嵌入式處理器原理及應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)今非常熱門(mén)的研究領(lǐng)域，早期多以單片機(jī)為核心，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。但單片機(jī)系統(tǒng)功能比較簡(jiǎn)單，速度較慢，難以適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展。    隨著現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)技術(shù)的日益成熟，基于片上可編程系統(tǒng)(SOPC)的嵌入式處理器越來(lái)越多地受到人們的關(guān)注。特別是Altera公司推出的Nios嵌入式處理器軟核，通過(guò)軟件編程的方法可靈活地實(shí)現(xiàn)嵌入式處理器的功能，并且針對(duì)FPGA進(jìn)行性能優(yōu)化，可大大提高系統(tǒng)性能。它還具有片上調(diào)試功能，便于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。    Nios嵌入處理器軟核在國(guó)外已廣泛應(yīng)用于通信、家電和控制等眾多領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)正在推廣應(yīng)用，但相關(guān)中文資料的嚴(yán)重缺乏給Nios嵌入處理器的推廣和用戶(hù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用帶來(lái)困難。在A(yíng)ltera公司中國(guó)代表處和清華大學(xué)出版社的大力支持下，作者歷經(jīng)一年多的時(shí)間，經(jīng)過(guò)認(rèn)真鉆研和精心編寫(xiě)，終于完成了這部著作，希望能給讀者帶來(lái)幫助。  ，    全書(shū)分4個(gè)層次從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面全面系統(tǒng)地介紹嵌入式處理器的原理和應(yīng)用，其中前兩個(gè)層次是入門(mén)，后兩個(gè)層次是提高。    第1、2章是第1層次。第1章簡(jiǎn)單介紹Nios嵌入處理器的概況，包括系統(tǒng)組件和開(kāi)發(fā)工具，使初學(xué)者對(duì)Nios嵌入式處理器有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。    第2章是Nios嵌入式處理器基礎(chǔ)，介紹Nios CPU、Avalon總線(xiàn)和外圍設(shè)備等，重點(diǎn)介紹外圍設(shè)備的原理和應(yīng)用基礎(chǔ)，初學(xué)者可以暫時(shí)跳過(guò)本章。    第3章是第2層次，以Altera公司的Nios開(kāi)發(fā)套件為例介紹典型Nios系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，其中絕大部分工作是在個(gè)人計(jì)算機(jī)上完成，并不需要Nios開(kāi)發(fā)套件。通過(guò)本章的介紹，使初學(xué)者對(duì)Nios系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)有一定的感性認(rèn)識(shí)，有經(jīng)驗(yàn)者可以跳過(guò)本章。    第4、5章是第3層次。第4章介紹Nios系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括SOPC Builder、QuartusⅡ和嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工具GNUPro，其中SOPCBuilder和QuartusⅡ主要用于硬件開(kāi)發(fā)，GNUPro用于嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)和調(diào)試。    第5章是C語(yǔ)言編程基礎(chǔ)，介紹C語(yǔ)言編程的基本知識(shí)和與Nios系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)有關(guān)的編程基礎(chǔ)，供讀者在用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)時(shí)參考。    第6章是第4層次。本章以簡(jiǎn)易Nios開(kāi)發(fā)板作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，介紹Nios系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)和綜合設(shè)計(jì)。它是本書(shū)的核心和精華，結(jié)合實(shí)例詳細(xì)介紹Nios系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試。通過(guò)本章的介紹，使讀者能夠熟練地進(jìn)行Nios系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。    在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，得到了Altera公司中國(guó)代表處徐平波先生以及清華大學(xué)出版社曾剛先生和呂春龍先生的大力支持，作者在此表示衷心的感謝!    本書(shū)內(nèi)容新穎，可參考的相關(guān)資料少，難免出現(xiàn)不妥之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。E-mail-nios2@126．com。
                第1章  概述    1．1  嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介    1．2 Nios嵌入式處理器    1．3  Nios系統(tǒng)組件    1．3．1  NiosCPU結(jié)構(gòu)    1．3．2 Avalon交換結(jié)構(gòu)總線(xiàn)    1．3．3  外圍設(shè)備    1．3．4  片內(nèi)調(diào)試模塊    1．4  Nios開(kāi)發(fā)環(huán)境    lA．1  SOPCBuiMer開(kāi)發(fā)工具    1．4．2 QuartusⅡ開(kāi)發(fā)工具    1．4．3  GNUPro嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工具    1．4．4  Nos開(kāi)發(fā)套件第2章  系統(tǒng)組件    2．1  NiosCPU     2．1．1  內(nèi)部寄存器    2．1．2  中斷處理    2．2  Av~on總線(xiàn)    2．3外圍設(shè)備    2．3．1  定時(shí)器    2．3．2  并行輸入輸出接口PIO    2．3．3  通用異步串行接HUART    2．3．4  3線(xiàn)主／從串行接口SPI    2．3．5 DMA控制器    2．3．6存儲(chǔ)器接口  第3章  硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境    3．1  開(kāi)發(fā)套件    3．1．1  開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介    3．1．2入門(mén)指南    3．2硬件開(kāi)發(fā)指南    3．2．1  設(shè)計(jì)輸入3．2．2編譯    3．2．3編程    3．3  軟件開(kāi)發(fā)指南  第4章  軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境    4．1  SOPCBuilder開(kāi)發(fā)工具    4．1．1  SOPCBuilder功能    4．1．2  SOPCBuilder組成    4．1．3  SOPCBuilder使用    4．2 QuartusⅡ開(kāi)發(fā)工具    4．2．1  設(shè)計(jì)流程    4．2．2設(shè)計(jì)輸入    4．2．3  綜合    4．2．4布局布線(xiàn)    4．2．5  定時(shí)分析    4．2．6仿真    4．2．7編程配置    4．2．8調(diào)試    4．2．9系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)    4．2．10軟件開(kāi)發(fā)    4．3  GNUPro嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工具    4．3：1  軟件開(kāi)發(fā)工具包SDK    4．3．2  軟件開(kāi)發(fā)實(shí)用程序  第5章  C語(yǔ)言編程基礎(chǔ)    5．1  數(shù)據(jù)及其運(yùn)算    5．1．1  數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)類(lèi)型    5．1．2運(yùn)算符和表達(dá)式    5．2程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)    5．2．1  函數(shù)及其使用    5．2．2輸入輸出函數(shù)    5．2．3  流程控制語(yǔ)句    5．2．4編譯預(yù)處理    5．3構(gòu)造和派生    5．3．1  構(gòu)造數(shù)據(jù)類(lèi)型    5．3．2指針及其使用第6章  系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試    6．1  簡(jiǎn)易Nios開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介6．2基本設(shè)計(jì)    6．2．1  1型開(kāi)發(fā)板基本設(shè)計(jì)    6．2．2  Ⅱ型開(kāi)發(fā)板基本設(shè)計(jì)    6．3模塊設(shè)計(jì)    6．3．1  矩陣鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)    6．3．2  液晶顯示屏接口設(shè)計(jì)    6．3．3  GPS模塊接口設(shè)計(jì)    6．3．4 GSM模塊接口設(shè)計(jì)    6．4綜合設(shè)計(jì)    6．4．1  硬件設(shè)計(jì)    6．4．2軟件設(shè)計(jì)    附錄A  ASCII碼表    附錄B  32位Nios指令系統(tǒng)    附錄C  Cyclone器件簡(jiǎn)介    參考文獻(xiàn)