nios II 实验：数码管数字钟与定时器中断

"这篇文档是关于使用NIOS II进行数码管显示数字钟的实验教程，主要涉及了如何利用定时器实现外部中断来调节数码管显示的时间。文档包含了实验的源代码和相关的头文件引用，以及中断服务函数的定义。" 在嵌入式系统设计中，NIOS II是一个软核处理器，常用于ALTERA FPGA（Field Programmable Gate Array）器件中，为用户提供可定制的嵌入式处理解决方案。本实验主要涉及以下几个关键知识点： 1. **NIOS II处理器**：NIOS II是一个32位RISC处理器，有三种不同的内核配置：快速、经济和平衡，以满足不同性能和功耗的需求。它支持C/C++编程，并且可以集成到ALTERA的Quartus II工具中进行系统级设计。 2. **硬件描述语言**：实验中引用了`system.h`，这通常包含了用户自定义的硬件描述，如FPGA中的寄存器映射、外设接口等。硬件描述语言如Verilog或VHDL用于创建这些硬件模块。 3. **定时器中断**：`altera_avalon_timer_regs.h`提供了对ALTERA Avalon定时器的访问接口。定时器是嵌入式系统中常见的组件，用于周期性触发中断，例如在此实验中用于更新数码管显示的时间。 4. **中断服务例程(ISR)**：`Timer_ISR`和`KeyDown_ISR`是两个中断服务例程，当定时器溢出或按键被按下时，这些ISR会被调用。中断服务例程是处理中断事件的核心代码，负责更新数码管显示或者处理按键输入。 5. **I/O接口**：`altera_avalon_pio_regs.h`包含了对ALTERA Avalon PIO（Peripheral Input/Output）的访问，PIO用于与外部设备如数码管和按键的交互。`seg*`和`bit*`定义了数码管的段选和位选控制。 6. **数据类型和库函数**：`alt_types.h`定义了ALTERA特定的数据类型，`sys/alt_irq.h`和`sys/alt_alarm.h`提供中断和时钟管理功能。`unistd.h`库中的`usleep`函数用于微秒级别的延时，使数码管显示稳定。 7. **程序流程**：程序首先初始化定时器，然后在定时器中断触发时更新时间。同时，通过按键中断服务例程处理用户输入，允许用户调整显示的秒、分钟和小时。数码管的显示通过`display()`函数实现，该函数根据当前的时间值更新数码管的状态。 8. **中断处理**：在嵌入式系统中，中断处理是实时性的重要组成部分。中断处理程序必须快速响应并处理完事件，然后返回到被打断的任务，以保持系统的高效运行。 这个实验提供了学习和实践NIOS II处理器及其外围接口、中断机制、定时器使用的一个基础平台，有助于理解嵌入式系统的设计和开发。通过完成此实验，开发者可以进一步掌握ALTERA FPGA中软核处理器的应用技巧。