基于FPGA的片上可编程系统(SOPC)设计之：典型实例-基于NIOS II处理器的“Hello LED”程序设计

Avalon三态总线，如图8.40所示。

图8.40添加外部RAM总线

（8）SOPCBuilder定制串行通信设备UART。

通用串行总线RS-232协议是我们最常用的通信协议，所以把它也添加到我们的系统里。注意选择所需的数据帧格式，如图8.41所示。

（9）SOPCBuilder定制LCD液晶模块。

使用标准16027字符型液晶显示器。

（10）SOPCBuilder定制systemid。

在SOPCBuilder中使用默认定制的systemid。

（11）SOPCBuilder定制PIO。

添加4个LED和输入设备按键开关PIO，这是一个标准SOPC一般所需要的设备。

（12）SOPCBuilder指定基地址和中断编号。

首先修改Flash的基地址为0x00000000，之后在Flash上单击右键锁定基地址，如图8.42所示。

图8.41串行通信设备UART参数设置

图8.42锁定Flash基地址

然后，选择“System”/“Auto-AssignBaseAddresses”，让系统自动分配基地址，如图8.43所示。

图8.43自动分配系统设备地址

最后，选择“System”/“Auto-AssignIRQs”，让系统自动分配中断，如图8.44所示。

（13）SOPCBuilderNIOSIICPU其他设置。

单击“NiosIIMore“cpu_0”Settings”选项卡，进行处理器设定。在本实例中，将“ResetAddress”修改为“ext_flash”，“ExceptionAddress”修改为“sdram”，“BreakLocation”使用默认值，如图8.45所示。

图8.45自动分配系统设备中断编号

（14）生成软嵌入式系统IP核。

单击“SystemGeneration”选项卡，进行最后的设定并生成系统。选中“HDLGeneratesystemmodulelogicinVerilog”。如果需要仿真，也选择“SimulationCreateModelSim(tm)projectfiles”，然后单击“Generate”按钮，执行系统生成的任务。

然后，耐心地等待系统的生成。一般没有问题的话，可以看到系统提示“SUCCESS:SYSTEMGENERATIONCOMPLETED”。如果看到此信息，则说明系统被正确生成了。如果失败，请返回并检查、修改。

（15）在QuartusII工程中添加上述NIOS系统。

类似向QuartusII工程添加功能模块一样，将所定制的NiosII软核CPU添加到本例工程中。双击工程顶层图空白处，弹出“Symbol”对话框，在“Project”下面可以找到刚才建立的niosii_c模块，如图8.46所示。

图8.46在QuartusII中添加IP核

单击“OK”按钮将其niosii_c添加到顶层图中。

（16）在QuartusII工程中添加端口分配管脚编译。

首先在QuartusII中将NIOS等端口添加至工程中，并为工程添加相应的管脚约束，然后即可对工程进行编译。

（17）设计该工程软件。

首先在AlteraSOPCBuilder中，点击RunNiosIIIDE，启动NiosIIIDE，如图8.47所示。

图8.47打开NIOSIIIDE软件

接下来我们要设计该工程的软件。运行NiosIDE，在NiosIIIDE中，选择“File”/“New”/“Project”选项，开启“NewProject”对话框，选择“C/C++Application”，如图8.48所示。

图8.48新建软件工程

然后单击“Next”按钮，进入下一步，在模板中选择“HelloLED”，如图8.49所示。

单击“SOPCBuilderSystem”右边的“Browse”按钮打开目录对话框，从该工程目录下找到“niosii_c.ptf”，因为NiosIIIDE必须从这个文件获取该系统的相关信息。单击“Finish”按钮，即建立一个名为Hello_LED_0的模板。

打开项目中的文件：hello_led.c，根据需要进行修改。在本实例程序中，“PIO_0_BASE”名称中的“PIO_0”应改为SOPCBuilder定义时的名称，如图8.49中的“Hello_LED_0”。

图8.49采用设计模板

（18）编译软件。

右键单击“hello_led_0”，在弹出的菜单中选择“BuildProject”。（为使编译过程更加顺利，此时最好关闭杀毒软件和其他占用电脑资源较大的软件）。

如果无误，可以看到以下信息：Buildcompleted。如果看到了这条提示，表示软件编译成功，可以看到程序占用空间等信息。

（19）下载验证。

最后我们还要回到QuartusⅡ里面选择“Tools”菜单里面的“Programmer”，下载整个配置到FPGA中去。

然后在NiosII环境中单击“RunAsNiosIIHardware”按钮将C程序下载到实验板中。

本实例最终的硬件实现现象是led跑马灯。

8.4.3小结

本节讲解了一个完整的软嵌入式设计流程。虽然此实例实现的功能比较简单，但对于初学者来说