Nios II FPGA跑马灯开发全攻略

在这个关于NIOS跑马灯实验的教程中，我们将详细步骤地指导如何使用Quartus II软件进行FPGA的SOPC (System-on-a-Chip) 设计，特别是针对NIOS II微处理器的应用。以下是关键知识点： 1. **CPU定制与生成**：首先，打开Quartus II并导入初始工程"Nios_LED.qpf"，这个工程包含了未完成的电路设计，包括输入输出管脚。双击"Entity"窗口下的"Nios_led"以查看BDF文件，了解硬件接口。 2. **SOPC Builder的使用**：通过菜单栏中的工具打开SOPC Builder，设置SOPC系统的名称，例如"smallest"，并指定Verilog作为描述语言。构建的系统将包含一个基础配置，包括CPU核（如NIOS II/e经济型核心）、4KB片上RAM、定时器和8个IO口。 3. **时钟设置与外设添加**：在SOPC Builder中，重命名默认的clock为clk，并添加Terasic Technologies的16位512KB SRAM作为片外存储器。添加自定义外设时，可能需要等待一段时间进行分析，然后将其重命名为"sram"。 4. **模块管理**：生成的SRAM模块会自动出现在设备列表中，右键点击并重命名以符合设计习惯。接下来，从Components Library中选择合适的NIOS II处理器模型，这里是经济型版本。 5. **配置CPU**：在弹出的对话框中选择所需的CPU型号，如第一个NIOS II/e，配置ResetVector和Exception Vector寄存器，这些都是初始化和处理异常的重要部分。 6. **程序加载与验证**：完成CPU和其他组件的配置后，下一步是编写和加载跑马灯程序到NIOS II中，这通常涉及到创建VHDL或Verilog代码，然后在SOPC Builder中调试和验证程序的实际执行。 7. **硬件仿真与编程**：最后，使用Quartus II的模拟器或硬件模拟器进行功能验证，确保程序按预期运行。验证无误后，可以下载到实际的FPGA板上，实现NIOS跑马灯的实际效果。 整个过程涉及到了硬件描述语言、FPGA设计流程、SOPC系统构建以及基本的软件调试技术，对于学习FPGA和SOPC设计的学生来说，这是至关重要的实践环节。通过这些步骤，不仅可以熟悉NIOS II微处理器的使用，还能提升对片上系统设计的理解和实践能力。