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一、基于 NIOSII 软核的流水灯实验
建立新项目,进行 Qsys 系统设计,点击 Tools 下拉菜单下的 Platform Designer 工具

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
为为 50M
添加 CPU 和外围器件。从 PD 的元件池中选择以下元件加入到当前设计的系统中:
Nios II 32-bit CPU、jtag uart、片上存储器、PIO、system ID。
添加 Nios II 32-bit CPU
在“component library”标签栏中找到“Nios II Processor”后点击 Add(在查找窗口
输出 nios 即可)
在 Nios Core 栏中选择 Nios II/f 选项,其他保持默认选项
在”Caches and Memory Interfaces”标签栏中保持默认设置(Instruction Cache 选择
4Kbytes)
在”Advanced Features”标签栏中保持默认设置
在”MMU and MPU Settings”标签栏中保持默认设置
在”JTAG Debug Module”标签栏中保持默认设置(注意勾选 Include JTAG Debug)

点击 Finish 回到 PD 界面。
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

从下图左侧”Component Library”标签栏中的查找窗口输入 jtag 找到”JTAG UART ”,
然后点击 Add

在 JTAG UART-jtag-uart_0 的设置向导中保持默认选项,点击 Finish
在”Name”列中将 jtag-uart_0 重命名为 jtag-uart。
进行 clk、reset 以及 master-slave 的连线
进行中断 irq 连线。

从下图左侧”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”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

返回”System Contents”标签栏可以看到新加入的”On-Chip Memory”核。在”Name”
列中将 onchip_memory2_0 改名为 onchip_ram。
进行时钟、数据端口、指令端口的连接

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

确定以下选项:Width 为 8bits,Direction 选择 output,其余选项保持默认,点击
Finish
返回”System Contents”标签栏可以看到新加入的”PIO”核。在”Name”列中将
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
从下图左侧”Component Library”标签栏中的查找窗口输入 sys 找到” System ID
Peripheral”后点击 Add

返回”System Contents”标签栏可以看到新加入的” System ID Peripheral”核。在”Name”
列中将 sysid_qsys_0 改名为 sysid。
进行时钟、数据端口的连接

基地址分配:点击 PD 主界面菜单栏中的”System”下的”Assign Base Addresses”
分配中断号: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

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。

生成 Qsys 系统:点选”Generation HDL”标签栏中 Generate 按
钮生成 Qsys 系统

在原理图(BDF)文件中添加 PD 生成的系统符号,如图 1.36 在空白处双击将已生
成的 kernel

菜单里选择 Device…——>Device and pin options进行 unused pin 设置,可能会收到外部信号的干扰,将未用引脚设置为 As input tri-stated

进行物理引脚配置并再次进行编译

启动Nios II SBT
菜单栏中Tools-> Nios II Software Build Tools for Eclipse,在弹出来的窗口中选择当前工程的目录为工作空间

创建工程
在SOPC Information File name窗口中选择 kernel.sopcinfo文件,以便将生成硬件配置信息和软件应用关联

给程序命名

在自动生成的.c文件中加入代码
#include "system.h"
#include "altera_avalon_pio_regs.h"
#include "alt_types.h"
const alt_u8
led_data[8]={0x01,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0xFF};
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;
while (i<500000)
i++;
}
return 0;
}

编译

运行结果
运行前确认板子连接正确,驱动安装成功,然后点击【Quartus Prime Programmer】

点击【Run】→【Run Configurations…】

点击右侧的【Refresh Connections】将 USB-Blaster 加入,再点击【Apply】后点击【Run】
结果


文章详细介绍了如何使用NIOSII软核进行流水灯实验,包括在Qsys系统设计中设置时钟、添加CPU和外围设备,如JTAGUART、片上存储器、PIO等,以及编写控制LED流水灯的C程序,并通过QuartusPrimeProgrammer进行编译和下载到硬件板上运行。
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