基于Nios-II的流水灯

一、Qsys设计
- （一）新建项目
- （二）Platfrom Designer
- （三）设置时钟主频
- （四）添加Nios-II Processor并设置
- （五）添加JTAG并配置
- （六）添加RAM
- （七）添加PIO
- （八）添加System ID Peripheral
- （九）其他设置
- - 1.基地址分配
  - 2.配中断号
  - 3.指定 NIos II 的复位和异常地址
  - 4.点击 Qsys 主界面菜单栏中的”System”下的”Create Global Reset Network”
  - 5.生成 Qsys 系统：点选”Generation HDL”标签栏中 Generate 按钮生成 Qsys 系统
二、Quartus设计
- （一）添加原理图文件
- （二）添加qip文件
- （三）设备引脚设置
三、Nios-II Ecilpse设计
- （一）进入Nios-II Eclipse
- （二）新建项目
- （三）编译与运行

一、Qsys设计

（一）新建项目

选择芯片
在这里插入图片描述

（二）Platfrom Designer

进入Tools -> Platform Designer
在这里插入图片描述启动 Platform Designer 后，点击 File-save，在文件名中填写为 kernel后点击 OK

（三）设置时钟主频

鼠标放在 clk_0 处点击右键 Edit 或是双击 clk_0 元件，对 Clock 进行时钟设置，设为 50M
在这里插入图片描述

（四）添加Nios-II Processor并设置

在“component library”标签栏中找到“Nios II Processor”后点击 Add
在这里插入图片描述将 nios2_qsys_0 重命名为 cpu，点击” Rename”即可重新命名

将 cpu 的 clk 和 reste_n 分别与系统时钟 clk_0 的 clk 和 clk_reset 相连（右键器件—> connection）

再连接将其他相连，连接之后变成这样：

在这里插入图片描述

（五）添加JTAG并配置

左边选择JTAG_UART_Intel_FPGA_IP，点击Add。
在这里插入图片描述将 jtag-uart_0 重命名为 jtag-uart并进行 clk、reset 以及 master-slave 喝中断 irq的连线

（六）添加RAM

从左侧”Component Library”标签栏中的查找窗口输入 On Chip 找到”On-Chip Memory(RAM or ROM)”后点击 Add
在这里插入图片描述
在”Size”栏中的”Total memory size”窗口中输入 40960（即片上内存的大小为 40KB），
其余选项保持默认，点击 Finish
将 onchip_memory2_0 改名为 onchip_ram
进行时钟、数据端口、指令端口的连接，连接后如下图所示
在这里插入图片描述

（七）添加PIO

从下图左侧”Component Library”标签栏中的查找窗口输入 pio 找到”PIO”后点击Add
在这里插入图片描述将pio_0 改名为 pio_led。并在在 Export 栏处双击，把输出口引出来，并命名为 out_led。
进行时钟、数据端口、指令端口的连接：

（八）添加System ID Peripheral

从左侧”Component Library”标签栏中的查找窗口输入 sys 找到” System ID Peripheral”后点击Add
在这里插入图片描述
将 sysid_qsys_0 改名为 sysid，进行时钟、数据端口的连接：

（九）其他设置

1.基地址分配

点击 PD 主界面菜单栏中的”System”下的”Assign Base Addresses”。在这里插入图片描述

2.配中断号

在”IRQ”标签栏下点选”Avalon_jtag_slave”和 IRQ 的连接点就会为”jtag_uart”核添加一个值为 0 的中断号。
在这里插入图片描述

3.指定 NIos II 的复位和异常地址

从”System Contents”标签栏,双击建立好的 cpu 进入 Nios II Processor 的配置界面，配置 Reset Vector 和 Exception Vector 为””onchip_ram.s1”，点击 Finish
在这里插入图片描述

4.点击 Qsys 主界面菜单栏中的”System”下的”Create Global Reset Network”

完成后会自动连接所有复位端口
在这里插入图片描述
最终完成的连接图：

5.生成 Qsys 系统：点选”Generation HDL”标签栏中 Generate 按钮生成 Qsys 系统

在这里插入图片描述如果提示是否保存.qsys 文件，请选择保存，点击 Close 后关闭窗口后，再关闭 Platform Designer 主界面。

二、Quartus设计

（一）添加原理图文件

返回到Quartus页面，新建原理图文件：
在这里插入图片描述
双击空白处，加入生成的bsf文件：

（二）添加qip文件

点击 Assignments-Settings，添加 kernel.qip 文件
在这里插入图片描述

（三）设备引脚设置

Assignments -> Device ->Device and Pin Options
在这里插入图片描述

完成后关闭 Pin Planner,回到 Quartus Prime 主界面后再次编译项目。至此完成项目的硬件设计

三、Nios-II Ecilpse设计

（一）进入Nios-II Eclipse

点击Tools -> Nios II SoftWare Build Tools for Eclipse
在这里插入图片描述将工作空间设置为quartus项目目录：

（二）新建项目

在这里插入图片描述
写项目名称，选择helloworld模板,勾选的文件是与qsys文件同级的sopcinfo文件

创建好后，替换成以下代码：

#include "system.h"
#include "altera_avalon_pio_regs.h"
#include "alt_types.h"
#include "stdio.h"
const alt_u8
led_data[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
int main (void)
{int count=0;alt_u8 led;volatile int i;while (1){ if (count==7){count=0;}else{count++;}led=led_data[count];IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_LED_BASE, led);i = 0;printf("Hello Nios-II\n");while (i<500000)i++;}return 0;
}