SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

第1章 總體概述1
1.1 學(xué)習(xí)平臺(tái)概述1
1.1.1 軟件平臺(tái)1
1.1.2 硬件平臺(tái)2
1.2 Nios概述2
1.2.1 第一代Nios嵌入式處理器2
1.2.2 第二代Nios嵌入式處理器3
1.2.3 Nios II處理器的特性3
第2章 Avalon總線規(guī)范5
2.1 概述5
2.1.1 術(shù)語(yǔ)5
2.1.2 功能7
2.2 Avalon總線信號(hào)8
2.2.1 完整的信號(hào)類型列表9
2.2.2 信號(hào)極性12
2.2.3 信號(hào)命名12
2.2.4 信號(hào)時(shí)序13
2.2.5 傳輸特性13
2.3 從端口傳輸14
2.3.1 從設(shè)備信號(hào)14
2.3.2 基本的從端口讀傳輸16
2.3.3 基本的從端口寫傳輸20
2.4 主端口傳輸23
2.4.1 主信號(hào)24
2.4.2 基本的主端口讀傳輸25
2.4.3 基本的主端口寫傳輸26
2.4.4 等待狀態(tài)、建立時(shí)間與保持時(shí)間27
2.5 流水線讀傳輸27
2.5.1 具有固定延時(shí)的從端口流水線讀傳輸28
2.5.2 具有可變延時(shí)的從端口流水線讀傳輸29
2.5.3 主端口的流水線讀傳輸30
2.6 流傳輸控制31
2.6.1 從端口傳輸?shù)牧骺刂?1
2.6.2具有流控制的主端口傳輸34
2.7 三態(tài)傳輸34
2.7.1 三態(tài)從端口的傳輸35
2.7.2 三態(tài)主端口的傳輸38
第3章 SOPC Builder40
3.1 SOPC Builder簡(jiǎn)介40
3.1.1 概述40
3.1.2 SOPC Builder系統(tǒng)結(jié)構(gòu)41
3.1.3 SOPC Builder功能介紹43
3.2 SOPC Builder用戶接口概述44
3.2.1 SOPC Builder的使用44
3.2.2 System Contents選項(xiàng)卡45
3.2.3 Nios II More “CPU” Settings選項(xiàng)卡49
3.2.4 Board Settings選項(xiàng)卡50
3.2.5 System Generation選項(xiàng)卡50
3.2.6 首選項(xiàng)53
3.3 存儲(chǔ)器映射接口的系統(tǒng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)54
3.3.1 概述54
3.3.2 地址譯碼57
3.3.3 數(shù)據(jù)的多路復(fù)用58
3.3.4 等待狀態(tài)嵌入58
3.3.5 高性能的流水線59
3.3.6 流水線的管理60
3.3.7 endian轉(zhuǎn)換60
3.3.8 本地地址定位及動(dòng)態(tài)總線大小60
3.4 SOPC Builder組件61
3.4.1 概述61
3.4.2 組件目錄的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容63
3.4.3 組件目錄位置64
3.5 組件編輯器65
3.5.1 HDL Files選項(xiàng)卡66
3.5.2 Signals選項(xiàng)卡67
3.5.3 Interfaces選項(xiàng)卡69
3.5.4 SW Files選項(xiàng)卡71
3.5.5 Component Wizard選項(xiàng)卡71
3.6 目標(biāo)板描述73
3.6.1 概述73
3.6.2 創(chuàng)建目標(biāo)板描述74
3.6.3 目標(biāo)板描述編輯器的使用78
3.7 引腳映射84
3.7.1 概述84
3.7.2 設(shè)計(jì)流程85
3.7.3 引腳映射GUI86
第4章 嵌入式外圍設(shè)備88
4.1 SDRAM控制器內(nèi)核88
4.1.1 概述88
4.1.2 在SOPC Builder中示例內(nèi)核91
4.1.3 硬件仿真93
4.1.4 時(shí)鐘、PLL和時(shí)序95
4.2 CFI Flash控制器99
4.2.1 概述99
4.2.2 在SOPC Builder中綜合內(nèi)核100
4.2.3 軟件設(shè)計(jì)模型101
4.3 EPCS器件控制器內(nèi)核102
4.4 DMA控制器內(nèi)核104
4.4.1 概述104
4.4.2 基本功能描述104
4.4.3 在SOPC Builder中示例內(nèi)核106
4.4.4 軟件設(shè)計(jì)模型107
第5章 Nios II軟件設(shè)計(jì)108
5.1 Nios II概述108
5.1.1 概述108
5.1.2 開發(fā)環(huán)境108
5.1.3 第三方支持110
5.2 Nios II IDE110
5.2.1 概述110
5.2.2 Nios II IDE 工作臺(tái)110
5.2.3 建立新的工程110
5.2.4 組建并編輯工程112
5.2.5 運(yùn)行和調(diào)試程序114
5.2.6 編輯Flash117
5.2.7 幫助系統(tǒng)118
5.3 HAL系統(tǒng)庫(kù)簡(jiǎn)介119
5.3.1 概述119
5.3.2 開始設(shè)計(jì)119
5.3.3 HAL的結(jié)構(gòu)119
5.4 使用HAL進(jìn)行程序開發(fā)122
5.4.1 概述122
5.4.2 Nios II IDE工程結(jié)構(gòu)122
5.4.3 system.h系統(tǒng)說明文件123
5.4.4 數(shù)據(jù)寬度和HAL類型的定義124
5.4.5 UNIX風(fēng)格的接口124
5.4.6 文件系統(tǒng)125
5.4.7 使用字符模式器件126
5.4.8 使用定時(shí)器127
5.4.9 使用Flash器件129
5.4.10 使用DMA器件134
5.4.11 縮減代碼138
5.4.12 引導(dǎo)程序序列和入口140
5.4.13 存儲(chǔ)器的使用142
5.4.14 HAL系統(tǒng)庫(kù)文件路徑145
5.5 為HAL開發(fā)硬件驅(qū)動(dòng)145
5.5.1 概述145
5.5.2 創(chuàng)建硬件驅(qū)動(dòng)的開發(fā)流程146
5.5.3 SOPC編輯器146
5.5.4 硬件訪問147
5.5.5 為HAL器件創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)程序148
5.5.6 將器件驅(qū)動(dòng)集成到HAL155
5.5.7 縮減代碼量158
5.5.8 命名空間的分配159
5.5.9 越過默認(rèn)器件驅(qū)動(dòng)160
5.6 異常處理160
5.6.1 概述160
5.6.2 Nios II異常概述160
5.6.3 中斷服務(wù)程序162
5.6.4 中斷服務(wù)程序性能165
5.6.5 提升中斷服務(wù)程序的性能165
5.6.6 調(diào)試中斷168
5.6.7 中斷編寫的指導(dǎo)總結(jié)168
5.6.8 HAL異常控制器169
5.7 高速緩存與緊耦合存儲(chǔ)器172
5.7.1 概述172
5.7.2 高速緩存初始化173
5.7.3 寫器件驅(qū)動(dòng)程序174
5.7.4 編寫裝載程序或者自修改代碼175
5.7.5 多CPU系統(tǒng)的高速緩存管理176
5.7.6 緊耦合存儲(chǔ)器177
第6章 實(shí)驗(yàn)板電路178
6.1 實(shí)驗(yàn)板特點(diǎn)178
6.2 存儲(chǔ)電路179
6.3 配置電路181
6.4 按鍵及LED電路182
6.5 LCD Module接口電路185
6.6 E2PROM及Buzzer電路186
6.7 PS/2及VGA接口電路187
6.8 紅外發(fā)射及接收電路188
6.9 RS232接口電路188
6.10 時(shí)鐘及鎖相環(huán)電路190
6.11 I/O分配190
6.12 電源電路191
第7章 Nios基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)193
7.1 流水燈實(shí)驗(yàn)193
7.2 JTAG UART通信實(shí)驗(yàn)207
7.3 LCM顯示實(shí)驗(yàn)216
7.4 按鍵中斷實(shí)驗(yàn)219
7.5 計(jì)數(shù)顯示實(shí)驗(yàn)223
7.6 建立帶Flash的Nios II系統(tǒng)及配置方法225
7.7 定時(shí)器編程229
7.8 I2C Controller IP Core的使用233
第8章 基于Nios控制的DDS信號(hào)發(fā)生器236
8.1 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介236
8.1.1 設(shè)計(jì)需求236
8.1.2 DDS原理簡(jiǎn)介236
8.2 設(shè)計(jì)方案論證238
8.2.1 使用MCU + FPGA + DAC的方案238
8.2.2 FPGA+ DAC的方案239
8.2.3方案論證與選擇240
8.3 系統(tǒng)框圖及實(shí)現(xiàn)原理240
8.3.1 系統(tǒng)框圖240
8.3.2 實(shí)現(xiàn)原理241
8.4 軟硬件設(shè)計(jì)241
8.4.1 DAC 模塊電路設(shè)計(jì)241
8.4.2 Nios II硬件部分設(shè)計(jì)242
8.4.3 DDS硬件部分設(shè)計(jì)243
8.4.4 C語(yǔ)言部分設(shè)計(jì)244
8.5 小結(jié)245
第9章 Nios II Flash編程器 246
9.1 在SOPC Builder下定制目標(biāo)板246
9.2 Nios II Flash編程器的使用248
9.2.1 Nios II Flash編程器概述249
9.2.2 燒寫內(nèi)容到Flash252
9.2.3 在SOPC Builder系統(tǒng)中例化Flash255
9.3 協(xié)控制器EPM240的工作原理258
第10章 通過實(shí)例講解IP Core 的設(shè)計(jì)過程260
10.1 概述260
10.2 SOPC設(shè)備設(shè)計(jì)流程261
10.3 設(shè)計(jì)實(shí)例一263
10.4 設(shè)計(jì)實(shí)例二270
第11 章基于Nios II控制的TFT液晶顯示276
11.1 概述276
11.2 硬件部分設(shè)計(jì)277
11.2.1 硬件電路接口277
11.2.2 建立系統(tǒng)277
11.3 軟件控制部分設(shè)計(jì)279
11.3.1 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)279
11.3.2 漢字庫(kù)及其顯示283
11.4 小結(jié)286
參考文獻(xiàn)287