Nios II 硬核制作（二）

NiosII硬核制作（二）讲师：黄凯副教授王军讲师陈刚讲师SebastianKlose讲师HardikShah讲师培训目标：知识层面：掌握按钮的硬核制作技巧及原理掌握ADC的硬核制作技巧及原理工具：QuartusII培训内容提要：一、按钮的硬核制作技巧及原理上次我们能够实现一个LED灯的硬核设计这已经远远不能满足我们的需求了…的确，LED只是一个输出设备那么输入设备应该怎么做现在就先以Button为例讲一下我们还是先打开上次的那个.qsys文档，从上次的设计开始要往这里面加上Button应该怎么办呢？首先需要理解一下Button是怎么回事…Button其实和LED有着许多的共性，其中最重要的他们都是并行的IO设备。（这一点从我们控制LED和Button的函数IORD或是函数IOWR就可以看出来，他们的地址是连续的（8个LED的地址连续，2个Button的地址连续））因此我们还是找到PIO并且添加进去这时候要注意啦。要改的设置就很多了…首先Button是一个2位的输入设备（因为一共就2个Button），因此BasicSettings中将位宽调成2，并将目标调成输入现在已经有LED这种并口输出，也有了Button这种并口输入。那趁现在讲一下PIO的组成原理及相关设置具有Avalon接口的并行输入/输出(parallelinput/output-PIO)核，在Avalon存储器映射（AvalonMemory-MappedAvalon-MM）从端口和通用I/O端口之间提供了一个存储器映射接口。I/O端口既可以连接片上用户逻辑，也可以连接到FPGA与外设连接的I/O引脚。PIO核提供容易的I/O访问用户逻辑或外部设备，在这种情况下“位控制”的方法是有效的。下面列举了几种应用的例子：控制LED获取开关数据控制显示设备片外设备的配置与通信，例如特定应用的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 产品（ASSP）。每个PIO核可以提供最多32个I/O端口。像微处理器这样的智能主机通过读/写寄存器映射的Avalon-MM接口控制PIO端口。在主机控制下，PIO核捕获输入端口的数据，并驱动数据到输出端口。当PIO端口直接与I/O引脚相连时，主机通过写PIO核中的控制寄存器对I/O引脚进行三态控制。在我们的FPGA板上有2种用户可见功能部件。·一个存储器映射的寄存器空间有4个寄存器：data、direction、interruptmask和edgecapture。·20个I/O端口（有两个这样的）I/O端口既可与FPGA内部逻辑相连接，也可驱动连接到片外设备的I/O引脚。寄存器通过Avalon-MM接口提供到I/O端口的接口。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 9-2是这些寄存器的描述。在某些硬件配置中，某些不需要的寄存器不存在，读一个不存在的寄存器返回一个未定义值，而写一个不存在的寄存器无影响。PIO核可以实现的功能：数据输入/输出PIO核的I/O端口既可以连接片上逻辑也可以连接片外逻辑，PIO核可以配置为输入、输出或双向。若用来控制双向I/O引脚，则PIO核提供具有三态控制的双向模式。渎和写数据寄存器的硬件逻辑是独立的。读数据寄存器返回当前输入端口的值；写数据寄存器影响驱动输出端口的值。由于这些端口是独立的，因此读数据寄存器并不返回上次写入的数据。边沿捕获PIO核可配置为对输入端口进行边沿捕获（EdgeCapture），它可以捕获低到高的跳变、高到低的跳变或者2种跳变均捕获。只要在输入端检测到边沿，该条件就会在edgecapture寄存器中指示。边沿的检测类型在系统创建时指明，且不能通过寄存器进行更改。IRQ的产生PIO核可以配置为在不同的输入条件下产生IRQ。IRQ产生的条件可以是下面两种：·Level-sensitive（电平检测）—PIO核硬件能检测一个高电平，可在核的外部插入一个“非”门来检测低电平。·Edge-sensitive（边沿检测）—PIO核的边沿捕获配置决定何种边沿类型能触发IRQ。每个输入端口的中断可以分别屏蔽，中断屏蔽决定哪一个输入端口能产生中断。配置原理图相关设置：BasicSettings（基本设置）BasicSettings（基本设置）标签页允许设计者指定PIO端口的宽度和方向。·Width（宽度）设置可以是1~32之间的任何整数值。如果设定值为n，则I/O端口宽为n位。·Direction（方向）设置有4个选项，如表9-1所示。InputOptions（输入选项）InputOptions（输入选项）页允许设计者指定边沿捕获和IRQ产生设置。如果在基本设置页中选择了Outputportsonly（输出端口），InputOptions（输入选项）页是不可用的。边沿捕获寄存器SynchronouslyCapture（同步捕获）当Synchronouslycapture（同步捕获）打开时，PIO核包含边沿捕获寄存器，edgecapture。用户必须进一步指定边沿探测的类型：·RisingEdge（上升沿）·FallingEdge（下降沿）·EitherEdge（上升下降沿）在输入端口，当一个指定类型的边沿出现时，边沿捕获寄存器允许核探测并且（可选）产生一个中断。当Synchronouslycapture（同步捕获）关闭时，edgecapture寄存器不存在。EnableBitClearingforEdgeCaptureRegister（边沿捕获寄存器的使能位清除）打开Enablebit-clearingforedgecaptureregister（边沿捕获寄存器的使能位清除），允许你单独清除一个或多个边沿捕获寄存器中的位。为了清除给定的位，写1到边沿捕获寄存器的位。例如，为了清除边沿捕获寄存器的位6，可以写01000000到寄存器。中断当GenerateIRQ（产生IRQ）被打开，且一个指定的事件在输入端口发生时，PIO核可以断言一个IRQ输出，用户必须进一步指定IRQ事件的原因：·Level（电平）—当一个指定的输入为高，并且在interruptmask（中断掩码）寄存器中该输入的中断是使能的，核产生一个IRQ。·Edge（边沿）—当在边沿捕获寄存器中一个指定的位为高，并且在interruptmask（中断掩码）寄存器中该位的中断是使能的，核产生一个IRQ。当GenerateIRQ（产生IRQ）关闭时，interruptmask寄存器不存在。总而言之设置成这样就OK了然后还是和之前一样连好线，分配好基地址，改名字，设定外设然后保存，拷贝出例化代码，生成相应.qip文件回到QuartusII更新.v文件编译后进行管脚分配然后回到eclipse测试一下把这份代码拷进去测试修改一下里面的宏定义名称将代码改成：保存，编译，运行运行成功二、中断的sof设计现在以Button为例进行中断的硬件设计回到Button的设置界面现在就可以设置Button的触发方式了（具体上面每个功能怎么设置在本文档之前的内容中有讲到）一般来说都是用边沿触发进行控制边沿触发也有三种选择，一是上升沿触发，一是下降沿触发，还有一个是上升沿和下降沿都进行触发先用上升沿检测一下（即按键从按下至恢复的过程）很重要的一点要GenerateIRQ（生成中断服务程序）Finish之后就会看到…连上中断这里面标1，说明了优先级（据我观察好像是数字越小的优先级越高…）然后还是重复之前的动作…然后拷进当时那一份代码…当然要修改一些宏定义修改之后的宏定义：然后运行一下（这次真的要enable_small_driver了…不然会提示内存溢出…）发现完全可以进行中断操作三、ADC的实现ADC这个问题纠结了很久都没有找到要加的组件直到有一天发现了这个网页http://www.altera.com/education/univ/materials/comp_org/ip-cores/unv-ip-cores.html里面有关于ADC组件的IP核的介绍然后在这里有下载组件链接的地址：http://www.altera.com/education/univ/software/qsim/unv-qsim.html装好以后运行Qsys发现左侧出现新栏目然后找到里面的ADC模块（DE0-NanoADCController）双击进入界面在这里里面可以修改ADC的时钟频率（一般这个保持默认，不要随便改动）与用到的ADC信道数（在我们这块FPGA中这个数的最大值是8，因为只有最多8个端口能连上ADC）设置好以后就可以点击Finish了如图所示将线连好分配基地址，保存例化代码，生成然后回到QuartusII中改变.v代码注释：在我们的FPGA上的ADC128S002中用户需要提供ADC，SCLK（时钟信号，频率必须在0.8~3.2MHz之间，否则ADC将不能正常工作），CS（从第一个下降沿要开始进入低电平直至最后一个上升沿），DIN（用于选择转化的信道，该信号要从下降沿开始产生，并在下一个上升沿被捕捉。为避免信号冲突，此信号必须在低电平处发出）从而可以捕捉并传输DOUT信号（DOUT产生该所选信道的12位的值）按照下面的规则分配好管脚然后再进行编译继续转到eclipse下测试一下首先在system.h中多出了这么一项打下面的代码测试一下…同样需要修改BSPEditor中的 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 ，否则就会出现下面这种壮观景象…测试出来看一下：将Analog_In0接上VCC3P3的效果：不进行任何接线的效果（测量结果为悬空电平）：但有一个问题，在Console上显示总为0.0。这个问题我暂时还没有得到答案…但至少说明这个ADC的功能还是正常的