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Nios2 小系统 —— 实验 二 . Nios2 软件

Nios2 小系统 —— 实验 二 . Nios2 软件. 华中科技大学启明学院电工电子科技创新中心 王贞炎. 实验内容. 实验名称 Hello World! 和跑马灯程序 预备 知识 Nios2 处理器小系统的搭建 实验 目的 学会使用 Eclipse-Nios2 IDE 编写 Nios2 软件程序，学会使用 PIO 外设，了解一般外设的访问方式 实验 内容及 方法 学习 Nios2 软件的一般结构，使用 Eclipse-Nios2 IDE 编写程序，从 Jtag-Uart 控制台输出“ Hello World!" ；

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Nios2 小系统 —— 实验 二 . Nios2 软件

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Presentation Transcript

  1. Nios2小系统——实验二. Nios2软件 华中科技大学启明学院电工电子科技创新中心 王贞炎

  2. 实验内容 • 实验名称 • Hello World!和跑马灯程序 • 预备知识 • Nios2处理器小系统的搭建 • 实验目的 • 学会使用Eclipse-Nios2 IDE编写Nios2软件程序，学会使用PIO外设，了解一般外设的访问方式 • 实验内容及方法 • 学习Nios2软件的一般结构，使用Eclipse-Nios2 IDE编写程序，从Jtag-Uart控制台输出“Hello World!"； • 学会使用PIO外设，编写跑马灯程序，并了解一般的外设的访问方式。

  3. 讲解内容 • Nios2软硬件系统的联系 • Nios2软件的基本结构简介 • 使用Eclipse-Nios2 • 创建工程和编译 • 调试

  4. Nios2软硬件的联系 • “.sopcinfo”文件是Nios2软硬件的桥梁 • 它由SOPC Builder生成，描述了SOPC系统的几乎全部信息； • 为Eclipse-Nios2提供创建软件工程的基础和依据； • 是一个XML文件，可以用文本编辑器查看，其中包含： • SOPC系统的总体信息 • 系统中包含的模块信息 • 模块包含的接口信息 SOPC Builder还会生成另一个基本等效的文件“.ptf”，用于支持早期的 Nios2 IDE； 新的Qsys工具，仅生成“.sopcinfo”文件。

  5. Nios2软件的基本结构 • Nios2软件自下而上分为： • Device Driver层：描述设备（主要指SOPC系统中的外设）基本功能和操作 • HAL（Hardware Abstract Layer）：将设备操作抽象成统一的形式提供给C语言标准库和用户 • C Standard Library：C语言标准库 • 用户程序 • 上述层次中，从设备驱动到C语言标准库的全部内容，均由Eclipse-Nios2在创建工程时自动生成，位于独立的一个BSP（Board Support Package）工程中。

  6. 使用Eclipse-Nios2 • 启动Eclipse-Nios2 • 选择工作区 • 工作区用于保存Eclipse-Nios2的工作环境配置，并可以包含一个或多个工程。 • 可以针对不同的项目需要甚至针对某个工程单独设置工作区，也可一直使用同一个工作区。

  7. 使用Eclipse-Nios2 • Eclipse-Nios2的界面 界面配置选择可为不同的工作情景选择不同的界面配置 菜单和工具栏 Project Explorer罗列工程，并可查看工程中的文件结构 Outline 罗列工程、文件中的要点，如文件中的宏定义、函数等 各种消息窗口

  8. 使用Eclipse-Nios2 • 新建工程 • File – New – Nios2 Application & BSPfrom Template将根据已有模板新建两个工程: • BSP工程：容纳设备驱动、HAL和C语言标准库，这个工程完全由Eclipse-Nios2管理。 • Application工程：容纳用户自己编写的程序。

  9. 使用Eclipse-Nios2 • 新建工程 指定Nios2处理器系统 Nios2处理器核 工程名 工程位置，建议默认 工程模板 不同的模板适用于不同类型的程序

  10. 使用Eclipse-Nios2 • 新建工程 BSP工程名和位置建议全部默认 如果对于同一个Nios2处理器系统原先建立过BSP工程，也可选用原有的。

  11. 使用Eclipse-Nios2 • 工程的结构 • 应用工程 • 自行编写的源文件 • 一些工程配置和Makefile • BSP工程 • 设备驱动（drivers）,包括头文件和源文件 • HAL，包括头文件和源文件 • 其它重要头文件和源文件 • 一些工程配置和Makefile system.h包含外设的基本信息和定义的头文件，在整个软件开发过程中非常重要

  12. 使用Eclipse-Nios2 • 工程的结构 • Eclipse-Nios2源于Linux，其工程管理与Linux中几乎一样 • 工程的文件结构基于文件系统结构。 • 几乎所有的编译过程都由Makefile文件控制，在Eclipse-Nios2中，Makefile由Eclipse-Nios2自动管理。 system.h包含外设的基本信息和定义的头文件，在整个软件开发过程中非常重要

  13. 使用Eclipse-Nios2 • 工作区中的工程 • 工程可以从工作区中删除也可从文件系统中添加至工作区。 • 在工程名上单击右键 • “Delete”可将工程从工作区中删除 • “Import”可将工程从文件系统中添加进工作区 导入时选择Nios2 software build tools project 指定文件系统位置并为导入的工程命名 删除时选择是否也从文件系统中删除

  14. 使用Eclipse-Nios2 • 编译 • 在工程名上单击右键，选择“Build Project”即可编译工程 • 工程编译时，会按照工程间的依赖关系先编译被依赖的工程 • 如Application工程依赖于BSP工程，Eclipse-Nios2会先编译BSP工程，然后编译Application工程 • 工程的编译采用增量方式 • 编译时，只编译新增或修改过的文件，而后一起连接，所以新工程初次编译需要的时间稍长 • 编译完成后应查看“Problems”消息窗口，确定编译正确或修正出现的问题 • 编译最终生成的目标文件是以工程名命名的“.elf”文件，用于下载运行和调试

  15. 使用Eclipse-Nios2 • 工程的属性和配置 • 在工程名上单击右键，“Properties”菜单项中，可配置工程的属性，如编译配置、优化程度等等 • 在BSP工程上单击右键，包含专门针对Nios2 BSP工程的菜单项“Nios II”，其中： • Generate BSP：用于重新生成BSP，在SOPC Builder中修改过SOPC系统后，需要使用此项重新生成BSP。 • BSP Editor：配置BSP的具体内容，包括： • 存储器配置，目标文件连接方式，堆栈配置 • 设备驱动和HAL的使用和配置 • 软件包的使用和配置，包括uC/OS操作系统、TCP/IP协议栈、文件系统等 • ……

  16. 使用Eclipse-Nios2 • 调试 • 配置调试 • 调试前需连接好开发板，并事先下载FPGA配置文件 • 单击工具栏中调试图标旁的下拉三角，选择Debug Configurations… • 在Debug Configurations窗口中，选中Nios II Hardware，并单击新建图标

  17. 使用Eclipse-Nios2 • 调试 • 配置调试 • 在Project标签中为新配置命名，选择欲调试的工程及对应elf文件 • 在Target Connection标签中，单击Refresh Connections，检查目标开发板的连接。（须事先连接好开发板，并配置FPGA数据）

  18. 使用Eclipse-Nios2 • 调试 • 配置调试 • “Apply”后，单击“Debug”或退出后单击工具栏上的debug图标，即可进行调试。 • 调试前会自动重新编译工程，如果工程刚刚编译过，这一步会很快，而后下载目标文件至Nios2系统的程序运行空间，并使程序运行至用户主函数后暂停，等待用户的调试命令。调试前会提示使用调试视图，一般可选用。 • 调试过程中： • F5键：单步步入，程序向前执行一步，遇到函数，进入函数 • F6键：单步跳过，程序向前执行，遇到函数，执行并跳出 • F7键：跳出函数，程序向前执行，直到从当前函数跳出 • F8键：恢复执行，程序一直向前执行，直到遇到断点或用户暂停 • 双击某一行行首设置断点，程序执行至此将暂停 • 其它功能见菜单“Run”

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