פרוייקט Nios II מצגת אמצע

1. פרוייקטNios IIמצגת אמצע מעבדה למערכות ספרתיות מהירות אורך הפרויקט: דו סמסטריאלי מציגים : דן שלי : 040951337 אלי אוצ'קובסקי : 309417590 מנחה: אינה ריבקין

2. מטרת על: • פיתוח ניסוי לימודי בנושא: System On Programable Chip == SOPC מבוסס על מעבד Nios II של חברת Altera על גבי כרטיס DE2.

3. מטרות הפרוייקט • חלק א' : • הכרת סביבת העבודה + עבודה עם כרטיס (NIOS)DE2 • הכרת ופיתוח ממשקי הכרטיס השונים: • ימומשו: • NIOS2, Custom Instruction • סיגנל אנלוגי בעזרת כניסות\יציאות קול. • VGA. • מקלדת. • UART. • User Peripherals. • Memory & DMA. • Master Target over Avalon BUS. • Interrupts • בניית מערכת בסיסית, המבוססת על מעבד Nios II, המשתמשת בממשקים השונים.

4. תאור סכמטי של המערכת הכוללת NIOS II Processor Custom Instruction (Bus Master) Arbiter Avalon BUS DMA DMA User Peripheral Audio Keyboard VGA UART MEMORY

5. VGA • חיבור VGA מתבצע דרך בקר ADV7123 שתפקידו בעיקר העברת סיגנלי צבע (R,G,B) מדיגיטלי לאנלוגי. • תומך ברזולוציה עד 1600 x 1200 pixels בתדר 100MHz. • אנו נעבוד ברזולוציה מינימאלית 680 x 480 בתדר 60Hz.

6. AUDIO • כרטיס ה DE2 משתמש בבקר: Wolfson WM8731 audio CODEC יש לו 2 כניסות : Mic ו Line-in, ויציאה אחת: Line-out. • הרכיב דוגם ומבצע פעולות A\D וגם D\A. • ניתן להפעיל את הרכיב בצורת Slave או Master יחסית לרכיב ה DSP שנתכנן. • קצב הדגימה האפשרי נמצא בטווח: • 8-96[kHz].

7. KEYBOARD • זהו חיבור סטנדרטי עכבר\מקלדת(PS2) • קיימים 2 סיגנלים שמגיעים ישירות מה FPGA • סיגנל CKL • סיגנל DATA

8. תאור סכמטי של המערכת שבנינו NIOS II Processor GCD - Custom Instruction (Bus Master) Arbiter Avalon BUS NOT32 - User Peripheral UART (Slave)

9. Custom Instructions • לצורך הדגמה, מימשנו אלגוריתם GCD בחומרה

10. User Peripherals • בדוגמא שבנינו, יצרנו יחידה בסיסית שמבצעת פעולת NOT ל 32 סיביות.

11. מטרות שהושגו ממצגת אפיון • הכרת סביבת הפיתוח – Quartus, SOPC Builder, Nios IDE, VHDL. • פיתוח User Peripherals ו Custom Instruction בסיסי - הכרה עם הסיגנלים השונים ותפקידיהם, שילוב לתוך מערכת ה Nios.

12. Custom Instructions vs User Peripherals • עבור Custom Instruction המעבד מחכה לסיום הפקודה (מלבד יציאה לפסיקה) לפני שממשיך בעבודתו, ולכן פקודות אלו צריכות להיות קצרות יחסית, כדי לא "לתקוע" את המערכת. לעומת זאת, ב User peripheral המעבד חופשי לבצע פעולות אחרות (לאחר שסיפק את הנתונים ליחידה) ולכן פעולות אלו יכולות להיות ארוכות.

13. Custom Instructions vs User Peripherals • ביצוע פעולת CI מהיר יותר מאשר פניה ל UP כיוון של-CI גישה ישירה לנתוני המעבד (רגיסטרים) וכן הוא נמצא כחלק מהמעבד, ולא צריך לעבור דרך ה BUS כדי לשלוח ולקבל נתונים.

14. פרוט העבודה לחלק א': • הכרה עם סביבת הפיתוח  • הכרה עם Custom Instructions  • הכרה עם User Peripherals  • Debugging בעזרת Nios IDE בחומרה  ותוכנה.

15. פרוט העבודה לחלק א' (המשך): • תכן יחידת User Peripherals מסוג master עם יחידות ששולחות interrupts • תכן יחידת User Peripherals כשיש לה יחידת DMA. • תכן בקר מקלדת. • תכן של מסך בסיסי VGA. • תכן של עיבוד קול.

16. לוח זמנים עד סוף הסמסטר: • 28.1-13.2- User Peripherals מסוג master עם interrupts • 13.2-10.3 תקופת בחינות • 10.3-17.3- חיבור יחידות לזיכרון ע"י ערוץ DMA+ממשק מקלדת • 17.3-24.3 הגדרות ממשק בסיסיות למסך VGA • 24.3-7.4- עבודה על ממשק הקול ויצירת מערכת בוחן המדגימה את השימוש ברכיבים.

17. חלק ב' : • שימוש ברכיבים והמערכת שפיתחנו כדי ליצור ניסוי לימודי בנושא דגימה עיבוד ושחזור של קול.