PDF《SOPC设计中的用户自定义逻辑》

16 32 NIOS 而且其大多数指令可在一个时钟周期内完成. 处理器 NIOS 的寄存器文件的大小可配置为 个、 个或者 个寄存

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512 器,表现了其灵活性. 体系结构中的总线采用的是 NIOS 公司开发的 总线结构. Altera Avalon 实现 2.3 硬 软件划分 2.3.1 / 首先要考虑硬 软件划分问题.硬 软件划分是嵌入式系 / / 统硬 软件协同设计方法中很重要的一个步骤.现在硬 软件 / / 协同设计领域中已经有一些成熟的硬 软件划分算法,比如 / 算法、遗传算法 GCLP(Global Criticality/Local Phase) (Genetic , 、混合整数线性规划 Algorithms GA) (Mixed Integer Linear , 算法等.当然,在某些设计中,设计 Programming MILP) 人员的经验也大量应用于硬 软件划分过程.在这个实例 / 中,由于系统小,实现的功能少,因此没有应用复杂的硬/ 软件划分算法,而是设计人员的经验在硬 软件划分中起了 / 主要作用.这个实例中硬 软件划分的依据是实现的复杂度 / 与代价.这个实例中需要一个处理器来进行计算、调动等任 务,这个处理器当然要由硬件来实现.同时需要实现的一个 功能是 个按钮并行计数,考虑到硬件的固有特性,很容易

3 实现并行功能,并且占用的硬件资源也不多;

相反,如果这 个功能用软件来实现,其实现复杂度相对硬件实现来说要很 高.这样,经过复杂度与代价的综合考虑,系统的这个按钮 计数部分也由硬件来实现.并行计数的结果存储在系统中的 暂存器中,等待后续处理.后续处理只是读出计数结果并显 示,虽然用硬件也可实现,但软件实现比较简单,而且不用 占用硬件资源,所以这个功能可以用软件来实现.这样,考 虑到系统所要完成的功能以及硬 软件的各自特性,完成了 / 该实例的硬 软件的划分. / 硬件部分实现 2.3.2 接下来,用集成在Quartus II中的SOPC Builder生成一个 NIOS处理器,还包括一些外设,如SDRAM、Flash等.这时 涉及到一个问题是对选择的组件进行参数配置.比如需要什 么样的NIOS微处理器,串口的波特率设置等.用户可以根 据应用需要进行设置,例如要实现的系统需要的是32位的处 理器,而且需要大容量的寄存器文件,那么在配置NIOS处 理器时,可以选取32位的NIOS处理器,512个寄存器来满足 要求.对选择的组件进行灵活的参数配置显示了SOPC设计 的灵活性. 最后,用 编写用户逻辑,实现 个按钮并行计数 VHDL

3 的功能.考虑到用户逻辑要与 处理器进行通信,要增 NIOS 加 个信号: 和 信号.其中 信号是

2 chipselect address chipselect 片选信号,当其值为 时 处理器选中用户逻辑.

1 NIOS 信号是地址信号, 处理器用地址信号来寻址用 address NIOS 户逻辑.而且,只有通过 信号,用户逻辑才能正确地 address 连到总线上与 处理器进行通信. NIOS 片选信号 和地址信号 在增加用户逻 (chipselect) (address) 辑到 中尤为重要,下面再进行一下详细说明: NIOS 对于独立的用户逻辑,如果不需要与 进行通信, NIOS 则片选信号和地址信号是不需要的.比如,在这个实例中, 如果只是实现一个并行计数并显示的功能,那么片选信号和 地址信号都不需要.当然,在这种情况下, 也不知道 NIOS 这个用户逻辑是存在的,二者是并行对等的关系,即NIOS 在工作的同时,用户逻辑可以并行的独立工作. 当需要用户逻辑与 进行通信时,则必须加入片选 NIOS 信号和地址信号.只有这样,用户逻辑才能正确地连接到 总线上与 进行通信. NIOS NIOS ―43― 前面说过,当片选信号为 时 选中用户逻辑.