嵌入式技術(shù)概述-SOPC硬件開發(fā)環(huán)境及硬件開發(fā)流程介紹-課件

嵌入式技術(shù)概述

——SOPC硬件開發(fā)環(huán)境及硬件開發(fā)流程嵌入式技術(shù)概述

——SOPC硬件開發(fā)環(huán)境及硬SOPC設(shè)計的主要工作

硬件設(shè)計：QuartusⅡ、SOPCBuilder

軟件設(shè)計：NiosⅡIDE2SOPC設(shè)計的主要工作2精品資料精品資料你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”嵌入式技術(shù)概述--SOPC硬件開發(fā)環(huán)境及硬件開發(fā)流程介紹--ppt課件系統(tǒng)需求分析SOPC硬件設(shè)計流程系統(tǒng)所需的計算性能、帶寬、吞吐量、接口類型以及多線程軟件支持等。創(chuàng)建工程創(chuàng)建NiosII系統(tǒng)模塊NiosⅡ內(nèi)核和標準外設(shè)用戶定制指令與外設(shè)集成NiosII系統(tǒng)模塊到工程自定義功能模塊標準庫模塊連接各工功能模塊引腳分配編譯設(shè)置編譯工程生成SOF配置文件下載SOF配置文件到FPGA若需要，用戶可以定制指令和外設(shè)邏輯。在SOPCBuilder中添加所需的功能模塊（NiosII核、標準外設(shè)模塊），完成后生成一個系統(tǒng)模塊。SOPC的硬件設(shè)計開始均需要建立建立一個工程，QuartusII是以工程的方式對設(shè)計過程進行管理。工程中建立的頂層模塊文件.bdf相當于傳統(tǒng)電路設(shè)計中的電路板（PCB）。5系統(tǒng)需求分析SOPC硬件設(shè)計流程系統(tǒng)所需的計算性能、帶寬、吞系統(tǒng)需求分析SOPC硬件設(shè)計流程創(chuàng)建工程創(chuàng)建NiosII系統(tǒng)模塊NiosⅡ內(nèi)核和標準外設(shè)用戶定制指令與外設(shè)集成NiosII系統(tǒng)模塊到工程自定義功能模塊標準庫模塊連接各功能模塊引腳分配編譯設(shè)置編譯工程生成SOF配置文件下載SOF配置文件到FPGA當標準庫模塊不能滿足設(shè)計要求時，可設(shè)計定制邏輯模塊。QuartusII中包含了大量的Altera公司提供的LPM功能模塊，相當于傳統(tǒng)設(shè)計中除處理器外的邏輯芯片(如74系列)在工程頂層模塊中，分別添加SOPCBuilder生成的NIOSⅡ系統(tǒng)模塊、LPM功能模塊以及用戶自定義功能模塊。將各個功能模塊用連線連起來組成系統(tǒng)功能原理圖這兩過程類似傳統(tǒng)PCB設(shè)計中：將所有芯片焊接到電路板上，通過PCB上的連線將各個芯片連接起來，組成電路系統(tǒng)。6系統(tǒng)需求分析SOPC硬件設(shè)計流程創(chuàng)建工程創(chuàng)建NiosII系統(tǒng)系統(tǒng)需求分析SOPC硬件設(shè)計流程創(chuàng)建工程創(chuàng)建NiosII系統(tǒng)模塊NiosⅡ內(nèi)核和標準外設(shè)用戶定制指令與外設(shè)集成NiosII系統(tǒng)模塊到工程自定義功能模塊標準庫模塊連接各功能模塊引腳分配編譯設(shè)置編譯工程生成SOF配置文件下載SOF配置文件到FPGA為系統(tǒng)選擇芯片載體，并為各個I/O信號分配芯片管腳；設(shè)置編譯選項，讓編譯器按照用戶設(shè)定進行編譯；編譯系統(tǒng)生成硬件系統(tǒng)的配置文件*.sof和*.pof。編譯過程包括編譯、綜合、適配、布線、時序分析等。

將配置文件.sof下載到FPGA7系統(tǒng)需求分析SOPC硬件設(shè)計流程創(chuàng)建工程創(chuàng)建NiosII系統(tǒng)SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計

設(shè)計要求： 1)在液晶屏上顯示日期、時間

2)可以設(shè)置日期、時間

系統(tǒng)所需外圍器件：

LCD，電子鐘顯示屏幕

按鍵，電子鐘設(shè)置功能鍵

Flash，存儲軟、硬件程序

SRAM，程序運行內(nèi)存

SOPC硬件系統(tǒng)模塊：NiosIICPU、定時器、按鍵PIO、LCD控制器、 AVALON三態(tài)橋、外部SRAM接口、外部Flash接口

JTAGUART、EPCS串行Flash控制器8SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計8SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程

運行QuartusII6.0軟件，選擇:File菜單

NewProjectWizard,出現(xiàn)Introduction頁面

9SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程

工程名稱的設(shè)定、工作目錄的選擇頁面

工程名和頂層實體名必須相同，且為英文工程目錄必須為英文10SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程

工程文件添加頁面

11SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程

工程器件選擇頁面

器件過濾器12SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程

工程相關(guān)EDA工具選擇頁面

13SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程

工程總體信息說明頁面

開發(fā)過程中可以通過菜單assignment

Settings對工程配置進行修改14SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程

工程創(chuàng)建完成頁面

工程實體名15SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：1）創(chuàng)建QuartusⅡ工程SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-1）創(chuàng)建頂層實體：在新建的工程窗口中，選擇File

New；在DeviceDesignFile選項卡中，選擇BlockDiagram／SchematicFile，即原理圖文件，單擊OK。16SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊1SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-1）創(chuàng)建頂層實體：選擇File

SaveAs；確定AddtoCurrentProject選項被選中，點擊“保存”，文件被保存并被加入到工程中。17SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊1SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：啟動SOPCBuilder，選擇Tools

SOPCBuilder，出現(xiàn)CreateNewSystem對話框。18SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊1SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊19SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊1SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：在SOPCBuilder中，選擇File

NewComponents，可創(chuàng)建用戶自定制組件。20SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：在SOPCBuilder中，選擇File

NewBoardDescriptions，新的目標板描述。21SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：1)添加NIOSⅡCPU，AvalonComponents中選擇NiosIIProcessor。22SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：1)添加NIOSⅡCPU，Caches&TightlyCoupledMemories設(shè)置。23SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：1)添加NIOSⅡCPU，AdvancedFeatures設(shè)置。24SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：1)添加NIOSⅡCPU，JTAGDebugModule設(shè)置。25SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：1)添加NIOSⅡCPU，CustomInstructions設(shè)置。26SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：1)完成NIOSⅡCPU的添加。27SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：其他IP模塊的添加。 定時器

PIO（按鍵）

LCD控制器

Avalon三態(tài)總線橋：ExternalSRAMBus、ExternalFlashBus ExternalSRAMinterface

ExternalFlashInterface

JTAGUART28SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：2)定時器的添加，在Avaloncomponents中的other庫中選擇IntervalTimer。29SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊2SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：3)

PIO（按鍵）的添加，在Avaloncomponents中的other庫中選擇PIO。30SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊3SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：4)

LCD控制器的添加，在Avaloncomponents中的display庫中選擇CharacterLCD(16

2,Optrex16027)

。31SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊3SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：5)

Avalon三態(tài)總線橋的添加，在Avaloncomponents中的Bridge庫中選擇AvalonTri-StateBridge。32SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊3SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：6)外部SRAM接口的添加，在Avaloncomponents中的Memory庫中選擇CypressCY7C1380CSSRAM。33SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊3SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：7)外部FLASH接口（按鍵）的添加，在Avaloncomponents中的Memory庫中選擇FlashMemory（CommonFlashInterface）。34SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊3SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：8)

JTAGUART的添加，在Avaloncomponents中的communication庫中選擇JTAGUART。35SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊3SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊：9)

NiosⅡ系統(tǒng)的連接。

外部SRAM接口與SRAM三態(tài)橋的連接、外部Flash接口與Flash三態(tài)橋連接，其他IP的連接都是系統(tǒng)自動完成的。36SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊3SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-3）分配系統(tǒng)各IP模塊的地址和中斷號37SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊3SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-4）配置NiosⅡ系統(tǒng)Bootloader存儲器異常向量表存儲器包含JTAGDEBUG模塊時顯示，不可修改38SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊BSOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-5）生成NiosⅡ系統(tǒng)39SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊3SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-6）添加NiosⅡ系統(tǒng)模塊到工程40SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用ALTERA提供Mega庫添加鎖相環(huán)

2-8）添加系統(tǒng)的I/O端口41SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL

點擊Tools

MegaWizardPlug-InManager42SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL43SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL44SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL45SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL46SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL47SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL48SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL49SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊4SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL50SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊5SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-7）利用Mega庫添加鎖相環(huán)PLL51SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊5SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-8）添加I/O端口 在頂層實體的BDF窗口的空白處雙擊鼠標，出現(xiàn)Symbol窗口，在altera／quartus／libraries下面選擇primitives，再在其下選擇pin52SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊5SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊

2-9）NIOSⅡ系統(tǒng)連接

53SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：2）創(chuàng)建NiosⅡ系統(tǒng)模塊5SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：3）設(shè)計優(yōu)化

3-1）面積和速度的優(yōu)化

54SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：3）設(shè)計優(yōu)化54SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：3）設(shè)計優(yōu)化

3-2）時序約束與設(shè)置

55SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：3）設(shè)計優(yōu)化55SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：3）設(shè)計優(yōu)化

3-3）Fitter設(shè)置

56SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：3）設(shè)計優(yōu)化56SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：4）工程編譯

工程編譯：分析與綜合、適配、匯編、時序分析

4-1）編譯設(shè)置

57SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：4）工程編譯57SOPC硬件設(shè)計實例電子鐘設(shè)計：4）工程編譯

工程編譯：分析與綜合、適配、匯編、時序分析

4-2）器件引腳分配

1）使用AssignmentsEditor來分配，選擇Assignments菜單中的pins或者Assignm