實(shí)驗(yàn)-1-基于-Quartus-II-設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)1基于QuartusII，設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：系統(tǒng)硬件組成包含NiosCPU、on_chip_ram和JTAGUART三個(gè)模塊；編寫C語言程序“hello_world_small”；調(diào)試運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誕uartusII的基本使用方法；學(xué)會(huì)使用QuartusII來設(shè)計(jì)^一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；結(jié)合課本知識(shí)，進(jìn)一步加深對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成的認(rèn)識(shí)。成果要求：報(bào)告設(shè)計(jì)過程、結(jié)果（原理圖、仿真結(jié)果、源代碼）、出現(xiàn)的典型問題及解決過程，要求結(jié)果體現(xiàn)個(gè)人設(shè)計(jì)思路，實(shí)驗(yàn)按照本文檔應(yīng)該能夠很容易就完成，希望大家都自己動(dòng)手。實(shí)驗(yàn)報(bào)告請(qǐng)按照課程提供的“實(shí)驗(yàn)報(bào)告模版”來撰寫。實(shí)驗(yàn)環(huán)境下載安裝10.0_quartus_free_windows_rev2.exe下載安裝10.0_nios2eds_windows_rev2.exe如果在我們提供的FTP上下載的版本不能正確安裝，請(qǐng)大家到Alter官方網(wǎng)站上下載，下載時(shí)需要注冊(cè)用戶，但是免費(fèi)的。提示：使用迅雷下載會(huì)相當(dāng)快！實(shí)驗(yàn)流程：1.運(yùn)行QuartusII10.0(以下簡(jiǎn)稱Q2)，得到如下圖所示的程序界面。

2.新建工程1)運(yùn)行Q2,建立工程，F(xiàn)ile->NewProjectWizad,如下圖私QuartusIIRle「EditViewProjectAssignmentsProcessingToolsWindowHelpiOpenProject...SaveProjectCloseProject2)在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊Next，出現(xiàn)如下圖所示的對(duì)話框。選擇工作目錄D:/workspace，也可以使用你自己設(shè)定的文件夾。工程必須有一個(gè)名字，通常情況2.新建工程1)運(yùn)行Q2,建立工程，F(xiàn)ile->NewProjectWizad,如下圖私QuartusIIRle「EditViewProjectAssignmentsProcessingToolsWindowHelpiOpenProject...SaveProjectCloseProject對(duì)話框，詢問是否新建所需的文件夾，選擇Yes。因?yàn)槲乙呀?jīng)創(chuàng)建好D:/workspace了，所以沒有出現(xiàn)該對(duì)話框。

3)完成上圖中工作目錄等的填寫后，單擊Next，得到如下圖所示的對(duì)話框。4)如果沒有已經(jīng)存在的設(shè)計(jì)文件，點(diǎn)擊Next，則打開如下圖所示的對(duì)話框5)點(diǎn)擊Next，最終得到如下圖。6)點(diǎn)擊Finish,完成工程的創(chuàng)建。其中需要注意的是，由于我們僅僅設(shè)計(jì)供仿真調(diào)試的系統(tǒng)，則在如上的第4)步驟中fpga器件可以選擇為AutodeviceselectedbytheFilter.3.用SOPCBuilder定制NiosII處理器及其外設(shè)。打開Tools->SOPCBuilder，3.ProgrammerJTAGChainDebugger§TransceiverTooiyt■■50PC■■50PCBuilder要求指定系統(tǒng)名字，本例中我們輸入lx_c，點(diǎn)擊OK，進(jìn)入SOPC定制界面。在SOPC定制界面的左邊，我們可以看到有很多功能模塊，這些功能模塊，用戶可以按照需要添加到所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中。首先，我們需要一個(gè)CPU，在上圖左邊的選項(xiàng)框中，展開Processors選項(xiàng)，然后左鍵雙

擊NiosIIProcessor，彈出NiosIIProcessor對(duì)話框，我們選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)型的CPU核，即NiosII/e，如下圖所示：點(diǎn)擊」TAGDebugModule標(biāo)簽頁，選擇第一級(jí)調(diào)試支持Level1:點(diǎn)擊Finish完成NiosIICPU的配置工作。項(xiàng)目中會(huì)增加一個(gè)NiosII處理器，名字為cpu_0,為了簡(jiǎn)便起見，沒有將它改名。改名的方法是：右鍵->ReName，輸入名字后回車。如下圖：將上圖中左邊選項(xiàng)框內(nèi)的MemoriesandMemoryControllers展開，如下圖:ComponentLibraryemiDries：andMemoryControllers將上圖中左邊選項(xiàng)框內(nèi)的MemoriesandMemoryControllers展開，如下圖:ComponentLibraryemiDries：andMemoryControllers--DDR2SDRAMControllerw'rthUniPHY--DDRSSDRAMControllerw'rthUniPHY--QDRIIandQDR11+SRAMController--RLDRAMIIControllerwithUniPHYsTrafficGeneratorandBISTEngine?■DMA?-Flash0-On-Chip--M'.alon-STDualClockFIFOM.'alon-STMurti-ChannelSharedr■?.^.valon-STRoundRobinSchedule--M'.alon-STSingleClockFIFO.Qri-ChitjFIFOMRmnrvL^.-On-ChipMemory(RAMorROTyj)]TargetDeviceFamily:Use|Conn..StratixIIvModuleNameinstruction_masterdata_masterjtag_debug_modulem(+}-SDRATvr左鍵雙擊On-ChipMemory(RAMorROM)，為系統(tǒng)添加RAM。MemoryType選擇RAM;DataWidth選擇32bits，TotalMemorySize可以選擇為4Kbytes，如下圖所示:點(diǎn)擊Finish點(diǎn)擊Finish確認(rèn)，返回SOPCBuilder界面:將上圖左邊選項(xiàng)框中的InterfaceProtocols將上圖左邊選項(xiàng)框中的InterfaceProtocols展開，再展開Serial,選中JTAGUA叮，如下圖所示：左鍵雙擊JTAGUART，在彈出的對(duì)話框中做如下圖所示的配置:然后點(diǎn)擊Finish，返回SOPCBuilder界面:然后左鍵雙擊cpu_0選項(xiàng)條，如下圖:得到NiosIIProcessor的配置界面，如下圖:對(duì)上圖中的ResetVector和ExceptionVector進(jìn)行如下圖所示的配置:點(diǎn)擊Finish確認(rèn)，返回SOPCBuilder界面。.然后，選擇System->Auto-AssignBaseAddresses,讓系統(tǒng)自動(dòng)分配基地址，如下圖:同理，選中選中System->Auto-AssignIRQs，讓系統(tǒng)自動(dòng)分配中斷，如下圖:做完如上的配置后，點(diǎn)擊SOPCBuilder界面中的Next，然后點(diǎn)擊Generate，并在彈出的對(duì)話框中選擇Save，生成系統(tǒng)。如果成功創(chuàng)建，則如下圖所示：點(diǎn)擊點(diǎn)擊Exit退出SOPCBuilder.在QuartusII工程中添加上述NiosII系統(tǒng)。選中QuartusII的File->New，如下圖所示:^QuartusII-D:/vorkspace/syste^QuartusII-D:/vorkspace/systeEditViewproject 色ssignments ProcessingloolsWndowyel|1^Open,,, Ctrl+OClose Ctrl+F4j^|NewProjectWizard...在彈出的對(duì)話框中，點(diǎn)擊BlockDiagram/SchematicFile，得到如下圖:IO〇<system5XIO〇<system5X3BJ含辜ILocation:在上圖箭頭所指的空白區(qū)域左鍵雙擊，得到如下圖所示的對(duì)話框:將上圖中的Project展開，選中l(wèi)x_c，然后點(diǎn)擊OK，將lx_c拖放到剛才雙擊左鍵的空白區(qū)域，如得到如下圖：Ctrl+S保存文件，文件名和頂層模塊名相同，為system.bdf，并保存system.bdf到工程目錄D:\workspace下。運(yùn)行NiosIIIDE10.0，如下圖：點(diǎn)擊File->New0->Project，如下圖所示:在彈出的對(duì)話框中選擇NiosIIC/C++Application，然后點(diǎn)擊Next,如下圖:□□Q[c]hello_world_small.c2^2點(diǎn)擊Next后，彈出如下圖所示的對(duì)話框，其中將該文件取名hello_world，并需要將該文件保存到QuartusII剛才創(chuàng)建的工程所在的目錄中，也就是D:\workspace，同時(shí)在D:\workspace目錄中找到剛才我們用QuartusII創(chuàng)建的lx_c.ptf文件，也就是指定該c程序的目標(biāo)cpu，并選中HelloWorldSmall模版，如下圖所示：作如上圖所示的配置后，點(diǎn)擊Finish，彈出如下圖所示的對(duì)話框:其中，箭頭處的內(nèi)容是可以修改的。接下來，在左面選項(xiàng)卡中選擇hello_world，并單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單選項(xiàng)中選擇BuildProject，如下圖所示：oe-i^ib^UseALTvers:Functioialtpi:int-faltputstralt.UseALTvers:Functioialtpi:int-faltputstralt.put.cliaialtgetchai由…(2^IFDeviceDrivers_7HewlibCLibrary由…osIISoftwarePackages0-^1 0-lSKellcGoIntoRebuildIndexActiveBni1dCon￡igiirationRebuildIndexActiveBni1dCon￡igiiration 卜RunAs 卜DebugAe 卜nclude"sys/altst.■