1、精選優質文檔-傾情為你奉上第一、二章【】名詞解釋 SOC 、SOPC、 IP、固核、軟核、硬核、nios II、SOPC Builder、quartus II【】構成SOPC系統的方案有哪些？各有什么特點？ 【】簡述SOPC系統開發流程？Quartus II 和SOPC Builder在這過程中分別起什么作用？談談你對SOPC的理解。流程：1. 分析系統需求，包括功能需求和性能要求等 2. 建立Quartus II工程； 3. 使用Qsys/SOPC Builder生成一個用戶定制的系統模塊（包括NIOS II、標準外設模塊及用戶定制外設模塊）； 4. 將SOPC系統模塊集成到Quartus

2、II工程中，并添加一些模塊，可以是Altera公司提供的LPM模塊、第三方提供的或用戶自己定制的模塊；將SOPC系統模塊、Altera的LPM或用戶自定義的模塊連接起來；建立頂層實體。5. 分配引腳和編譯工程，編譯生成系統的硬件配置文件.sof和.pof文件；6. 下載工程，驗證，將配置文件下載到開發板上進行驗證；7. 軟件開發，開發可以使用IDE開發環境；8 編譯軟件工程，生成可執行文件.elf;9. 調試程序，將硬件配置文件下載到開發板，將可執行文件下載到RAM，直到軟硬件協同工作。SOPC Builder： nios2系統模塊構建工具，用于配置、生成nios2系統模塊；QuartusII

3、：用于完成Nios II硬件系統的分析綜合、優化、適配、下載測試等【】目前常見的軟核處理器：Altera公司的Nios II核，Xilinx公司的MicroBlaze核第三章【】Nios II 處理器系列包括三種內核（32位軟核處理器） ：Nios II/f (快速)性能最高，但占用的邏輯資源最多； Nios II/e (經濟)占用的邏輯資源最少，但性能最低； Nios II/s (標準)具有平衡的性能和尺寸，NiosII/s內核比第一代的Nios CPU更快，占用的資源更少。 【】nios2架構提供存儲器映射的（Memory-Mapped）I/O訪問：數據存儲器和外設都被映射到數據主端口的地

4、址空間（外設和存儲器使用統一的地址空間）。【】Nios II結構的指令主端口和數據主端口都支持高速緩存。高速緩存雖然改善了系統的整體性能，但使程序的執行時間變得不可預測。對于實時系統來說這一點至關重要。【】存儲數據時，nios2使用小端字節順序：高字節對應高地址；低字節對應地址地。【】緊耦合存儲器(TCM)與高速緩存cache的區別。第四章【】名詞解釋Avalon外設: 是Avalon存儲器映射外設的簡稱，包括存儲器、處理器、UART、PIO、定時器和總線橋、用戶自定義Avalon外設等。外設和存儲器使用相同的總線來尋址。Avalon端口：完成數據傳輸的接口所包含的一組Avalon信號。分為主

5、端口和從端口。主端口在Avalon總線上發起數據傳輸，目標從端口在Avalon總線上響應主端口發起的數據傳輸。主從端口對：是指在數據傳輸過程中，通過Avalon交換架構連接起來的主端口和從端口。Avalon傳輸：是指Avalon端口和Avalon交換架構之間的數據單元的讀/寫操作。分為主傳輸和從傳輸。主端口發起對交換架構的主傳輸；從端口響應來自交換架構的從傳輸。【】在基于FPGA片上系統中，Avalon總線是用于連接哪些組件或設備的總線結構Avalon總線規范是altera公司開發的用于連接處理器與片內/外外設的總線技術；描述了主從端口之間的信號連接關系、傳輸模式及通信時序。【】Avalon從

6、端口傳輸可分為哪幾種？（1）從端口讀傳輸從端口基本讀傳輸、具有固定/可變等待周期的從端口讀傳輸、具有建立時間和固定等待周期的從端口讀傳輸。（2）從端口寫傳輸從端口基本寫傳輸、具有固定/可變等待周期的從端口寫傳輸、具有建立時間/保持時間的從端口寫傳輸。【】地址邊界：是指由主端口數據寬度決定的字地址邊界。例如主端口數據寬度為32位，則本地地址邊界落在0x00、0x04、0x08、0x0C等地址上。【】地址對齊：決定了從端口數據單元在主端口地址空間中的位置。可分為靜態地址對齊和動態地址對齊2種方式。本地地址對齊：從端口數據必須與主端口的地址邊界對齊。本地地址對齊的好處：適用于映射到存儲器空間的寄存器

7、控制的從外設；一次只訪問外設的一個控制/數據/狀態寄存器。動態地址對齊：從端口數據在主端口地址空間中連續地按字節對齊動態地址對齊的好處：1）32位的Nios II處理器可以使用廉價的8位或16位存儲器作為數據和程序存儲。2）存儲器的物理寬度對于軟件設計人員是透明的，在開發軟件時，不必考慮程序在何種寬度的存儲器上運行。3）不需要軟件進行數據拼接，軟件開發簡單且執行速度快。 第六、七章【1】HAL系統庫。硬件抽象層HAL是輕量級的運行環境，提供了設備驅動程序接口，應用程序使用設備驅動程序接口訪問底層硬件。【2】HAL系統庫為用戶提供下列支持/服務：1）、集成newlib ANSI C標準庫，提供C

8、標準庫函數。2）、提供訪問系統中每個設備的驅動程序。3）、提供統一的、標準的HAL服務接口HAL API，用于設備訪問，中斷處理等 4）、完成對系統的初始化，即在main()之前，執行處理器和運行環境的初始化任務。5）、完成對系統外圍設備的初始化。【3】基于HAL開發NIOSII軟件的優點是什么？ NIOSII處理器系統的HAL基于一個特定的SOPC Builder系統創建，SOPC Builder與NiosII EDS之間的緊密集成保證了： （1）用戶在創建應用工程時，NiosII IDE也同時創建了HAL系統庫，用戶不必創建、復制、編輯HAL系統庫， NiosII IDE自動為用戶管理和維

9、護HAL庫； （2）若SOPC Builder的硬件系統發生了改動，NiosII IDE會自動地對HAL系統庫進行更新，保證了底層硬件與應用程序的一致性。【4】HAL支持的外圍設備有哪幾種？ 1、字符模式設備，包括UART核、JTAG uart核和LCD16207顯示控制器。 2、Flash存儲器設備，包括通用Flash接口芯片和Altera EPCS串行配置設備控制器。 3、文件子系統，包括只讀文檔系統。 4、定時器設備，包括定時器核。 5、DMA設備，包括DMA控制器核。 6、以太網設備，包括LABN91C111以太網MAC/CHY控制器。【5】Nios2 程序的構成Nios2程序由應用工

10、程、庫工程（可選的）和BSP（板級支持包）工程構成。（1）nios2 C/C+應用工程由一組源文件及一個makefile文件組成，其中一個源文件包含main函數，可以調用庫和BSP中的函數。（2）庫工程：一組源代碼的集合，庫中不包含main函數。這些源代碼編譯后生成庫文件（.a）。（3）BSP工程是一個特殊的庫，包含特定系統的支持代碼，為nios2處理器提供定制的軟件運行環境。BSP包含以下部分：硬件抽象層HAL、newlib C標準庫、設備驅動、軟件包（可選的）、實時操作系統（可選的）【6】nios2工程的結構1）應用工程即用戶程序，由用戶創建的（.c，.h，.s，.S）文件定義。用戶應用工

11、程依賴于HAL BSP工程。2）HAL BSP工程由nios2 SBT for eclipse中的BSP settings定義，依賴于硬件系統。當用戶創建應用工程時，nios2 SBT for eclipse會創建HAL BSP工程。HAL BSP工程中包含所有的用戶程序和硬件之間的接口信息；以及和硬件系統有關的HAL設備驅動程序。 3）硬件系統又稱為Nios2處理器系統，由系統集成工具（SOPC Builder 或 Qsys）創建的.sopcinfo文件定義。當硬件系統發生變化時（即.sopcinfo文件發生改變），可以使用nios2 SBT for eclipse重新生成BSP工程，保證B

12、SP工程和硬件系統之間同步更新。 【】系統描述文件（system.h）：提供了nios2系統硬件的軟件描述，即系統中都包含哪些硬件。其內容取決于硬件配置和HAL BSP屬性。描述了系統中每個外設的如下信息：外設的硬件配置外設的基地址中斷信息外設的名稱【】字符型設備的訪問方法 1、使用標準輸入/輸出/錯誤通道來訪問字符型設備。用戶可以通過BSP設置將標準通道重定位到某一特定的字符型設備上。 2）使用通用的訪問文件的方式訪問字符型設備。【】PIO核的功能和編程功能：1.數據輸入和輸出：可配置為輸入、輸出、或雙向（帶三態控制）。2.邊沿捕捉：能夠捕捉輸入信號的上升沿、下降沿，或二者都可，捕捉結果保存

13、在edgecapture寄存器中。3.產生中斷：電平敏感：當輸入信號為高電平時，產生中斷；邊沿敏感：取決于邊沿類型。編程：IO核不屬于HAL支持的通用設備模型，因此不同通過HAL API或ANSI C標準庫來訪問。altera提供了HAL系統庫頭文件altera_avalon_pio_regs.h，其中定義了PIO核的寄存器映射，提供了一些符號來訪問底層硬件。【】定時器設備的使用HAL API提供2種類型的定時器驅動程序：系統時鐘驅動和時間戳驅動。相關的HAL API函數在sys/alt_alarm.h和sys/alt_timestamp.h中定義。【】三種基本的DMA傳輸 在HAL DMA設

14、備模型中，DMA傳輸有兩種分類：發送或接收。 HAL提供兩個設備驅動來實現發送通道和接收通道：發送通道從數據源的緩沖器獲得數據，發送數據到目的設備；接收通道接收數據，并將數據存到目的緩沖器中。 （1）DMA發送通道（2）DMA接收通道（3）存儲器到存儲器的DMA傳輸（存儲器到存儲器的DMA傳輸同時包括DMA接收通道和DMA發送通道）【】通過HAL API來使用DMA設備的步驟。【】簡單Flash訪問與精細Flash訪問的比較 簡單FLASH訪問：函數寫緩沖數據到FLASH和從FLASH讀數據都是以分區（block）的層次進行的，寫FLASH時，若緩沖器比一個完整的分區小，函數會擦除整個分區。

15、精細FLASH訪問：函數寫緩沖數據到FLASH和從FLASH讀數據都是以緩沖區的層次進行的，寫FLASH時，若緩沖區比一個完整的分區小，函數保留之前存在于FLASH中的新寫數據單元之上和之下的數據。【】NIOS2 的異常處理 NIOS異常包括（1）硬件中斷：外設通過處理器32個中斷輸入通道請求產生硬件中斷（2）軟件異常：未實現指令、軟件陷阱、其他異常軟件陷阱異常：當程序遇到軟件陷阱指令時，將產生軟件陷阱異常。軟件陷阱在程序需要操作系統服務時常用到，操作系統的異常處理程序判斷產生軟件陷阱的原因，然后執行相應任務。未定義指令異常：當處理器執行未定義指令時產生未定義指令異常。異常處理判斷哪個指令產生

16、異常，如果指令不能通過硬件執行，可以在一個異常服務程序中通過軟件方式執行其它異常：是為將來系統擴展準備的。 【】NIOS 的異常處理流程 Nios II結構中所有的異常類型都由同一個地址處的異常處理程序（系統ISR）來處理，然后跳轉到用戶ISR。流程：把status寄存器內容復制到estatus寄存器中，保存當前處理器狀態>清除status寄存器的U位為0，強制處理器進入超級用戶狀態>清除status寄存器的PIE位為0，禁止所有的硬件中斷>把異常返回地址寫入ea寄存器(r29)>跳轉到異常處理地址，進入系統ISR。【】使用HAL API實現中斷編程的步驟。【】工程應用1、在nios II最小系