SOPC系统设计实例

华侨大学电子工程系1SOPC系统设计实例SOPC系统设计实例........................................................................................................................11SOPC系统设计流程..........................................................................................................12SOPC系统设计实例.........................................................................................................21.建立工程........................................................................................................................32.建立顶层设计文件......................................................................................................103.用SOPCBuilder建立一个新的SOPC硬件系统.....................................................124.向系统中添加NiosII处理器.....................................................................................145.添加片上存储器..........................................................................................................206.添加JTAGUART........................................................................................................227.添加定时器..................................................................................................................248.添加自定义组件七段数码管控制器..........................................................................259.自动设置基地址..........................................................................................................3410.加入SystemID模块.................................................................................................3411.生成系统....................................................................................................................3512.例化NiosII处理器...................................................................................................3713.导入引脚分配............................................................................................................3814.编译并下载设计........................................................................................................4015.启动NiosIIIDE........................................................................................................4116.建立新工程................................................................................................................4117.修改系统库属性........................................................................................................4518.修改代码....................................................................................................................4619.编译并运行工程........................................................................................................481SOPC系统设计流程SOPC系统的设计流程如图1所示。设计者首先根据任务要求决定系统需求，然后用SOPCBuilder建立自己的SOPC系统，完成这项工作之后，硬件工程师和软件工程师可以开始协同工作。硬件工程师首先建立一个顶层设计文件，将生成的SOPC系统例化，并设置引脚分配，时序要求及其他设计约束，，然后编译硬件设计并将FPGA设计下载到目标板中。在硬件工程师工作的同时，软件工程师可以用NiosIIIDE开发应用软件，并在NiosIIIDE中使用NiosII指令仿真器（ISS）运行并调试软件，等硬件工程师把硬件设计下载到目标板中之后，软件工程师将可执行软件下载到目标板上的NiosII系统中，并在目标板上运行调试软件，如果发现软件设计不满足设计要求，则再改进硬件和软件的设计。华侨大学电子工程系2图1SOPC系统设计流程2SOPC系统设计实例用SOPC系统在DE2平台上实现一个计数器。先在DE2平台上建立SOPC系统的硬件，这个系统包括一个NIosII/s嵌入式处理器、存储器、一个JTAGUART及一个定时器，一个ID模块。另外，我们将加入一个自定义组件，实现分析系统要求在SOPCBuilder中定义并生成系将SOPCBuilder系统集成到QuartusII工程设计引脚分配，时序要求及其他设计约束编译硬件设计将FPGA设计下载到目标板中用NiosIIIDE开发环境在NiosIIIDE中使用ISS运行，调试软件将可执行软件下载到目标板上的NiosII系统中在目标板上运行、调试系统改进软/硬件设计华侨大学电子工程系3对DE2平台上七段数码管的控制。1.建立工程启动QuartusII软件，用NewNewProjectWizard…菜单在QuartusII中新建一个工程，本例中将工程的工作目录设定在G:\DE2,工程的名称为niosii，如图4所示，如果是希望使用自己已有的工程，则点击图4中所示的UsingExistingProjectSetting按钮，，但是在本例中不需要添加已有工程的配置。按下next后，器件中选择EP2C35F672C6,向导完成后的汇总界面如图8所示。图2QuartusII启动界面华侨大学电子工程系4图3华侨大学电子工程系5图4华侨大学电子工程系6图5华侨大学电子工程系7图6华侨大学电子工程系8图7华侨大学电子工程系9图8华侨大学电子工程系10图92.建立顶层设计文件建立工程之后，需要为工程建立一个顶层设计文件，这个设计文件的名称应该与工程的名称完全一致，设计文件可以是QuartusII允许的各种设计输入格式的文件，如VerilogHDL、VHDL、AHDL及原理图设计文件等。在本例中使用原理图设计文件。用FileNew菜单建立一个新文件，选择BlockDiagram/SchematicFile文件，文件名称与工程名称保持一致，为niosii。保存新建的文件。华侨大学电子工程系11图10图11华侨大学电子工程系12图123.用SOPCBuilder建立一个新的SOPC硬件系统单击工具按钮或者是ToolSOPCBuilder菜单启动SOPCBuilder。如图13所示，输入新系统的名称为nios_ii_system，当然也可以输入其他名称，但是应该注意，所有的名称中都不能出现空格。TargetHDL选项可以选择Verilog，也可以选择VHDL,这里选择Verilog。按OK按钮，进入到SOPCBuilder的主界面，如图15所示。华侨大学电子工程系13图13图14华侨大学电子工程系14图154.向系统中添加NiosII处理器在SOPCBuilder左侧的组件列表中，选择NiosIIProcessor,,按鼠标右键，在弹出的菜单中选择AddNewNiosIIProcessor,显示如图17所示的NiosII处理器的配置界面。选择NiosII/s作为本设计的处理器按下Next按钮，设置处理器的指令缓存和紧密耦合指令存储器，如图18所示，选择指令缓存为2K字节，不使用紧密耦合指令存储器。按下Next按钮，设置JTAG调试模块，JTAG调试模块分为四个级别，每个级别的功能不同，占用的逻辑资源也不相同，在本设计中选择占用逻辑资源最少的级别Level1，如图21所示按下Next按钮可以添加自定义指令，在本例中不添加自定义指令，按Finish按钮结束NiosII控制器的设置。华侨大学电子工程系15图16图17华侨大学电子工程系16图18华侨大学电子工程系17图19华侨大学电子工程系18图20图21华侨大学电子工程系19图22图23华侨大学电子工程系205.添加片上存储器在SOPCBuilder主界面左侧的组件列表Memory组中，选中On-ChipMemory(RAMorROM),按鼠标右键，在弹出的菜单中选择AddNewOn-ChipMemory(RAMorROM),显示如图25所示的片上存储器的配置界面。选择存储类型为RAM，存储器宽度为32位，总内存尺寸为40K字节。单击Finish按钮完成片上存储器的配置。图24华侨大学电子工程系21图25华侨大学电子工程系22图26图276.添加JTAGUART在SOPCBuilder主界面左侧的组件列表中，选择JTAGUART,按鼠标右键，在弹出的菜单中选择AddNewJTAGUART,显示如图28所示的JTAGUART配置界面。按照默认设置，配置不作改变，单击Finish按钮完成JTAGUART的设置。华侨大学电子工程系23图28华侨大学电子工程系24图297.添加定时器在SOPCBuilder主界面左侧组件列表中选中IntervalTimer,按鼠标右键，在弹出的菜单中选择AddNewIntervalTime,显示如图30所示的定时器配置界面。按照默认的设置。配置不作改变，即可生成一个初始周期为1ms的定时器