1、NiosII軟件設(shè)計(jì)與運(yùn)行流程本實(shí)驗(yàn)是于實(shí)驗(yàn)1相連的，本實(shí)驗(yàn)主要完成在NiosII硬件系統(tǒng)完成及下載于FPGA中的基礎(chǔ)上，進(jìn)行軟件開發(fā)、下載和調(diào)試，具體流程如下：1、 向FPGA下載配置文件。以下的實(shí)驗(yàn)將更多地與SOPC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)聯(lián)系。本次實(shí)驗(yàn)是使用清華大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心的GW48-SOPC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（康芯公司），下載前連接好下載通信線，打開電源，打開光盤上關(guān)于此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的PDF/PPT默認(rèn)設(shè)置說明，確認(rèn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所有開關(guān)和跳線處于默認(rèn)設(shè)置位置。用10芯通信線將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)左側(cè)的“Byterblaster II”接口與適配板上的JTAG Port口相連；將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)左側(cè)的跳線短路帽接插“ByBt II”

2、端，編程電壓選擇跳線短路帽插3.3V(此電壓接錯(cuò)不會(huì)損壞系統(tǒng))。按動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)左下角的電路模式控制鍵，選擇模式5（在上方的數(shù)碼管會(huì)顯示5字），這時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將進(jìn)入附錄中附圖1的電路連接模式（有12中不同的可選硬件電路模式）。注意模式5的8個(gè)鍵控特點(diǎn)：每按鍵一次，輸出電平反相一次，電平高低由此鍵上方的發(fā)光管顯示；還注意到此時(shí)FPGA輸出的32個(gè)I/O口接了8個(gè)數(shù)碼管，每4個(gè)I/O口接一個(gè)數(shù)碼管，且在每一數(shù)碼管外接了一個(gè)16進(jìn)制至7段譯碼的譯碼器，這樣可以大大節(jié)省I/O口的耗用。FPGA的主要端口是用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)名PIOx標(biāo)注的，具體引腳號(hào)在引腳鎖定時(shí)查閱附錄的附表1；例如附圖1中連接FPGA的鍵8端口標(biāo)

3、準(zhǔn)信號(hào)名是“PIO7”，查附表1，橫項(xiàng)GW48-SOPC對(duì)應(yīng)Pin240。現(xiàn)在可以開始下載配置文件，以便在FPGA中建立NiosII硬件環(huán)境。打開QuartusII，再打開實(shí)驗(yàn)一的工程，選擇菜單ToolsProgrammer，彈出圖2-1所示窗口，首先選擇接口模式，對(duì)于Mode欄確認(rèn)選擇JTAG模式；如果是首次安裝并使用該軟件，要作下載接口模式選擇：點(diǎn)擊圖2-1左側(cè)的Hardware Setup按紐，將彈出圖2-2所示窗口。如果實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的連接是正確的，在圖2-2的窗中的Hardware欄應(yīng)該看到測(cè)試到的“ByteBlasterII”接口名，雙擊該名再退出該窗，就能在圖2-1窗的Hardware

4、 Setup按紐右側(cè)看到ByteBlasterIILPT1字樣。最后如圖2-3，加入配置文件niosII_lab.sof，點(diǎn)擊Start按鈕，下載該文件。由圖1-33可見，該NiosII系統(tǒng)是低電平復(fù)位，高電平正常工作，所以在下載了SOF文件后，要將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的鍵8置于高電平（NiosII系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào)鎖定于鍵8Pin240，模式5）。2、 進(jìn)入集成開發(fā)環(huán)境IDE。再次進(jìn)入圖1-23所示的SOPC Builder窗， 進(jìn)入System Generaiom頁, 點(diǎn)擊Run NiosII IDE按紐（圖2-4），或選擇菜單Tools Nios II IDE，進(jìn)入IDE環(huán)境。 圖2-4 點(diǎn)擊Run N

5、iosII IDE按紐，進(jìn)入集成開發(fā)環(huán)境作此選擇后將彈出圖2-5所示的窗口，其中有一個(gè)軟件過程路徑選擇窗workspace，在此選擇如圖所示的路徑，他是本示例中已預(yù)先建立的一個(gè)空文件夾；如果此前已經(jīng)有了自己的軟件實(shí)例工程庫文件夾，現(xiàn)在還想使用，則必須瀏覽到對(duì)于路徑，并進(jìn)入該文件夾。點(diǎn)擊OK后將出現(xiàn)圖2-6所示的窗口（以后進(jìn)入同一工程庫將不會(huì)出現(xiàn)該窗）。再點(diǎn)擊此窗右上角的workbench按鈕，即進(jìn)入IDE環(huán)境。3、 建立C軟件開發(fā)工程。進(jìn)入的IDE環(huán)境窗口的左欄是各工程的工程名和相關(guān)的應(yīng)用文件名，中間是選中的某一文件的內(nèi)容，及其編輯環(huán)境；右欄是對(duì)應(yīng)文件中關(guān)鍵項(xiàng)目名稱。為了新建一個(gè)開發(fā)軟件的工程

6、項(xiàng)目，選擇菜單File的New-Project.（圖2-7），在彈出的如圖2-8所示的窗口中選擇C/C+ Application ，并按Next按鈕，在于繼而彈出的窗口（圖2-9）中選擇現(xiàn)成的實(shí)例“Hello_Led”作為實(shí)驗(yàn)程序，并在工程名欄鍵入當(dāng)前軟件實(shí)例工程名：“l(fā)ed_8bit”；并確認(rèn)在. Select Target Hardware欄中的ptf文件來自當(dāng)前SOPC Builder System 的硬件設(shè)計(jì)文件和處理器名：Nios2_systm.ptf，和CPU名：“CPU”。圖2-5 選擇軟件工程庫圖2-6 選擇進(jìn)入IDE軟件設(shè)計(jì)/調(diào)試平臺(tái)圖2-7 建立一個(gè)軟件實(shí)例工程圖2-8 選

7、擇C/C+應(yīng)用圖2-9 在示例庫中選擇一個(gè)C程序?qū)嵗c(diǎn)擊Finish后即進(jìn)入如圖2-10所示的IDE環(huán)境，在左欄已能看見新建的工程：led_8bit ，雙擊下方的程序名hello_led.c，在中欄即能看見此源程序代碼（圖2-10）。將代碼中原語句while（i200000）改為 while（i Nios II Hardware.。選中后將可能出現(xiàn)圖2-12所示的窗口，選擇OK，表示對(duì)新改的程序存盤。圖2-10 進(jìn)入NiosII IDE窗口 圖2-11 編譯、下載并在NiosII CPU中全速運(yùn)行該示例 圖2-12 存盤已修改的C源程序4、 觀察運(yùn)行結(jié)果。在如果一切無誤，最后在下方的conso

8、le信息窗將出現(xiàn)如圖2-13所示信息，表示已將程序下載到NiosII系統(tǒng)，并已運(yùn)行。注意，如果有問題可以再下載一次。一般出現(xiàn)的問題有多種：如沒有將當(dāng)前硬件工程中的SOF文件配制進(jìn)FPGA；沒有為復(fù)位信號(hào)設(shè)置正確電平；沒有設(shè)定正確的系統(tǒng)時(shí)鐘輸入頻率；沒有設(shè)置好正確的下載接口模式；沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇正確的電路模式（模式5），等等。程序運(yùn)行后可以在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的上排8個(gè)發(fā)光管上發(fā)現(xiàn)它們?cè)趶淖笾劣遥瑥挠抑磷筇鴦?dòng)發(fā)亮，跳動(dòng)的速度由語句while（i Nios II Hardware，全速運(yùn)行。完成后我們可以看到，語句執(zhí)行后打印出的結(jié)果通過JTAG UART口送上了計(jì)算機(jī)，顯示在信息窗內(nèi)（圖2-21）。圖2

9、-20 修改hello_world.c源程序圖2-21 hello_world.c程序下載運(yùn)行成功，并通過JTAG_UART口輸出執(zhí)行結(jié)果7、 運(yùn)行用戶程序。在如果用戶自己編輯了一個(gè)程序該如何加入工程中進(jìn)行調(diào)試呢？步驟如下： 與以上步驟基本相同，首先是為自己的程序建立一個(gè)工程（圖2-22），同樣選擇C/C+應(yīng)用（圖2-23）；圖2-22 為調(diào)試一個(gè)用戶程序建立一個(gè)空白工程圖2-23 同樣選擇C/C+應(yīng)用在彈出的圖2-24窗中的Select Project Template欄選擇Blank Project，建立一個(gè)空白工程，即未含源程序代碼的工程，鍵入工程名，如Project_LED，點(diǎn)擊Nex

10、t和Finish按紐后回到IDE窗口。在IDE窗，點(diǎn)擊左側(cè)的“C/C+ Projects”頁旁的“Navigator”頁（圖2-26）；然后打開Windows的資源管理器，找到自己C程序放置的文件夾（如hello_SEG7.c ,如圖2-26所示），打開，再縮小資源管理器的界面，用鼠標(biāo)點(diǎn)住文件名（如hello_SEG7.c），拖向左側(cè)IDE窗口的Project_LED過程名中。再點(diǎn)擊“C/C+ Projects”頁，返回軟件工程窗（圖2-27）。完成后即能在此工程名下看到被拖入的C程序。選擇Run As- Nios II Hardware，全速運(yùn)行之（圖2-27）。注意不要忘了，在這之前下載當(dāng)前工程的SOF配置文件進(jìn)入FPGA中，選擇實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模式5，設(shè)置復(fù)位信號(hào)允許工作。 圖2-24 選擇空白