1NiosⅡ設計實例教程一、NiosⅡ集成開發環境（IDE）介紹二、NiosⅡ嵌入式處理器系統設計過程三、設計實例—NIOS驅動字符液晶內容概要2NiosⅡ集成開發環境（IDE）介紹NiosⅡIDE是NiosⅡ系列嵌入式處理器的基本軟件開發工具，包括程序的編輯、編譯、調試和下載運行。NiosⅡIDE使用方法和VisualC++類似。NiosⅡIDE為軟件開發提供了4個功能：工程管理器；編輯器和編譯器；調試器；閃存編程器。3NiosⅡ集成開發環境（IDE）介紹（1）新工程向導自動建立C/C++應用程序工程和系統庫工程。（2）軟件工程模板提供軟件代碼實例，幫助用戶盡快推出可運行的系統（3）軟件組件（系統軟件）NiosⅡ運行庫（或稱為硬件抽象層HAL）；輕量級IPTCP/IP庫；μC/OSⅡ實時操作系統（RTOS）；Altera壓縮文件系統。1.工程管理器5NiosⅡ集成開發環境（IDE）介紹（1）基本調試功能運行控制；調用堆棧查看；軟件斷點；反匯編代碼查看；調試信息查看；指令集仿真器。（2）高級調試功能硬件斷點調試ROM或閃存中的代碼；數據觸發；指令跟蹤。3.調試器（3）調試信息查看使用戶可以訪問本地變量、寄存器、存儲器、斷點以及表達式賦值函數。（4）連接多種目標FPGA開發板（通過JTAG）；指令集仿真器；硬件邏輯仿真器。6NiosⅡ集成開發環境（IDE）介紹4.閃存編程器閃存可用來存儲FPGA配置數據和/或NiosⅡ編程數據。NiosⅡIDE閃存編程器可對連接到FPGA的兼容通用閃存接口（CFI）的閃存器件、或Altera串行配置器件進行編程。內容類型說明系統固定軟件用于NiosⅡ處理器復位時從閃存中導入啟動程序FPGA配置數據使用配置控制器，FPGA能夠在上電復位時從閃存獲取配置數據任意二進制數據開發人員可以將任何二進制數據存儲到閃存內，如圖形、音頻等表7-3編程到閃存中的通用內容類型7NiosⅡ嵌入式處理器系統設計過程1.硬件設計過程（1）創建一個QuqrtusⅡ工程（2）創建NiosⅡ系統模塊啟動SOPCBuilder添加CPU和外圍器件指定基地址系統設置生成系統模塊（3）將NiosⅡ系統模塊符號添加到BDF文件中（4）編譯QuqrtusⅡ工程（5）配置FPGA9設計實例—NIOS驅動字符液晶一、設計要求與軟硬件規劃二、硬件部分設計三、軟件部分設計內容概要10設計實例—NIOS驅動字符液晶一、設計要求與軟硬件規劃本節介紹NIOS驅動字符液晶的軟、硬件方案設計以及具體的軟件實現。

1.系統功能在NIOS系統上控制LCD顯示任意字符；

2.硬件系統組成規劃本系統需使用的外圍器件包括：

1）LCD：電子鐘顯示屏幕；2）SRAM存儲器：程序運行時將其導入SRAM；

3）EPCSSerialFlashController。11設計實例—NIOS驅動字符液晶2.硬件系統組成規劃（續）在SOPCBuilder中建立系統要添加的模塊包括：

1）NiosⅡ32bitsCPU

2）按鍵PIO;3）LCDDisplay；

4）外部RAM接口；5）重新配置請求PIO；

6）JTAGUARTInterface；

7）EPCSSerialFlashController。13設計實例—NIOS驅動字符液晶端口定義表（續）序號名稱輸入/輸出描述10LCD_E_from_the_lcd_displayOutLCD使能信號11LCD_RW_from_the_lcd_displayOutLCD讀寫信號12LCD_RS_from_the_lcd_displayOutLCD端口尋址信號13LCD_data_to_and_from_the_lcd_display[7..0]InoutLCD數據14設計實例—NIOS驅動字符液晶二、硬件部分設計1）創建一個QuartusⅡ工程（1）啟動QuartusⅡ（2）創建工程quartus_nios2_project ①建立一個工程，取名為quartus_nios2_project.qpf，選擇元件為Cyclone庫的EP2C8Q208； ②新建設計文件quartus_nios2_project.bdf

最簡單的方法是沿用NiosⅡIDE已給示例的硬件設計！15打開已有的設計sram_11.bdf設計實例—NIOS驅動字符液晶17需從SOPCBuilder的元件池中選擇以下元件加入到當前系統中：NiosⅡ32bitCPU、JTAGUART接口、、LCDDisplay、外部RAM接口。

①添加NiosⅡ32bitCPU在模塊池的AvalonModule下選擇NiosⅡProcessor-AlteraCorporation；點擊Add，出現設置向導（默認名為cpu_0）； 在NiosⅡCore頁中選擇NiosⅡ/S，在Caches&TightlycoupledMemoris頁中選擇InstuctionsCaches為4Kbytes，在JTAGDebugModule頁中選擇Level1；點擊Finish返回主窗口，將cpu_0重命名為cpu。（2）添加CPU和外圍器件設計實例—NIOS驅動字符液晶181添加NiosⅡ32bitCPU設計實例—NIOS驅動字符液晶19

在模塊池中選擇Communication->JTAGUART，點擊Add，會出現JTAGUART-jtaguart_0的設置向導；

保持系統默認的選項，點擊Finish，返回主窗口；將jtaguart_0重命名為jtag_uart。

2添加JTAGUARTInterface設計實例—NIOS驅動字符液晶21

根據開發板類型在元件池中選擇相應的SRAM，在本例中選擇UNVERSITY-MEMORRY-SRAM/SSRAMController，點擊Add，會出現SRAM設置向導；4添加外部RAM接口在Configuration欄中，確定存儲器為DE1；其余保持系統默認的選項，點擊Finish，返回主窗口； 設計實例—NIOS驅動字符液晶22設計實例—NIOS驅動字符液晶

根據開發板類型在元件池中選擇相應的LCD，在本例中選擇Character，點擊Add，會出現下面頁面；5LCD接口其余保持系統默認的選項，點擊Finish，返回主窗口； 23設計實例—NIOS驅動字符液晶最終的NiosⅡ系統模塊配置25設計實例—NIOS驅動字符液晶（5）生成NiosⅡ系統模塊①選擇SystemGerneration標簽頁；②在SystemGerneration中選中HDL選項；如果安裝了ModelSim軟件并需要仿真此設計，可以選擇Simulation選項；③點擊Generate，則生成系統模塊，成功則顯示“SUCCESS:SYSTEMgenerationwassuccessful”；④

點擊Exit退出SOPCBuilder。26設計實例—NIOS驅動字符液晶3）將NiosⅡ系統模塊的符號添加到BDF文件中

在生成過程中，SOPCBuilder會生成NiosⅡ系統模塊的符號(Symbol)，可以將該符號像添加其它QuartusⅡ符號一樣添加到當前項目的BDF文件quartus_nios2_project.bdf中。（1）雙擊BDF文件空白處，出現Symbol對話框，選擇Project->first_nios2_system；27設計實例—NIOS驅動字符液晶（2）點擊OK按鈕，將其添加到BDF文件中；（3）將first_nio2_system模塊與輸入輸出引腳相連，指定目標器件，并進行引腳鎖定，完成系統的硬件設計；（4）保存BDF文件。29設計實例—NIOS驅動字符液晶三、軟件部分設計1.創建一個NiosⅡIDE工程（1）啟動NiosⅡIDE

5.0既可以在“開始>所有程序>Altera”中啟動，也可以直接在SOPCBuilder

的SystemGeneration標簽頁中單擊“RunNiosⅡIDE”按鈕來啟動。則彈出如下對話框，提示用戶選擇一個工作空間來存儲所有的工程，選擇系統默認的目錄即可。30設計實例—NIOS驅動字符液晶（2）建立新的軟件工程lcdcontroller

①執行File->New->C/C++application命令；

②在彈出的NewProject對話框中，Name欄填入新建軟件工程名lcdcontroller，SOPCBuilderSystem欄選擇剛才修改的NiosⅡ系統模塊cpu_0，CPU項選擇cpu，左側的SelectProjectTemplete域中，選擇BlankProject，點擊next；

③在彈出的對話框中選擇creat

anewsystemnamed…單選鈕，點擊Finish,則在QuartusⅡ的工作目錄elec_timer_std下自動生成software文件夾，新創建的工程elec_timer_std會出現在C/C++工程瀏覽器中，同時會自動創建一個系統庫工程<軟件工程名>_syslib。31設計實例—NIOS驅動字符液晶新建C/C++工程軟件工程名用戶定制的NiosⅡ系統模塊32設計實例—NIOS驅動字符液晶創建軟件工程后的NiosⅡIDE工作界面軟件工程系統庫工程33設計實例—NIOS驅動字符液晶（1）創建頭文件在NiosⅡIDE左側的C/C++工程瀏覽器中，選擇lcdcontroller，執行“File>new>file”菜單命令，或點擊鼠標右建，選擇new>headfile，在彈出的對話框中，鍵入basic_io.h。（2）創建源文件在C/C++工程瀏覽器中，選擇lcdcontroller

，點擊鼠標右建，選擇new>file，在彈出的對話框中，鍵入test.c。

然后設計源程序……，保存。2.建立源文件time.c和頭文件time.h34設計實例—NIOS驅動字符液晶在左側的C/C++工程瀏覽器中，選擇elec_timer_std，點擊鼠標右鍵，在彈出菜單中選擇BuildProject；或執行“Project>BuildAll”菜單命令。編譯完成后會在Task瀏覽器中顯示警告和錯誤信息。3.編譯工程

如果編譯出現錯誤，則根據提示信息改正程序錯誤或工程設置，重新編譯，直到無任何錯誤為止。35設計實例—NIOS驅動字符液晶NiosⅡIDE提供三種運行平臺，分別為NiosⅡHardware、NiosⅡInstructionSetSimulator和NiosⅡModelSim；這里選擇NiosⅡHardware作為平臺。步驟：執行Run->Run命令，彈出Run對話框；在左邊的Configration欄雙擊NiosⅡHardware

，出現運行設置對話框，在Main標簽頁中選擇工程名為elec_timer_std，在TargetConnection標簽頁中確認JTAGc