基于FPGA软核定制你的SoC.docx

1、基于FPGA软核定制你的SoC 基于FPGA软核，定制你的SoCDate: 2016 12.29Author: Aric Wang打造自己的CPU,自己的System On Chip!本文以Step by step的方式Guide You来定制你自己的NIOS-II软核SoC,并创建C语言的流水灯测试程序，运行在自己做的CPU系统上。软件：Quartus II 12.0, Nios II 12.0 Software Build Tools For Eclipse. （在安装Quartus II时，所需软件 一起安装。）硬件：FPGA跑起Linux, UCOS-II等RTOS,是可行的，据相关人

2、士的测试数据该软核在FPGA上性能介入ARM7-ARM9.一，详细步骤定制1，打开Quartus II 并且新建一个空的工程。File - New Project WizardClick the Next button.Click Next.选择与开发板对应的FPGA芯片。Click NextClick Next.最后Finish. 如下图：2，使用SOP Builder 工具来生成自己的软核Tools-SOP BuilderClick OK, if Qsys 提示.从左边Panel的Tree 里选择Nios Processor双击Processors-Nios ProcessorResetV

3、ector是复位后启动时的Memory类型和偏移量ExceptionVector是异常情况时的Memory类型和偏移量。现在还不能配置，需要RAM设置好以后才能修改这里.一路点击Next，最后Finish.接下面我们要添加片内RAM选择左边目录树下的MemoriesandMemoryControllers-On-Chip-On-ChipMemory(RAMorROM)本例中我只使用1024bytes.接下来建立一个SystemIDSystemID就是一种标示符，类似校验和的这么个东西，在你下载程序之前或者重启之后，都会对它进行检验，以防止错误发生。在左边窗口的Peripherals-Debug

4、andperformance-SystemIDPeripheral双击SystemIDPeripheral接下来创建JTAGUART首先JTAGUART是实现PC和NiosII系统间的串行通信接口，它用于字符的输入输出，在NiosII的开发调试过程中扮演了重要的角色，接下来我们开始建立它的模块。选择sopcbuilder主窗口左边InterfaceProtocols-Serial-JTAGUART接下来要添加一个PIO模块(ParallelI/O)其中Width表示要建立的PIO宽度是多少，我们的板上有8个LED，选择宽度为8，Direction复选框中表示要建立的PIO的方向，分别表示Bid

5、irectional(tristate)ports(双向三态口)Inputportsonly(仅仅作为输入口)Bothinputandoutputports(作为输入和输出口)Outputportsonly(仅仅作为输出口)在本实验中，将要实现的是点亮LED，所以这个新建的PIO采用Outputportsonly(仅输出口)方式查看配置的结果：重命名系统 内组件。双击cpu并设置内存点击 Finish.执行System菜单上的Auto-AssignBaseAddresses自动分配一下地址。开始编译，经过耐心等待后，程序编好了，查看下最后的输出如下:最后一行显示Info:Systemgener

6、ationwassuccessful，产生成功。点击Exit退出，会回到quartusii主界面。新建一个Block Diagram/Schematic File在丁板上双击左键：点击，放在丁板上,放好后，在NIOS软核kernel上点击右键后点击GeneratePinsforsymbolports双击out_port_from_the_pio_led7.0拉出来的端口符号,重命令分配引脚有多种方法，常用的为tcl脚本分配，建立一个文件，取名为nios2.tcl，文件内容如下:set_global_assignment -name RESERVE_ALL_UNUSED_PINS AS INPU

7、T TRI-STATED set_location_assignment PIN_16 -to clk_0 set_location_assignment PIN_17 -to reset_n set_location_assignment PIN_10 -to led0 set_location_assignment PIN_11 -to led1 set_location_assignment PIN_26 -to led2 set_location_assignment PIN_35 -to led3 set_location_assignment PIN_27 -to led4 set

8、_location_assignment PIN_28 -to led5 set_location_assignment PIN_33 -to led6 set_location_assignment PIN_34 -to led7保存到工程目录下。菜单上Tools-TclScripts 运行刚刚的脚本。右击选DeviceSaveall, 会提示你nios2.bdf保存到哪里？直接点确认，我们此例中就保存在示例目录下3，执行菜单Processing-StartCompilation，开始进行编译编译完成，下载固件程序到EPCS1或使用JTAG下载到RAM.二，生成C语言的程序并调试运行1，以管

9、理员方式运行Nios II 12.0 Software Build Tools for Eclipse新建 一个测试程序：点击Finish.替换Demo程序的源码如下：#include stdio.h#include unistd.h#include system.h#define _LED 1typedef struct unsigned long int DATA; unsigned long int DIRECTION; unsigned long int INTERRUPT_MASK; unsigned long int EDGE_CAPTURE;PIO_STR;#ifdef _LED#define LED (PIO_STR*)PIO_LED_BASE)#endifint main() int i; while(1) for(i=0;iDATA = 1i; usleep(50000); usleep(50000); 重新编译：此时连接好USB-Blaster，使用JTag模式，下载程序到FPGA的软核上。可以到成功正常运行。谢谢！祝君成功！