第六讲 定制指令和外设.ppt

1、,第五章、Nios II嵌入式软核处理器设计,5.5 用户自定义指令和自定义外设,用户自定义硬件浮点乘法指令 用户自定义PWM外设 用户自定义LCD控制器外设,一、用户自定义指令 用户自定义指令使用户可以利用FPGA的逻辑资源，对于数字信号处理，数据块处理，计算密集型软件计算进行优化，完成Nios II处理的硬件加速。,5.5 用户自定义指令和自定义外设,用户自定义指令,用户自定义指令分为两部分： 用户自定义逻辑：是完成用户操作的硬件部分，NiosII支持最多256条自定义指令。编写HDL完成，利用SOPC Builder 向导集成到系统。 软件宏：提供软件接口是为用户能够访问用户自定义逻辑,

2、NiosII ALU,Custom Logic,移位,进位,加法,dataA,dataB,Out,To FIFO, Memory, or Other Logic,浮点乘法指令逻辑接口信号表,逻辑设计原理图,当工程文件编译后，可以在system.h中生成浮点乘法指令的宏定义，在系统中，系统定义的单精度浮点乘法指令的操作码为：ALT_CI_FP_MULT_CI(A,B)，在软件设计中，可以直接调用这个操作码来进行浮点数A和B的硬件浮点乘法运算。,二、用户自定义外设 使用用户自定义外设的目的： 用户希望将厂商没有提供的控制模块集成到Nios II 用户希望提高系统性能,5.5 用户自定义指令和自定义

3、外设,用户自定义外设,使用用户自定义外设分为三部分： 1. Avalon总线传输配置 2. 外设控制逻辑，编写HDL完成， 利用SOPC Builder 向导集成到系 统中。 3. 软件驱动程序,用户自定义外设,6. 信号和管脚设定； 7. 添加到系统，命名为my_pwm； 8. 勾去Simulation选项，点击Gernerate； 9. 返回QuartusII，更新原理图，并编译； 10. 将.sof文件下载到Stratix板； 11. 打开NiosII IDE，创建一个niosII_pwm_project， 选定NiosII.ptf并选择Blank_Project作为模板，将pwm.c和

4、altera_avalon_pwm.h拖入niosII_pwm_project； 12. 编译、链接程序； 13. 运行程序，观察Stratix板。,自定义Avalon总线接口IP PWM控制器设计,PWM控制器结构图,Avalon总线,寄存器 Period Duty,PWM 功能 模块,Avalon Slave 接口,clk,Wr_n,Wr_data,address,PWM_out,PWM控制器端口定义,entity Avalon_PWM is port( clk: in std_logic; -时钟信号 reset_n: in std_logic; -复位信号 wr_n: in std_l

5、ogic; -写信号 addr: in std_logic_vector(1 downto 0); -地址信号 WrData: in std_logic_vector(31 downto 0); -写数据信号 PwmOut:out std_logic); -输出信号 end Avalon_PWM;,process(clk) begin if(reset_n=0)then period 0); duty 0); else if rising_edge(clk) then if (wr_n=0) then case addr is when 00 = period period null; end

6、 case; else period=period; duty=duty; end if; end if; end if; end process;,PWM控制器读写寄存器,process(clk) begin if(reset_n=0)then counter 0); else if rising_edge(clk) then if counter=0 then counterduty then PwmOut=0; else PwmOut=1; end if; end if; end if; end process;,PWM功能模块,定制PWM控制器-添加HDL文件,定制PWM控制器-定义接

7、口,定制PWM控制器-定义信号,定制PWM控制器-生成组件,编写PWM控制器寄存器头文件,#ifndef AVALON_PWM_REGS_H_ #define AVALON_PWM_REGS_H_ #include #define IOWR_AVALON_PWM_PERIOD_DATA(data) IOWR(PWM_BASE, 0, data) #define IOWR_AVALON_PWM_DUTY_DATA(data) IOWR(PWM_BASE, 1, data) #endif,#include #include #include #include system.h #include a

8、valon_PWM_regs.h int main() unsigned long int rx_char,duty; char line100; IOWR_AVALON_PWM_PERIOD_DATA(0 xfffff); while (1) printf(Please enter an LED intensity between 1 to 65536 (0 to demo)n); fgets(line, sizeof(line),stdin); sscanf(line,%d,编写PWM控制器应用程序,自定义Avalon总线接口IP LCD控制器设计,Avalon总线,寄存器 从端口,DMA 主端口,FIFO,LCD时序 发生器,定义寄存器组，CPU通过读写寄存器，实现对各个模块的控制,实现图像从存储器到FIFO的直接传输,缓存数据，实现传输速度匹配,产生LCD扫描时序,LCD控制器结构图,硬件加速新工具C2H技术介绍,从C语言源代码直接自动转换成硬件描述语言（VHDL），是当今EDA设计环境的最新发展。如 Altera 公司的 Q