FPGA设计之SOC系列Qsys初探

NIOS II是Altera公司专有的处理器,专门为它的FPGA芯片设计的。NIOS II处理器是可配置的,可以调整以满足特定需求。NIOS II 是针对Altera的FPGA芯片的一款软核处理器。与预先定义额软核处理器截然相反,软核处理器是由HDL描述,然后映射到FPGA芯片的通用逻辑单元上。这种方法的灵活性强,可以按照system-by-system的原则,通过添加或者移除一些属性来配置和协调软核处理器。以满足性能或成本的要求。

它的主要特点是:

  • 加载一段存储结构

  • 固定的32位指令格式

  • 32位内部数据通路

  • 32位地址空间

  • 内存映射的IO空间

  • 32级中断请求

  • 32个通用寄存器

工欲善其事必先利其器

永远不变的LED灯

构建Qsys系统需要三个工具:Quartus II,Qsys,Nios SBT for Eclipse。理清他们的关系后我们就会发现如果采用Nios II做项目(我也是什么也没做过)将会是一个软硬件合作的过程。

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打开QuartusII13.1 File->New Project Wizard,出现的对话框中选择Next。

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在弹出的新的对话框中分别写入工程所在的文件夹,工程名和实体名。先看下面的小插曲。

小插曲:FPGA工程设计中包含了大量的代码、仿真测试、参考文档、工程设置等内容,NiosII也会加入软件工程,所以Quartus必须有一个完善的框架,用来存放相应的资源、设计等,在方便自己查看的同时也给团队内部人员的移植修改带来了极大的便利。文件的存放可以有自己的风格,在此采用以下结构:

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dev文件夹:存放Quartus II工程设置、脚本等

core文件夹:Quartus II IP核保存区

src文件夹:用户代码保存区

sim文件夹:Testbench仿真测试文件

doc文件夹:设计参考及版本、档案

之后再点击next,因为是新建工程,所以Add Files中没有加入新的文件。

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根据自己手中的开发板选择芯片型号,这里用的是EP4CE10F17C8型号BGA封装的芯片,通常有些入门级的均采用EP4CE6E22C8。

如果需要更改工程:Assignment菜单下的Device或者Settings 可以对工程进行修改。

使用Qsys创建Qsys系统

创建好工程,就需要用Qsys软件来创建Qsys硬件系统了,在Quartus II 菜单栏中选择[Tools]->[Qsys]启动Qsys软件。

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在这个界面中系统默认为我们添加了一个时钟IP核组件,我们可以先熟悉一下界面:左上角是工程和库,左下角是连接线的层次结构,右边是我们所要添加的组件。组件可以从Library库中添加。

默认状态下就是一个新的系统,如果新建可以点击菜单[File]->[New System]新建。在原来的五个存放Quartus工程的五个文件夹中新建一个qsys文件夹,保存到此文件夹下。命名为qsys_Ge,可以自己命名成其他名字。
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关闭后一般系统不会自动加载qsys,需要点击qsys菜单【File】->【Open】在弹出的对话框中选择以(.qsys)结尾的文件(这里是qsys_Ge.qsys),打开即可打开上次最后编辑过得qsys系统。

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