DE2开发板

初识DE2开发板2009-10-0921:39:25|分类：默认分类|标签：|字号大中小订阅DE2的资源DE2的资源非常丰富，包括1.核心的FPGA芯片-CycloneII2C35F672C6，从名称可以看出，它包含有35千个LE，在Altera的芯片系列中，不算最多，但也绝对够用。Altera下载控制芯片-EPCS16以及USB-Blaste对Jtag的支持。2.存储用的芯片有：512-KBSRAM，8-MbyteSDRAM，4-MbyteFlashmemory3.经典IO配置：拥有4个按钮，18个拨动开关，18个红色发光二极管，9个绿色发光二极管，8个七段数码管，16*2字符液晶显示屏，4.超强多媒体：24位CD音质音频芯片WM8731(Mic输入+LineIn+标准音频输出)，视频解码芯片(支持NTSC/PAL制式)，带有高速DAC视屏输出VGA模块。5.更多标准接口：通用串行总线USB控制模块以及A、B型接口，SDCard接口，IrDA红外模块，10/100M自适应以太网络适配器，RS-232标准串口，PS/2键盘接口6.其他：50M，27M晶振各一个，支持外部时钟，80针带保护电路的外接IO7.此外还有：配套的光盘资料，QutuarsII6软件，NiosII6.0IDE，例程与说明文档。DE2的使用关于DE2资料光盘的使用主要的可以参看他的用户手册，里面有关于DE2的资料的详细使用说明，板子的电路原理图，模块图，管脚图，和各个模块的Datasheet等等。可以这样来看：DE2_System：\DatasheetDE2板子上的各个模块的详细的官方Datasheet，来自各个芯片厂商。\DE2_demonstrations丰富的例程，里面很多适用的例子，比如SD_Music_Player.等\DE2_lab_exercisesDE2提供的试验内容，里面有很详细的操作步骤截图。\DE2_schematicsDE2板子资料，包括布线，电路板的资料\DE2_tutorials例如详细的讲解SOPCBuilder的使用。\DE2_user_manual用户使用指南与手册.综合的说明。\Altera_Debug_ClientDE2的调试工具，可以直接下载Nios处理器的汇编代码，C语言代码等。\DE2_control_panelDE2控制面板，直接操作DE2板子上的各个模块的工作状态。程序下载方法第一种成为RUN模式，需要将板上RUN/PROG开关（LCD旁）拨到RUN，是用USB-Blaster直接将sof文件烧到CycloneFPGA芯片，这样掉电之后就没有了，重启后需要再次烧写。第二种模式为AS模式，将RUN/PROG开关拨到PROG模式，然后在Qutuars下载模式设置为AS模式，选择pof文件下载，这样直接下载到EPCS16Configure芯片中，每次复位，会根据EPCS16里面的内容重新烧写CycloneII芯片。关于管脚分配当我们创建一个FPGA用户系统的时候，到最后要做的工作就是下载，在下载之前必须根据芯片的型号分配管脚，这样才能将程序中特定功能的管脚与实际中的FPGA片外硬件电路一一对应。通常的管脚分配使用的是拖拽法，然而在一个庞大的系统中，这样是非常的不现实，可以使用CSV文件分配法，方法是在QurtusII的Assignment菜单下面的ImportAssignment项中，定位到要分配的管脚文件即可（对于做Nios核必的通用管脚分配，可以参照de2_system\DE2_lab_exercises\DE2_pin_assignments.csv文件），这里有个前提，就是你的顶层文件管脚命名必须与CSV文件中管脚一致。所以顶层文件如果用Verilog来写的话那将更加的方便，当然这是对于对于做Nios核而言的，你可以直接从Demo中拷贝一个顶层文件作为你的顶层。只要稍加修改即可，也可以定义自己的额外管教分配。分配管脚的有一个方法是，直接修改工程文件夹里面的“qsf”文件，将相应的端口与芯片的预设相连即可。例如：认识NiosII系统现在开始写一些关于Nios的东西，初次接触NiosII，只能写一些简单初级的东西，主要是个人对它的一点认识，希望能对今后新手学习提供一定的帮助。NiosII，准确的说，是一个IP核，即知识产权核，使用特定的硬件描叙语言写成的一堆代码罢了，如果不将它烧到特定的FPGA或者CPLD芯片中是没有任何意义的。Altera的NiosII软核，说白了就是一个CPU，内部像其他处理器一样，都包括指令解码，地址译码，指令队列，中断管理，总线时须控制，DMA控制等等。NiosII还支持最多两套用户自定义指令集，者可以有用户自定义模块来实现。一个Nios系统应该至少包括一个NiosCPU，1个片上RAM（Onchip-RAM），当然还可以添加其他厂商的IPCore和自定义用户逻辑。这些模块共同使用者一块包含有大量逻辑阵列的FPGA芯片，组成片上可编程系统，也称为SOPC（SystemOnProgrammableChip）。这个片上系统然后与外电路连接，构成一个具有特定功能的完整的用户系统。下面给出一个NiosII系统的典型模块图：Avalon总线在这里不得不提Avalon总线，Avalon总线是NiosII系统各模块之间的纽带，它内部复杂，但对外部却保留着相对简单的接口，没有复杂的总线应答等等，因此我们可以很方便的使用它来连接我们的自定义模块。一个标准的用户逻辑与Avalon总线的接口并不需要包含所有的Avalon端口类型的接口，可以一般的有以下类型的信号中的部分：比如你的用户逻辑中主要负责采集数据给总线，那么你充当的角色就是数据的提供者，你至少应该给Avalon总线read，readdata，clk的接口，其中read为总线的读取请求信号，对用户模块为input,readdata信号为8，16，32位数据，对用户模块而言为output，clk为总线为你提供的统一时钟信号，可以为读取你的设备提供时钟。当然总线提供的reset信号可以用作你的设备的初始化。同理如果你是输出模块，从总线上面接收数据，那么你应该向Avalon总线提供write，writedata，clk的接口，如果你的模块即是输入又是输出，那么你应该他们都包括进去。还有就是Avalon总线提供的信号类型的名称，一般的是高电平有效，如果是低电平有效，那么在后面会加上一个“_n”例如reset是复位类型的信号（高电平复位），那么reset_n就是低电平有效。关与Avalon总线其他信号线，比如irq，readdatavalid，waitrequest，flush等等，用到的时候Google吧。利用SPOCBuilder创建NiosII系统QurtusII给我们提供了一个方便的创建Nios系统的工具，即SOPCBuilder，这个工具只有在新建了一个Quartus工程文件后才能使用。下面我们创建一个Qurtus工程：输入名称，定位文件位置以后，选择器件为我们使用的“CycloneII2C35”运行SPOCBuilder，新建Nios项目，输入名称，选择Verilog作为生成文件的语言：然后就是添加Nios系统组件了：首线添加nios_cpu:双击左边的系统模块NiosIIProcessor，弹出如下对话框：设置CPU类型，这里就使用最简单的一种。添加以后，你可以重新给CPU命名，名一个容易记忆的名称。然后就是选择一个最片上RAM，选择AvalonComponentsMemoryOn-ChipMemory(RAMorROM)，双击就添加了，设置类型，选择的大小要根据开发板来定，比如我们使用的是DE2，那么最有最大Memory限制，根据情况而定。添加好了以后系统会自动将RAM与Avalon总线连上，窗口中个模块前面的曲线就是这个含义。这时一个最简单的系统就做好了。注意，此时如果点击生成“Generate”的话，会报错，你还必须制定CPU的bootAddress与resetAddress双击cpu_0模块，在弹出的属性对话框中，选择地址为你添加的On-chipMemory即可。当然你可以添加更多模块，也可以人工修改每个模块的基地址。但要注意的是若果要加上CFIFlashMemory（CommonFlashInterface）的话，必须要加上AvalonTristateBridge，即Avalon三态桥接器。通过AvalonTristateBridge来连接结Avalonmaster和AvalonSlave。如果你需要在运行的时候进行调试，你应该加上jtag_uart模块。你可以为你的模块选择参数，比如，你添加了一个PIO，可以选择它是输入还是输出，或者是输入输出都有，SOPCBuilder会根据你的参数产生相应的HDL文件，如图：你还可以为你加上的IO模块产生中断，比如在你自定义的模块中向Avalon总线提供irq类型的信号，那么在SOPCBuilder产生系统的时候会给你定义中断号，比如你添加4Bit的PIO给4个Button的时候，可以选择是否产生中断，如图：你还可以为指定为你的模块产生仿真元数据，提供给像ModelSim这样的仿真软件仿真信息，当然Qurtus自己也能够进行波形仿真。SPOCBuilder生成的文件SOPCBuilder生成的文件包括：核模块的ptf文件，.sopc_builder文件加下面的install.ptf文件，nios系统的顶层模块的HDL文件，例如：你的Nios工程名为nios,那么顶层文件名应该是nios_0.v,还包括了nios_0.v调用了各个子模块的Verilog文件。仿真文件和一些其他的其他的文件。其中ptf文件是Nios系统的描叙文件，此文件在后面创建NiosProject时候会用到，NiosIDE通过这个文件来生成并且编译NiosProject的库文件，以便你在用户C语言程序中引用。下面来看一个ptf文件：下面来看看它生成的另外一个文件：nios_0.v这是nios系统的核心模块，但是还不是顶层模块，它有时需要外部提供PLL时钟，或者是需要将自己模块的export管脚连接到核外用户逻辑上。看一个nios_0.v:一个nios系统主模块中包括很多module，但是只有只有一个module与模块的文件名相同，这个就是主模块，它调用了很多组件的HDL模块，然后将其他组件的export引脚对外暴露，各组件与CPU的连线即Avalon总线对外封闭。这里提一下核的顶层模块（这里是nios_0.v）里面的管脚命名规则：凡是input，则为“模块端口名称”+“to”+“模块实例名称”，凡是output，则为“模块端口名称”+“from”+“模块实例名称”例如上图中的nios_0.v的核中实例化了AUDIO_MOD模块，命名为the_AUDIO_MOD那么AUDIO_MOD的外部输入adcclk命名为：dacclk_to_the_AUDIO_MOD.基于Nios系统的顶层结构图这里说明以下，这里的系统顶层图不是Nios的顶层图，而是用户创建的项目的顶层图，它调用了用SOPCBuilder创建的nios系统顶层模块，除了包括系统的nios模块外，还包括一些核外用户逻辑，例如PLL时钟，I2C控制块等等。下面给出我们的音频系统的顶层结构图。我们可以在系统的顶层图中使用用户逻辑，此时的用户逻辑是与系统总线没有关系的，他是与Nios系统没有直接关系的电路，在这儿称之为“核外用户逻辑”，比如说在我们系统中的I2C对AV的配置（当然这也能够通过OpenI2C模块加到总线系统中去），核外逻辑可以用于与核无关的部分（直接连接到外部），也可以为核提供输入，或者接收输出。在Nios总线系统内部，也可以添加用户自定义逻辑，这时候成为用户自定义组件，InterfaceToUserLogics，但是这个时候就要和Avalon总线打交道了，因此必须满足Avalon总线的规则，下面就我们的系统中使用的模块做简单介绍。为Avalon总