第11章SOPC系统软件开发

1、第11章 SOPC系统软件开发 Altera公司提供SOPC Builder系统开发工具，来帮助用户创建采用Nios处理器的软硬件系统：硬件设计师利用SOPC Builder构建硬件，SOPC Builder的生成结果将作为开发软件的起点。11.1 Nios II IDE 简介 Nios II IDE是一个基于Eclipse 架构的集成开发环境，是一个图形化的用户界面。集成了一个硬件抽象层HAL(Hardware Abstraction Layer)，支持MicroChip/OS II 和轻量级TCP/IP协议栈，支持Flash下载（Flash Programmer 和 Quartus II

2、Programmer）。IDE能够自动生成和维护系统设备驱动以及和硬件抽象层HAL库相关的系统库软件。11.1.1 Nios II IDE的功能模块 Nios II IDE由文本编辑器、flash编程器、调试器和C2H编译器组成。提供了建立、调试和管理Nios II处理器工程所需要的所有功能。 1工程管理 2编辑器和编译器 3调试器 4Flash编程器 5C2H编译器11.1.2 NiosII IDE开发流程 基于NiosII IDE的软件开发的流程，如图11.2所示。11.2 基于NiosIDE软件示例数字钟软件 根据NiosIDE的开发流程，以数字钟软件开发的实例来介绍设计过程。11.2.

3、1 建立软件工程 Nios IDE有自己的工程向导，帮助设计者创建IDE管理的工程，具体步骤如下： 1.启动Nios IDE 2.建立新的软件工程digital_timer 3.建立C源文件和头文件 4.导入已有的软件工程11.2.2 编译工程 工程创建后，接下来需要对工程配置一下，然后对工程进行编译。 1工程配置 2工程编译11.2.3 运行 Nios IDE提供三种运行平台来验证设计，一种是直接硬件在线仿真（Nios Hardware），另外两种是软件仿真：NiosInstruction Set Simulator和NiosModelSim。硬件在线仿真需要硬件配合，一块开发板，一个USB

4、-BLASTER或者BYTE-BLASTER。 1运行程序 2在线调试程序 3将程序和硬件下载到外部Flash中11.3 数字钟的程序设计 软件系统规划包括设计显示、设置和时间算法三部分。用8段数码管显示时间(小时:分钟:秒)；设置部分的功能设置小时、分钟和秒。时间算法部分指时间累加，即秒数加到60变为0，然后分钟数加1。分钟数加到60变为0，小时数再加1。小时数加到24时，小时数变为0，以此不断循环。数字钟主程序流程图，如图11.21所示。11.4 HAL系统库 HAL是硬件抽象层（hardware abstraction level）的缩写，HAL把与硬件相关的细节抽象出来，使应用程序的开

5、发人员在设计时对硬件的访问，变成访问一组统一的 API（应用程序接口）。HAL的API 和ANSI C标准库综合在一起，使用户采用类似C语言的库函数来访问硬件设备或文件，如printf()、fopen()、fwrite()等函数。11.4.1 HAL简述 1HAL构成 2使用HAL的优点 3HAL的工作方式 11.4.2 目前提供的主要HAL资源 目前提供的主要HAL资源有：含有系统设置和软件属性配置的系统头文件；设备模型类，例如,字符设备类，定时器类,flash设备类，DMA设备类等，每一类设备都有定义好的API接口；HAL数据类型；HAL互斥资源，例如信号量和事件标志, 用来实现资源的安全

6、共享；HAL文件系统, 可以通过文件系统的方式,方便访问硬件设备。 1system.h系统头文件 2通用设备模型类 3HAL数据类型 4HAL文件系统 11. 5 使用HAL开发应用程序 HAL和SOPC Builder紧密相关，如果硬件配置有了变化，HAL设备驱动配置也会自动随之改动，从而避免了由于底层硬件的变化而产生的程序错误。用户不用自己创建或拷贝HAL文件，而且用户也不用编辑HAL中的任何源代码。NiosIDE会为用户自动创建和管理HAL文件。11.6 小结 本章主要讲述基于NiosII IDE的软件开发。首先对NiosII IDE进行了简要介绍，然后讲述了NiosII IDE的开发流程，并用上一章的讲到的数字钟为