| **银杏科技有限公司旗下技术文档发布平台** |||| |技术支持电话|**0379-69926675-801**||| |技术支持邮件|Gingko@vip.163.com||| ^ 版本 ^ 日期 ^ 作者 ^ 修改内容 ^ | V1.0 | 2020-07-03 | gingko | 初次建立 | ===== 实验十八：基于内部RAM建立第一个软核 ===== ==== 一、 实验目的与意义 ==== - 掌握NiosII软核建立和使用方法。 - 掌握QuartusII的使用方法。 ==== 二、 实验设备及平台 ==== - iCore4 双核心板[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c-s.w4004-22598974120.15.5923532fsFrHiE&id=551864196684|点击购买]]。 - Blaster（或相同功能）仿真器[[https://item.taobao.com/item.htm?id=554869837940|点击购买]]。 - JLINK（或相同功能）仿真器。 - Micro USB线缆。 - Quartus开发平台。 - 电脑一台。 ==== 三、 实验步骤 ==== 1、打开QuartusII新建工程。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_1.png?direct |图18-1}} 2、按下图填写工程信息。然后点击Next。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_2.png?direct |图18-2}} 3、直接点击Next {{ :icore4:icore4_fpga_18_3.png?direct |图18-3}} 4、选择芯片系列和型号，CycloneIV E,封装为FBGA，引脚数为484，速度等级为8，芯片具体型号选择为EP4CE15F23C8。如下图，然后点击Next。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_4.png?direct |图18-4}} 5、按下图选择仿真工具，然后Next。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_5.png?direct |图18-5}} 6、这一步显示新建工程的一些信息摘要，点击Finish完成。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_6.png?direct |图18-6}} 7、至此一个新的工程就建立好了，但工程是空的，还需加入文件，接下来来建立顶层设计文件。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_7.png?direct |图18-7}} 8、点击菜单栏->New。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_8.png?direct |图18-8}} 9、在弹出的对话窗中选择Block Diagram/Schematic File,然后点击OK。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_9.png?direct |图18-9}} 10、在QuartusII主界面中出现Block1.bdf文件，如下图。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_10.png?direct |图18-10}} 11、点击Save As保存。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_11.png?direct |图18-11}} 12、使用默认名字保存即可。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_12.png?direct |图18-12}} 至此，QuartusII工程和顶层设计文件都已建立完成，接着设计nios软核。 13、点击菜单栏中的Tool->Qsys。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_13.png?direct |图18-13}} 14、弹出以下窗口。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_14.png?direct |图18-14}} 15、接下来添加IP核，在左边的Library里，选择Embeded Pocessors->Nios II Processor,点击Add…添加。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_15.png?direct |图18-15}} 16、选择Nois II/f,点击Finish。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_16.png?direct |图18-16}} 17、在左边的Library里，选择Menories and Memory Controllers->On-Chip->On-Chip Memory,点击Add…添加。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_17.png?direct |图18-17}} 18、将Total memory size 设为10240，然后点击Finish。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_18.png?direct |图18-18}} 19、在左边Library里，选择Peripherals->Debug and Performance->System ID Peripheral,点击Add…添加。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_19.png?direct |图18-19}} 20、修改下图中System ID的数字，System ID的数字可以任意设置，默认值为0，本例改为1234，然后点击Finish。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_20.png?direct |图18-20}} 21、在左边Library里，选择Peripherals->Microcontroller Peripherals->PIO(Parallel I/O),点击Add…添加。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_21.png?direct |图18-21}} 22、将下图的Width(1-32 bits)中8改为1，本例只用一个IO口，在Direction中选择output。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_22.png?direct |图18-22}} 23、至此，IP核添加完毕，添加过的IP核都显示在窗中，如下。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_23.png?direct |图18-23}} 24、右击pio_o，点击Rename修改名字，改为led。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_24.png?direct |图18-24}} 25、在led下的external_connection后面，点击Double-click to,并修改为fpga_led,修改后如下图： {{ :icore4:icore4_fpga_18_25.png?direct |图18-25}} 26、双击clk_0进入下面界面，将时钟更改为25M,然后点击finish。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_26.png?direct |图18-26}} 27、接下来是IP核的时钟线、信号线的连接，在nios中，只需将时钟和clk_0的时钟连接，右击nios2_qsys_0下的clk,在第一项nios_qsys_0.clk Connection中点击选中clk_0.clk,选中之后查阅时可发现在其前有对号，如下图： {{ :icore4:icore4_fpga_18_27.png?direct |图18-27}} {{ :icore4:icore4_fpga_18_28.png?direct |图18-28}} 28、按照上述方法将onchipmemory、sysid、led三个模块的时钟线与clk_0连接，连接后如图所示： {{ :icore4:icore4_fpga_18_29.png?direct |图18-29}} 29、在onchipmemory中，信号线（s1）需要和nios的数据线、指令线都连接，如下图所示。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_30.png?direct |图18-30}} 30、在sysid中，信号线（control）和nios的数据线连接，如下图所示。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_31.png?direct |图18-31}} 31、在led中，信号线（s1）需要和nois的数据线连接，如下图。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_32.png?direct |图18-32}} 32、连线完毕后，修改Nios内核，双击nios2_qsys_0，弹出如下界面，按照下图红框内容修改，然后点击Finish。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_33.png?direct |图18-33}} 33、在菜单里选择System->Creat Global Reset Net Work,连接复位线。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_34.png?direct |图18-34}} 34、在菜单栏里选择system->Assign Base Addresses,分配基地址。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_35.png?direct |图18-35}} 35、至此如果没有错误，左下角将显示0个错误，0个警告。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_36.png?direct |图18-36}} 36、在菜单栏里选择File->Save As 保存，保存到工程所在的文件中，命名为ledcore。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_37.png?direct |图18-37}} {{ :icore4:icore4_fpga_18_38.png?direct |图18-38}} 37、在菜单栏里选择Generate->Generate。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_39.png?direct |图18-39}} 38、点击Generate进行编译。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_40.png?direct |图18-40}} 39、编译完成后，点击close即可。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_41.png?direct |图18-41}} 40、关闭内核Qsys窗口，在建立的顶层文件led.bdf的空白处双击。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_42.png?direct |图18-42}} 41、弹出如下窗口，选择在Qsys中生成ledcore,然后点击OK。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_43.png?direct |图18-43}} 42、拖动鼠标至合适位置，单击左键放置。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_44.png?direct |图18-44}} 43、再次双击顶层文件led.bdf的空白处,在弹出的下面窗口中,在name下方输入VCC,点击OK。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_45.png?direct |图18-45}} 44、把VCC放在ledcore的rest_rest_n引脚附近,并连线(把VCC和rest_rest_n连接将鼠标放在引脚处.会自动出现连线标志),然后右击选择Generate Pins For Sysmblen Ports自动生成管脚,如下图: {{ :icore4:icore4_fpga_18_46.png?direct |图18-46}} 45、生成管脚,如下图所示: {{ :icore4:icore4_fpga_18_47.png?direct |图18-47}} 46、双击ledcore的input管脚,将名字修改为CLK_25M,点击OK;然后用同样的方法将output管脚的名字改为FPGA_LEDB,修改后如下图所示： {{ :icore4:icore4_fpga_18_48.png?direct |图18-48}} 47、点击Assignment,选择Device。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_49.png?direct |图18-49}} 48、弹出如下界面，点击Device and Pin Options... {{ :icore4:icore4_fpga_18_50.png?direct |图18-50}} 49、点击左边分类栏中的Unused Pins，在右边下拉菜单里选择As input tri_stated。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_51.png?direct |图18-51}} 50、点击左边分类栏中的Dual-Purpose pins，在右边的Vaule各下拉菜单中，都选择Used as reguar I/O，点击OK。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_52.png?direct |图18-52}} 51、会到主界面，点击Assignment，选择Setting。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_53.png?direct |图18-53}} 52、点击Files，在ledcore->synthesis找到ledcore.qip文件，再点击Add添加。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_54.png?direct |图18-54}} 53、文件添加完成后，为输入时钟CLK_25M和输出管脚FPGA_LEDB分配引脚,回到QuartusII主界面保存，然后编译至此,Nois软核建立完成，并下载到FPGA。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_55.png?direct |图18-55}} 54、打开Nios软件选择正确路径(与QuartusII路径相同)点击OK。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_56.png?direct |图18-56}} {{ :icore4:icore4_fpga_18_57.png?direct |图18-57}} 55、进入Nois主界面后，按下图所示建立新的工程模板。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_58.png?direct |图18-58}} 56、点击下图红框处，打开内核(即刚才生成的ledcore.sopcinfo文件)。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_59.png?direct |图18-59}} 57、在Projict Name中，给工程命名为led，在Template一栏中选择Hello word small，点击finish。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_60.png?direct |图18-60}} 58、在新建工程led中找到hello_world.c，右键选择rename。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_61.png?direct |图18-61}} 59、命名为main.c，点击OK。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_62.png?direct |图18-62}} 60、双击main.c将其打开，删除原有内容，并输入以下内容： /* * FILE : main.c * DESCRIPTION : This file is main files. * Author : XiaomaGee@Gmail.com * Copyright : * * History * -------------------- * Rev : 0.00 * Date : 09/05/2012 * * create. * -------------------- */ //-----------------Include files-------------------------// #include "stdio.h" #include "unistd.h" #include "system.h" //-----------------define-------------------------------// #define _LED typedef struct { volatile unsigned long int DATA; volatile unsigned long int DIRECTION; volatile unsigned long int INTERRUPT_MASK; volatile unsigned long int EDGE_CAPTURE; }PIO_T; #ifdef _LED #define LED ((PIO_T *)(LED_BASE|1<<31)) #endif //-----------------Function------------------------------// int main() { LED->DIRECTION = 1; while (1) { LED->DATA = 1; usleep(500000); LED->DATA = 0; usleep(500000); } return 0; } 61、编写完成后如下图所示： {{ :icore4:icore4_fpga_18_63.png?direct |图18-63}} 62、点击保存，然后编译led工程，右击led，选择build project。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_64.png?direct |图18-64}} {{ :icore4:icore4_fpga_18_65.png?direct |图18-65}} 63、右击led选择Run As->3NiosII Hardware。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_66.png?direct |图18-66}} 64、可能出现以下窗口，在Target Connection中点击Refresh Connection。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_67.png?direct |图18-67}} 65、点击Run运行成功后iCore4板子上有led闪烁现象。 {{ :icore4:icore4_fpga_18_68.png?direct |图18-68}} ==== 四、 实验现象 ==== * iCore4板子上蓝色led闪烁