实例介绍
基于NIOS内核的FPGA电路系统设计 基于NIOS内核的FPGA电路系统设计 基于NIOS内核的FPGA电路系统设计
木书能够顺利出版与电子工业出版社和柴燕编辑的大力支持是分不开的。柴燕编辑在本 书的编写过程中给予了热心的帮助和謦促,在这里向她表示衷心的感谢 本书适合从事 Aftera公司FCA芯片开发设计的研究生和本科高年级学生使用,也适合 从事该方面工作的工程师使用。市场上已经有了许多关于这方面内容的籍,作者也不以为 本书是最优秀的一本,但是我们意识到学握一种技术必须做到理论和实贱紧结合,这就是 本书的编写原则。中于本书的内容是通过系列具有明确目的的设计任务来组织編写的,因 此在内容的完整性方面可能有所欠缺,加之作者水平有限,中的错误与不晏之处在所难 免,敬请读者批评指正。 编著者 录 第章引言 1.1数宇集成电路的分类… ■鲁“■省鲁鲁 ]-1标准逻辑器件 1.1.2徵处理器…- ■■·甲4P■番1 1.].3可编程逻辑器件 ■■■■ 1.2NⅡ软核处理器 中日日』■甲q目p即·4■自日自日日日L口■■早司甲■昏4■n普}n 1.2.上NigⅡ软核处理器系绣简介 1.2.2哥配置软核处理器的优点………… 第章现场可编程门阵列器件… 2.】可编程逻辑器件概述… 22叮編程逻辑器件的发展厉程… 22.1简单PI的基六结构… 67782 2.2FPCA的基本结构… 2.3 Altera公可¢ melone器件的工作原理 24ClneⅡ系列器件的主妥技术指标… 5小结 P■■■如■山■■■·■ ■■■看看 n……22 第章 QuartusⅡ开发软件的使用 ■■I画山 ……………23 31简介…-… 罾_『口P■■冒+4■凸白■■■口画 ■■ …24 3.2创建℃程 P■管【會1督■ 33设计输人 331陞立文本设计文件………… ■■·号早早俨旱昏1■■■■■d晶看画 33.2建立图形设计文件 3.3.3层次化没计 ■會 3.4设汁的编译 ………35 35设计的仿真验证…………… ■■日■們■會P■■ 37 3.5.1剑建仿真液形立件 ■卩■ψψ即■■b山d■k■h■■b■ 37 3.5.2设计彷具 ■PP·■■■罪最晶B看 ":39 3.6引脚分配……--…………-…,;4,,1,11.11 3.7器件配置 3.8小结 号中p即1血bmp口■ 第章VDL语言基础 4.1VHDL的历史……… q··■自1■·■■■幽■·■早譬晋+I■凸+·■■·■■聊■甲;p44■bb“I■■·幽a·当 4.2VHDL的程序绪构…… ………………""tt!46 基于 Nios l内核的FPGA电路系统设许 4.2.lVHL程序的基本绪构…………… 47 4.2.2实体 p·1甲甲::当血即4·血 47 4.2.3纬构休…… ?11P命a1a自品 ■■■L■■■■■■■■■■画画■L▲山 …49 4.2.4包集 4.25库… 44■ 号■卩 43YHDL语言元素……… P甲!看4Ib早■llb山山rm■■■ 52 4.3.标识符…+ …………52 43.2对象类别与座义 肀严■号昏■I■昏d血血〓晶d口■■■■■m■口日■m■d画■ 4.3.3数据类型………………… 4.3.4运算符 4.4并行语句 m日日q4■4番昏t■■■amm日“自自 4.4.I并行信号赋值话句 ■L■■平甲I■■d晶I 4.2.2进程话句… 甲·4··。甲b14n= 61 序语句 4.5.1顺序信号赋值语钉 4.52条件(I)语句 鲁■山m画c 4.5.3选择(CASE〉语句 ■■■↓【甲■■■』郾山“ 4.54循环(I00P)语 P平■【■■昏晶1 45.5空操作(NI)语句 ■平■■■ 4.6小结 第章NⅡ软核处理器系统的开发过程………… 5.1概述 ■m 甲早P■■ ………………72 5.2配置NsⅡ软核处理器系统 T■■個t血■ ■曲电 日F■早14 73 52.↓创建NiosⅡ软核处理器系统 74 5.2.2配置NiogⅡ牧核处理器系统 ■■■■■■甲■司司■』■■郾昌↓■d 3产牛NsⅡ软核处理器东统… 5.3.1产生MiwⅡ软核处理器系统模块 P·■■■ 5.3.2Nins软核处理器系统的产牛 &0 54创建NinⅡTE环境下的应用工程 5.4. I NiosⅡIDET拜创建 r!∴…81 54.2C语言源文件的编辑…………………… 83 5.4.3C语菁源文件的编译 "………………85 5.5C第言源程序的调试 ……"86 5.5.1在目标电路板上运行程序… 1■■■■上個■■【■■4·矗冒■mb口■ 86 55.2在目标电路板上调试程序… TT省 …88 53配置目标FPGA器件 69 56小结 卩■p·■■■■■■■■日P·■严■晋■t■aa画 第章NiosⅡ钦核处埋器—一程序运行时间的测量 r【 …………::91 6 NiosⅡ钦核处埋器的构…………… ■■ ■■T NⅡ软核处理器 ■·■■■■!_b血■■ ■甲■■看d■hb■ 求 6.2.]“( ore nigsⅡ”选项卡 94 6.2.2 aches and Memory Interfaces3”选项卡 6.23" Auutnnceo: features”选项s .甲早?1I早44P 卜■■I幽自會自 98 6.24“ TAG Debug Module"选项卡 9 6.2.5“ Custom instructions”选项卡 日日:日 6.3序运行时问的测量… 号■即■■ ……10 63.1程序运行时间的测量方法…+ 102 6.3.2NiosⅡ软核处選器对程序运行时间的影响 64点专用指令的使用 6.41浮点专用指令的添加 ■■■矗+ 105 642浮点专用指令测试程序 ■■ 6.4.3浮点专用指令测试结果 ■L■■■订■■b■■ 6.5小结 第章8段数码管显示电路一—并行输入/输出(PO)内核的使用 7.18段数码管…… 7.2并行输人/输出(PI0)内核 ………"H:112 7.2.1并行输人/翰出(PI)内核的存器… I13 722并行输人/输出(PO)内核的配置 …………*…"1113 72.3℃语育编程… 1- 731位数码管的显示实验 增■■■■■■ 争■■■■會山■■■ ………………115 73.1产生数码管的显小挽制电路 1LL■LL...=···Pr■T平■■ …·I】5 7.32数码管显示控制程序 73.3标芯片的配置 4窑位数码管应示实验 119 多位效码管显示控制电路 t 119 74,24位数码管显示驱动函数 21 74.34位数据的分离 121 7.5小结 甲■ 第…章按键电路——中断的应用 124 8.1按键电路… ■■■甲胃■!曾■旱卜■■昏讪hhd■■■·■聊p聊看口■■dpp·看·ada 125 8.2并行输人「输出(PIO)内核的中断 ■■■■■■■▲画画 126 8.21并行输入输出(P0)内核涉及中断的相关寄存器 8.2.2并行输人输出(P0)内核中断的配置 -P曾平 8.2.3℃语言缩程… 130 8.3NiosⅡ处理器的中断 "1132 8.3.1异常 會·■■幽■·日·■·■■甲平4·■■P■■山自自p■ ■■L■最 ■■4I■凸ldc 8.3.2C语言编程……… ■管1■ 33 8.41位按键电路的实验……… 8.4.1产生按键时控制电路… ■日■!P甲■鲁■【■■ 842L位按键挫制程序 135 IⅨ 苾于NigⅡ内榎的EPGA电路系统设计 产 8.4.3效据类型 ·■■冒”上■ 84.4 al mAin()和main()的区别 t138 8.54位按链电塔献实验 …::!……1…∴…138 8.5.14位按键控制电路 138 8.5.24位按键掉制程序 139 8.6小结 …………!l4 第章 Flash的编稈—FCs控制器、CF控制器的使用… ………………144 9.LkH控制審…… ■■d口b■ 145 9.1.1EPCS控制器概述 ·甲 "s………………15 9.3.2EPCS控制配 ………-……-,,146 9.2CF控制器…… ■口 ■b即 晋甲■I鲁普I昏昌山■II山矗1d 9.2.1CFI控制器概述 曾■■管十■■幽 ■■■■■甲卓罪■■d■■Bbl山曲咱 47 9.2.2CⅣ控制界配置选项 上會d血■■■■■ r:…[46 923CⅣ控制器C语言编程 P_■4P■■ 9.3 Flash的编程奖例- 0 93.1碹件系统的SPL设计——从EPS引导程序方式 5 9.3.2系统软仁设计从FPCS引导稞序方式…… ………|52 93.3从 CFT FLASH引导程序方式 ■ -154 94小… ■■l■btt血bdn口m 155 第”章时钟信号的产牛与测—定时器( Interval timer)内核使用 …I57 30.]定时器均核 ■■■■■■■尋lψ■■ddd 山bh ………………58 10.1.]定时器内核约组成 ……2158 1(.],2定时器内核转寄存器 ■鲁4 10.1.3时器( Interval lintel)内核的置… ■■■ 160 10..4C语言猫程 10.2时钟信号产生实验 …………162 10.2,1刑钟信号产生电路… 162 10.2.2时钟信号产牛电路控制程序 …164 10.3定时器( nterval tier)内核的中断实验 165 10.4信号的周期测量 167 10.4.I信号周期测量电跻… ·上曲血口■ 767 10.4.2周期测量挫制程序 ■【「會I"■■l 10.5“看门狗”电路实验 ■■■■卩P早■■山■bdm■■■■■"m■■·画“a■ 70 0.5.1“着门狗”电路… 号■P中卩■甲■血电 10.5.2“看门狗”电路控制程序 10.6不结 第章LCD2864液晶模块的驱动设计SRAM控制器内核的使用 75 1.]IcD12864液品模块简介 ■■ ……176 11.2 SDRAM控制器内核…… ■■■■中『聊争■日p电d由血■■ 」79 日录 1]2.1概述 p甲p卩■m口:1m■鲁 1.2.2 SDRAM控制器内核的配置选项 11.23时钟、DLL和时序 l84 11.24 SDRAM内核的C语言编程 11.3IcD12864模块的驱动实例 ■■·中 18 1].31LCm12864模坎接!电路…… 18 11.3.2硬件系统的S0PC设计……………… lP會■■■t血·■上P 1].3.3系统秋件设计 ■ ■■『冒冒 11.4小结…………… L晶■■ ■■■ ■L郾 …………204 第∷章 TAG UART通信— TAG UART内核的使用 12.1 JTAG UART内核 206 12.1.1 JTAG UART内核概述… 206 12.1.2理 AG UART内核配置选项 208 12.1.3rAGⅡART内核的C语言编程 210 12.2 ITAG UART通信实例…… 12.2.1硬件系统的SOPC设计……… 12.2.2系統软件谩计 212 12.3小结 曲"b ■■■■■■ ■■■■■■■■■画 ■■■■ 2】5 第:章$卡读写控制设计—SP内核的使用……………………………216 13.15D卡简介 1·P严「■■■气P■ ■冒P■■■ 13.2S1内核 13.2.1SPI内核综述 ……………"…29 13.2.2sPI内核酊實选项 ……"221 .2.了S的C语言编程 223 13.3s卡读写实例· 224 13.3.1SD卡与FFGA接口电路 13.3.2硬件系统的3OPC设计…………… 224 13.3.3系统软件没汁 ·甲!F411:早F°P!11:4P中11日II自省 P血亡l會亡■幽自 11血白 ■■■血 13.4小结 ■幽曲dt 236 第…章数字信号频率测量电路的设计 14.1频卒谢量原理和电路设计要求 -23 l4.2频率測量电路的系统设计 238 l4.3频率测量电路的单元电路设计 14.3.1计效器电路……… …240 14.3.2计数器掉制电路… 14.3.3NisⅡ软核处理器系统 …245 14.4颗率测量电路的系统调试 248 14.4.1系统集成 14.4.2测咸方案和用杈器 基于NisⅡ内核的FFGA電路系统迓计 14.4.3测量数据及数据分析 250 l4.5设计总结… 251 第、章信号颍谱分析电路的设计 252 15.1频谐的概念 …253 15.2离散傅里叶变换… 253 15.3借号频谱分析电路的系统设计 255 15.4信号频谱分析电路的单元电路设计 15.4.1颊谱分析模块 15.42采样速率控制电路 z 15.5培号烦谱分析电路的系统调试 268 15.5.1系统集成 268 LS.5.2信号频谱分析程序框图… 曾11會幽r■旷罪。面pBI■ ■山 270 15.5.3系统测量和数据分析 ■甲平■■■自血·■■■1■■通占== 15.6设计总结 272 参考文献……… 74 第拿 数字集成电路的分类 烫NiosⅡ款被处理器 【实例截图】
【核心代码】
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