基于SOPC Nios的自定义PWM乐曲演奏教程

"该资源是一个关于使用自定义PWM在SOPC（System On a Programmable Chip）平台上实现乐曲演奏的教程，特别是基于Nios处理器的系统。它适合初学者，提供了现成的代码，旨在帮助学习者理解如何通过自定义外设控制蜂鸣器播放音乐，并熟悉软硬件协同设计的基本概念。" 在本实验中，主要涉及以下几个核心知识点： 1. **SOPC技术**：SOPC是系统级可编程芯片的缩写，它允许在单个芯片上集成处理器、存储器、数字信号处理单元以及各种接口。Nios是Altera公司开发的一种软核CPU，可以在FPGA（Field-Programmable Gate Array）中实现，用于构建定制化的嵌入式系统。 2. **自定义PWM外设**：PWM（Pulse Width Modulation）是一种模拟信号生成技术，通过调整脉冲宽度来模拟不同频率的方波，从而控制蜂鸣器发出不同音调的声音。在这个实验中，用户需要自定义一个PWM外设，设置其周期和占空比以产生所需的音调。 3. **乐谱转换**：将乐谱转化为适合PWM控制的数字信号是关键步骤。例如，大长今乐谱被转换为一系列的音符和节奏参数，这些参数用于控制PWM的周期和占空比。 4. **硬件系统构建**：实验需要搭建一个包含Nios处理器和蜂鸣器的硬件系统。Nios处理器通过编程控制PWM外设，进而驱动蜂鸣器发声。 5. **蜂鸣器连接**：蜂鸣器通常通过GPIO（General Purpose Input/Output）端口连接到Nios处理器，通过改变GPIO的状态来控制蜂鸣器的开关，结合PWM控制音高和节奏。 6. **C编程**：编写C程序来控制Nios处理器和PWM外设。头文件“system.h”和"io.h"包含了必要的函数库支持。音长和音色参数定义了每个音符的持续时间和频率，通过预定义的宏进行音符和节奏的表示。 7. **音长参数**：如`#define _1 rhythm*4`表示1拍的音长，这里的`rhythm`定义了基本的时间单位，通过乘以不同倍数来表示不同的音符时值。 8. **音色参数**：实验提供了低音和中音的音色参数，比如`#define _1do(ff/131)/2`，这里定义了音符“do”的频率和时长，`ff/131`是频率，`/2`表示半音符的时长。 实验的目的是通过实践，使学习者掌握自定义外设的配置和使用，以及如何将软件控制与硬件执行相结合，最终实现乐曲的播放。整个过程不仅涉及到嵌入式系统的软硬件设计，还涉及到音乐理论和数字信号处理的基础知识。通过这个实验，初学者能够深入理解数字系统如何生成音乐，并提升在实际项目中的应用能力。