MIPSfpga系统GPIO实验：搭建与程序编译流程

"实验1 - 基于MIPSfpga系统的GPIO接口实验_v1.01" 本实验主要关注的是基于MIPSfpga系统的设计与应用，涉及到的关键知识点包括MIPS处理器、FPGA、GPIO接口、Vivado开发环境、AXI4总线协议、C语言编程以及硬件调试。 一、MIPSfpga处理器 MIPSfpga是一个用于教育和研究目的的处理器核心，它基于MIPS架构，可以在FPGA（Field-Programmable Gate Array）上实现。MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）架构以其简单高效的设计被广泛用于嵌入式系统和网络设备。 二、FPGA系统设计 实验中使用了Vivado 2015.2作为开发工具，这是一个综合的硬件描述语言（HDL）开发平台，支持IP核集成，使得用户能够构建包含处理器、内存、外设等在内的完整系统。Vivado的Block Design界面允许用户直观地配置和连接各个组件，如GPIO（General Purpose Input/Output）和UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）。 三、AXI4总线协议 AXI4是Advanced eXtensible Interface的第四版，是一种高性能、低延迟的片上系统（SoC）总线标准。在实验中，MIPSfpga处理器、内存和其他外设通过AXI4接口进行通信，确保了数据传输的高效和同步。 四、GPIO接口 GPIO接口是通用输入/输出接口，用于连接处理器与外部世界。在实验中，GPIO用于实现处理器对硬件设备的控制和数据交换，比如读取传感器数据或驱动LED灯。 五、C语言编程与编译 实验中使用C语言编写应用程序，利用Imagination Technologies公司的编译器将源代码转换为二进制代码，该代码可以直接在MIPSfpga处理器上运行。C语言的使用简化了软件开发，并且便于理解和调试。 六、系统编译与调试 实验流程包括源文件编辑、编译和执行。使用make工具进行编译，生成elf可执行文件。实验还涉及到了硬件调试，包括连接Nexys4DDR开发板、下载bit文件、重置CPU以及通过调试器加载elf程序。 七、硬件连接与下载 实验过程中需要将开发板与电脑通过特定的下载线缆连接，同时使用loadMIPSfpga.bat批处理文件来自动化程序的下载过程。CPU_RESET按钮用于重置处理器，确保程序从头开始执行。 这个实验提供了对嵌入式系统设计、FPGA开发和硬件调试的实践经验，涵盖了从软件编程到硬件实现的全过程，对于理解和掌握MIPS架构、FPGA设计和系统级集成具有重要意义。