[工学]第四讲 NIOS 微处理器与Avalon总线.pptVIP

第四讲、SOPC Builder开发工具 §4.1 Nios II软核处理器介绍 §4.2 SOPC Builder开发工具介绍 §4.3 SOPC Builder的用户界面 §4.4 SOPC Builder的设计流程 §4.5 Avalon 总线简介 §4.1 Nios II软核处理器介绍 2000年，ALTERA发布了Nios处理器，它是基于RISC技术的通用嵌入式处理器芯片软内核，特别为可编程逻辑进行了优化设计。第一代 Nios 嵌入式处理器性能达到50 MIPS, 采用16位指令集, 16/32位数据通道，5级流水线技术。 2004年, ALTERA发布了Nios II嵌入式处理器,在Cyclone II器件上可以达到100 DMIPS，在Stratix II上可以达到超过200 DMIPS，与第一代Nios相比，最大处理性能提高3倍，面积最大可缩小1/2。 §4.1 Nios II软核处理器介绍 软核处理器的特点： （1）合理的性能组合：Nios II具有快速型，标准型，经济型三种内核。 （2）多处理器系统：在同一片FPGA内集成多处理器，而不用重新设计PCB。 （3）定制指令：扩展处理器指令，是处理复杂算术运算和加速逻辑的最佳途径。 （4）硬件加速：在同一片FPGA内不仅集成处理器，还可集成用户自定义的硬件加速模块。 （5）更大规模的系统集成，降低系统成本。 §4.1 Nios II 软核处理器介绍 三种Nios II内核的比较： 第四章、SOPC Builder开发工具 §4.2 SOPC Builder开发工具介绍 一、SOPC Builder简介——Nios II系统硬件开发工具 SOPC Builder是ALTERA推出的在PLD内实现嵌入式处理器相关设计的工具。SOPC Builder允许用户将工作重点集中在系统级的需求上。设计者可以在SOPC Builder中定义一个从硬件到软件的完整系统。 §4.2 SOPC Builder开发工具介绍 SOPC Builder提供了一个强大的平台，用于组建一个在模块级和组件级定义的系统。 所有的Quartus II用户都能把一个基于Nios II处理器的系统经过生成、仿真和编译进而下载到Altera FPGA中，进行实时评估和验证。 SOPC Builder库中已有的组件包括： （1）处理器：片内处理器； （2）IP及外设：包括通用的微控制器外设、通信外设、多种接口（存储器接口、桥接口、PCI接口）、数字信号处理（DSP）IP和硬件加速外设。 §4.2 SOPC Builder开发工具介绍 二、SOPC Builder 特点： （1）具有直观的图形用户界面 用户可以快速方便的定义和连接复杂的系统。 （2）自动生成和集成软件与硬件 SOPC Builder不仅可以生成硬件部件以及连接部件的片内总线结构，仲裁和中断逻辑；还可以生成C和汇编头文件，包含了存储器映射，中断优先级，和每个外设寄存器空间的数据结构。 （3）开放性 用户可以将自己设计的部件添加到SOPC Builder的列表中。 §4.3 SOPC Builder的用户界面 一、系统元件页 （1）模块池：列出所有可用的库元件以及许可程度；如果用户有Internet连接，可以下载或更新元件； （2）模块列表：包括连接的主、从性，系统地址映射，系统中断请求分配，控制共享从元件的优先权； （3）添加元件到模块：点击Add，并完成相应的参数摄制或安装，即可完成元件添加； （4）附加设置: a.器件系列：用户选择的目标器件； b.系统时钟频率：外围设备利用系统时钟来产生的时钟分频或波特率。 二、系统设置页 设置一些附加参数，如用户可以定义程序存储器，数据存储器，reset(复位)address，exception (异常)address，设置是否支持SDK模式（第一代Nios的软件开发模式）。 三、系统生成页 四、 HDL选项 当用户选择HDL选项，SOPC Builder能用VHDL语言生成系统级的硬件描述语言文件，包括： （1）系统中每个元件的实例； （2）元件之间相互连接的总线逻辑：包括地址译码器，数据总线复用器，对共享资源的仲裁器，复位生成和条件逻辑，中断优先权逻辑，动态总线宽度，主、从设备接口的连接； （3）仿真测试，包括验证系统模块，用默认的驱动时钟和复位输入，对