NIOSII那些事儿

### NIOS II 开发基础及应用实践 #### 一、引言 《NIOS II那些事儿》是一份针对初学者的教程，旨在用简单易懂的语言介绍复杂的NIOS II开发流程。NIOS II是一款由Altera公司（现已被Intel收购）推出的可定制嵌入式处理器系统，广泛应用于FPGA开发领域。本教程主要介绍了使用Qsys和Nios II Software Build Tools for Eclipse进行开发的过程，并以黑金动力社区开发板AX301或AX4010为例，引导读者完成一系列实验。 #### 二、NIOS II开发环境概述 1. **Quartus**：这是Altera公司的集成开发环境(IDE)，用于设计、模拟、验证和编程FPGA设备。本教程使用的版本为Quartus 12.1。 2. **Qsys**：它是Quartus II的一个组件，用于构建和配置系统级IP核。通过Qsys，开发者可以构建自定义的NIOS II硬件系统。 3. **Nios II Software Build Tools for Eclipse**：这是一套基于Eclipse的软件开发工具，用于编写、编译和调试运行在NIOS II处理器上的应用程序。 #### 三、创建Quartus工程 1. **启动Quartus II**：首先需要启动Quartus II软件。 2. **新建项目**：使用向导创建新的项目。例如，教程中创建了一个名为"hello_world"的工程，顶层设计文件命名为top_level。 3. **选择FPGA型号**：根据所使用的开发板类型选择正确的FPGA型号。对于AX301开发板，选择EP4CE6F23C8；对于AX4010开发板，则选择EP4CE10F23C8。 4. **设计顶层文件**：创建顶层文件时可以选择使用原理图文件(block diagram/schematic file)作为顶层设计。在教程中，文件被命名为top_level.bdf。 #### 四、Qsys系统设计 1. **启动Qsys**：在Quartus II IDE中启动Qsys工具。 2. **添加NIOS II处理器**：在Qsys中添加NIOS II处理器核心，并根据需求配置其参数。 3. **添加外设**：根据系统功能需求，添加必要的外设，如UART、GPIO等，并配置它们与处理器的连接。 4. **系统总线配置**：配置处理器与外设之间的通信总线，确保数据传输顺畅。 5. **生成系统文件**：完成配置后，生成相应的系统文件，以便在Quartus II中进行综合。 #### 五、添加锁相环PLL 锁相环(PLL)是一种重要的电路模块，用于生成稳定的时钟信号。在NIOS II开发过程中，可能需要添加PLL以提供系统所需的时钟频率。在Quartus II中，可以通过以下步骤添加PLL： 1. **选择PLL模块**：在Qsys中选择PLL模块。 2. **配置PLL参数**：设置PLL的输入和输出时钟频率以及其他相关参数。 3. **集成到系统**：将配置好的PLL集成到整个NIOS II硬件系统中。 #### 六、芯片配置与管脚配置 1. **配置芯片**：在Quartus II中完成芯片的配置，包括时序约束等。 2. **管脚分配**：指定FPGA芯片上各个管脚的功能，确保硬件接口正确连接。 #### 七、软件实现 1. **安装Nios II Software Build Tools for Eclipse**：安装基于Eclipse的软件开发工具。 2. **编写代码**：使用C/C++等编程语言编写应用程序。 3. **编译与下载**：编译程序并将其下载到FPGA上的NIOS II处理器。 4. **调试程序**：使用Eclipse集成的调试工具对程序进行调试。 #### 八、调试与总结 1. **硬件测试**：通过硬件测试验证系统的功能是否正常。 2. **性能评估**：评估系统的性能指标，如处理速度、功耗等。 3. **问题解决**：针对调试过程中发现的问题进行分析和解决。 4. **总结经验**：总结整个开发过程中的经验和教训，为后续项目提供参考。 通过以上步骤，读者可以系统地学习NIOS II的开发流程，并能够完成一个简单的“Hello World”项目。这种从零开始的学习方式有助于理解NIOS II开发的各个环节，并为更复杂的应用打下坚实的基础。