NIOS II系統入門(mén)實(shí)驗

1. 實(shí)驗內容

通過(guò)本實(shí)驗熟悉SOPC Builder和NIOS IDE的開(kāi)發(fā)環(huán)境及開(kāi)發(fā)流程，了解NIOS II的基本結構，能夠利用SOPC Builder和NIOS IDE實(shí)現簡(jiǎn)單的NIOS II系統和應用程序。

本實(shí)驗要求利用SOPC Builder創(chuàng )建一個(gè)簡(jiǎn)單的NIOS II系統，這個(gè)簡(jiǎn)單的NIOSII 系統括NIOS核、片內SRAM及PIO口；利用NIOS II IDE創(chuàng )建一個(gè)簡(jiǎn)單應用程序，能夠點(diǎn)亮核心板上的LED等。

2. 實(shí)驗步驟

2.1 NiosⅡ硬件設置

1. 工程建立：首先在Quartus II中新建一個(gè)名為nios的工程，點(diǎn)擊圖標。出現SOPC Builder對話(huà)框。在System Name對話(huà)框里設置Nios系統名nios_cpu。HDL語(yǔ)言選擇Verilog，如圖21-1所示。

圖21-1 SOPC Builder對話(huà)框

1. SOPC組建添加：將Avalon Components中的選項中組建添加到自己的工程中，具體方法是將相關(guān)的組建拖進(jìn)右邊的對話(huà)框中，如圖21 2所示。主要有Nios II Processor， Memory中的onchip_memory和Other里面的PIO。這里還需要會(huì )組建進(jìn)行設置:

a) 雙擊Nios II Processor，選擇Nios Ⅱ/e型，點(diǎn)擊Finish。
b) 雙擊On-Chip Memory(RAM or ROM),Memory Type中選擇RAM，Size中Memory Width選擇32bits，Total Memory Size中選擇48Kbytes，其余選項默認，點(diǎn)擊Finish。
c) 雙擊PIO(Parall I/O)，選項默認，點(diǎn)擊Finish。
右鍵單擊pio0選擇Rename，改名為L(cháng)EDPIO。
d） 點(diǎn)擊System下拉菜單的Auto-Assign Base Addresses，已完成Nios Ⅱ中各個(gè)模塊的基地址分配，以上步驟完成。

圖21-2 nios系統配置

e) 點(diǎn)擊System Generation，點(diǎn)擊Generation，啟動(dòng)SOPC Builder生成你所選擇的模塊的HDL代碼。

1. 返回QUARTUS Ⅱ，新建nios.bdf文件，添加剛建的nios_cpu，并添加相應輸入輸出引腳，并為輸入輸出引腳分配相應的FPGA管腳，完成如圖21 3，保存。編譯通過(guò)BLASTER下載到FPGA內。

   圖21-3 生成nios模塊

啟動(dòng)nios II IDE后，會(huì )讓你輸入workspace,選擇剛才新建的NIOS工程所在的目錄，假設存在E:nios中，點(diǎn)擊OK進(jìn)入。如果在這里沒(méi)有選，也可以在進(jìn)入IDE后選擇File→Switch workspace中選擇。無(wú)論何種方式，最好在進(jìn)入之后選擇File→Switch workspace看目錄選擇是否正確（圖21-4）。

圖21-4 切換工作目錄

1. 進(jìn)入Nios II IDE，新建NiosⅡ C/C++ Application。點(diǎn)擊下一步，在Name中輸入項目的名字hello_led，在Select Project Template中選擇Hello LED，在SOPC Builder System中選擇NIOS所在的目錄下的.ptf文件，其余默認，點(diǎn)擊Finish，如圖21-5所示。

   圖21-5 建立Hello Led程序

2. 在QUARTUS Ⅱ將Nios下載硬核到FPGA，然后進(jìn)入Nios II IDE，在NiosⅡ C/C++ Projects里找到新建的hello_led，點(diǎn)擊右鍵選擇【Run As】→【NiosⅡ Hardware】（圖21-6），此時(shí)可以看到LED燈在閃爍。

   圖21-6 編譯運行程序

注意：在這里我們使用的是Nios II中的軟件模板，程序中對PIO口的定義是LED_PIO,如圖 21-7所示。

圖21-7 Hello led源代碼

所以在SOPC組建中PIO的名字一定要與之對應。 如圖21-8所示。

圖21-8 CPU配置圖

3. 實(shí)驗結果

實(shí)驗板上LEDG7-0燈按照一定的順序，交替閃爍。