嵌入式nios微处理器在fpga中的开发应用-read.pdfVIP

嵌入式系统 嵌入式系统 ■ 西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室 王彩云 嵌入式NIOS微处理器在FPGA中 的开发应用 摘 要：本文分析了Altera公司嵌入式NIOS微处理器的基本特点，并给出了NIOS在FPGA中的开发应 用。 关键词：FPGA；NIOS微处理器；RAM；UART 引言 大量的通用寄存器。NIOS的数据总 UART口。NIOS外接多少个单元就 NIOS是Altera公司必威体育精装版推出的 线和地址总线宽度由用户定义 （最 会有多少个相应的片选信号和读写 基于Excalibur的软核CPU，可以嵌 大为32位），也可以根据具体需求 使能信号。 入在FPGA芯片中，完成部分信息 增加并行输入输出端、连接外设的 的预处理工作。它将CPU与PLD的 接口逻辑等。NIOS只占用FPGA芯 NIOS的应用 功能集于一身，既简化了电路板设 片很少的ESB(Embodied System内部寄存器的应用 计，又不存在接口速率的瓶颈问 Block)(4~9个ESB)和LE(LogicNIOS内部有32个通用寄存器 题，使整个系统在一块芯片上就可 Element)(1100~1700个LE)资源，可 %r0~%r31，容量为32bit，其中4个 以完成。 以嵌入在任何一个FPGA系列中与 用于UART口收发数据和保存中断 PLD模块同步运行。 状态字及返回地址，其余的用来缓 NIOS的组成及接口 NIOS模块如图1所示，主要端 存32位的数据或地址。使用内部寄 NIOS是基于RISC结构的32位 口包括全局输入时钟、访问外设的 存器可以灵活地处理FPGA的内部 CPU，主要包括一个CPU微处理器、 片选信号、读写使能信号、数据总 数据，给系统设计带来很大的灵活 I/O中断申请、计时器、UART口及 线和地址总线以及与计算机通信的 性。 ¥ 利用寄存器实现数据运算 NIOS中的寄存器和普通单片 机的寄存器相同，能够进行数据的 缓存、逻辑运算和算术运算。在 FPGA中，要对两个输入数据进行 比较判断，然后根据结果作相应的 处理，通常需要多个逻辑单元和时 钟信号，利用NIOS的寄存器可以简 便地解决这一问题。使用NIOS专用 的汇编语言编写程序段如下： Movi %r4,将a, b两个a // 图1 NIOS模块图 立即数放在寄存器%r4,%r5中 5 8 2003.8 电子设计应用 w ww. eaw. com .cn 嵌入式系统