FPGA开发实战：NIOSII从入门到精通

"这是一份关于NIOS II FPGA嵌入式系统开发的详细教程，适合初学者，涵盖了硬件开发、软件开发、程序下载和编程规范等内容。教程由FPGA黑金开发板配套，由马瑞(AVIC)创作并提供。" 在FPGA开发中，NIOS II是一个软核处理器，它允许开发者在Altera FPGA芯片内部构建自己的嵌入式系统。本教程详细介绍了NIOS II的开发流程，从硬件层面到软件层面，帮助读者逐步理解并掌握这个系统。 **第一章硬件开发** 硬件开发部分主要涉及以下几个步骤： 1. **前言**：介绍了为什么选择NIOS II作为开发平台，以及其在FPGA开发中的优势。 2. **建立工程**：讲解如何使用Quartus II工具创建新的工程，这是所有开发工作的起点。 3. **构建NIOS II软核**：包括创建CPU模块，配置其性能参数，如时钟频率等。 4. **建立SDRAM模块**：SDRAM是系统内存，用于存储程序和数据，这部分介绍了如何在FPGA中集成SDRAM控制器。 5. **建立Avalon三态桥**：Avalon总线是NIOS II处理器使用的片上系统(SoC)总线，三态桥用于连接不同的外设。 6. **建立CFI模块**：Compact Flash Interface模块，用于连接闪存设备，存储固件。 7. **建立SYSTEM ID**：用于识别和调试系统。 8. **建立JTAG UART**：JTAG接口用于通过UART进行调试通信，配置管脚分配。 9. **配置及编译NIOS II**：完成处理器配置后，需要对其进行编译，生成相应的硬件描述语言(HDL)代码。 10. **分配管脚**：在FPGA上为各个模块分配物理引脚，确保硬件连接正确。 11. **建立锁相环PLL模块**：PLL用于产生所需的时钟信号，提高系统性能。 12. **调整FLASH引脚**：确保与外部存储器的通信正确。 13. **TCL脚本文件**：使用TCL脚本来自动化一些重复的任务，提高效率。 14. **配置工程**：最后对整个工程进行综合优化，准备下载到FPGA。 15. **下载程序**：将编译后的配置文件下载到FPGA，使硬件设计生效。 **第二章软件开发** 1. **回顾**：简单回顾硬件开发的基础。 2. **摘要**：介绍软件开发的基本流程。 3. **NIOS II IDE简介**：讲解如何使用NIOS II Software Build Tools for Embedded Processors (SBT)进行软件开发。 4. **建立软件工程**：创建软件项目，编写源代码，并配置编译环境。 5. **编译**：使用SBT进行代码编译，生成可执行文件。 6. **运行**：在硬件平台上运行编译后的程序，进行测试和调试。 **第三章程序下载** 这部分介绍了如何将软件程序下载到FPGA中的NIOS II系统，包括配置下载文件和实际的下载操作。 **第四章编程规范** 1. **参照标准**：提供编程规范的参考依据，确保代码的可读性和可维护性。 2. **格式**：详细规定了代码的缩进、空格、空行等格式规范。 3. **元素及命名规则**：对文件、宏、枚举、自定义类型、函数声明、变量及初始化、注释等的命名规则进行了规定。 4. **项目管理**：指导如何有效地组织和管理代码库。 5. **一些建议**：给出了关于代码编辑器、版本控制等实践建议，帮助提高开发效率和代码质量。 本教程通过实例和详细的步骤，为读者提供了全面的NIOS II开发指南，是学习和实践FPGA嵌入式系统开发的重要参考资料。