前面Quartus生成的kernel.sopcinfo文件，CPU name不变，填写工程名字如project_name，可以使用默认位置，如自己设置目录，则去掉Use default location，选择NIOS总目录MIOSMain，然后在后面添加\<project_name>，点确定，这样他自己会以工程名创建目录，点击Next，填写BSP工程名字，一般以nios工程加_bsp命名，<project_name>_bsp，选择目录，如nios工程使用的是默认目录这里也应该默认，如nios工程是自选目录这里也应该自选目录，去掉Use default location，选择NIOS总目录NIOSMian，然后在后面添加\<project_name>_bsp，选择HelloWorld Template模版或者其他模版，点击finish完成。nios工程名CAN，Nios工程目录D:\works\CAN\FPGAFrame\NIOSMain\CAN，BSP工程名CAN_bsp，BSP工程目录D:\works\CAN\FPGAFrame\NIOSMain\CAN_bsp，注意必须Nios工程和BSP工程位置和名字必须对应，否则容易出错。

       4）生成BSP

       在Nios软件界面，点击工程目录中的BSP工程，右键->Nios II->Generation BSP

       5）编译Nios工程

       在Nios软件界面，点击工程目录中的Nios工程，右键->Build Project，编译成功会显示生成的.elf文件信息，程序和堆栈大小

       6）添加自己的应用程序

       Nios最小工程编译通过后，可以添加自己的应用程序了。

 

Nios新建目录

       右键点击工程New->Folder，选择新建目录的位置，输入目录名字Folder name。

Nios新建文件

       右键点击工程New->Source File/Header File，选择目录，输入文件名字，点击Finish。

Nios添加源文件

       没有找到具体的办法。可以将源文件放在工程中某一个目录下，右键点击这个目录，选择Refresh，则文件自动添加进来。

 

修改Qsys后Nios的操作：

       每次更新Qsys系统后，都必须在软件工程的bsp文件夹，右键Nios II->Generate BSP，重新生成配套的BSP。不需要重新创建NIOS工程。

 

Nios设置包含文件路径：

       在Nios II软件界面，右键Nios工程文件夹，选择最后一项Properties打开属性对话框，右边打开Nios II Application Properties下的Nios II Application Paths，在Application include directories右边点击Add…添加头文件目录，还可以在相应位置设置其他文件路径。