Qsys與uC/OS學(xué)習(xí)筆記1：與Qsys的第一次親密接觸

  從Quartus II 11.0開(kāi)始，喜新厭舊的Altera就不厭其煩的炒作SOPC Builder的替代者Qsys。記得去年參加他們的研討會(huì)時(shí)就已經(jīng)搬上臺(tái)面，版本12以后更是完全摒棄了SOPC Buider，如今12.0sp2都已經(jīng)release了，如果再不加緊找個(gè)理由上Qsys練練手，咱可就要OUT了。

         正好近期對(duì)uC/OS非常感興趣，苦于手上沒(méi)有一款比較高端的板子用于實(shí)踐。于是通過(guò)層層關(guān)系最終在Altera的大學(xué)計(jì)劃經(jīng)理John處討得一套TerasIC的DE2-115，板載EP4CE115F29C7N器件，豐富的片上資源和外設(shè)足以應(yīng)付各種功能需求。上個(gè)圖，讓各位看官也垂涎三尺。

圖1

         廢話就此打住，后面要上點(diǎn)有營(yíng)養(yǎng)的文字。話說(shuō)特權(quán)同學(xué)也是第一次接觸Qsys，雖然這兩天抽空惡補(bǔ)了一下Qsys的各種pdf，但畢竟學(xué)海無(wú)涯苦作舟，咱也就多懂了點(diǎn)皮毛，提前班門(mén)弄斧一下，只是實(shí)實(shí)在在的把自己知道的、明白的、領(lǐng)會(huì)的一一道來(lái)，其間肯定有疏漏和不妥之處，甚至也會(huì)帶些疑問(wèn)而來(lái)，還請(qǐng)高手不吝惜鍵盤(pán)跟帖指點(diǎn)。

         第一步當(dāng)然是新建工程，這等小兒科步驟不詳究，直接步入主題。如圖2所示，兩種方式均可打開(kāi)Qsys。

圖2

         進(jìn)入Qsys后，如圖3所示，界面窗口的布局內(nèi)容多少還有些似曾相識(shí)，畢竟還是SOPC Builder一脈相承的，一個(gè)最大的變化是Qsys tabs的選項(xiàng)要比SOPC Buider多得多，Qsys的更多系統(tǒng)個(gè)性化編輯和設(shè)置也都得益于此了。

圖3

         初次打開(kāi)Qsys，System Content中默認(rèn)已經(jīng)添加了一個(gè)孤零零的CLOCK組件，其他啥也沒(méi)有，光桿司令只是個(gè)擺設(shè)，啥活干不了。于是乎，咱在Component Library中各種查找，添加了幾個(gè)常用組件，如NIOS II處理器、JTAG UART、定時(shí)器TIMER、8bit輸出PIO、system ID和200KB的片內(nèi)RAM。如圖4所示，這些常用的組件各就各位，基本就可以搭建起一個(gè)最小嵌入式系統(tǒng)了，至少是可以寫(xiě)代碼在線運(yùn)行程序的。

圖4

         不過(guò)，圖4咱可就有點(diǎn)看不懂了，SOPC Builder可不是這樣，Connections應(yīng)該是完全在添加組件過(guò)程中自動(dòng)互聯(lián)上才對(duì)的，而Qsys則一片空白，貌似啥都不連接，別說(shuō)，還真這么回事。那么就這么著把，絕對(duì)不可以，人家系統(tǒng)肯定罷工。怎么辦？自己動(dòng)手，豐衣足食！找了相關(guān)資料，都說(shuō)Qsys可以很智能的進(jìn)行組件的互聯(lián)，愣是沒(méi)找到一個(gè)“智能按鍵”讓他們自動(dòng)互聯(lián)，看來(lái)Altera把這項(xiàng)考驗(yàn)真水平的活都下放給最智能的人腦來(lái)干了，能不智能嗎？哈哈，好了，還好特權(quán)同學(xué)底子不差，雖然以前都讓SOPC Buider自動(dòng)連接從不人工干預(yù)，但是實(shí)際接口都是牢記于心的，三下五除二便連接成功。如圖5所示，看到小圓圈并點(diǎn)擊后空心、實(shí)心就會(huì)變化，實(shí)心代表連接上了。這連接的活可好玩了，一點(diǎn)不比那些年不知道禍害了多少有志青年的“連連看”差多少，那比得是速度，咱比的是準(zhǔn)確；那玩玩消磨時(shí)間，咱點(diǎn)點(diǎn)還能長(zhǎng)知識(shí)呢。系統(tǒng)的連接其實(shí)也非常簡(jiǎn)單，我們的時(shí)鐘clk和復(fù)位reset都沒(méi)有做太復(fù)雜，都是clk_0組件輸出，所以所有的組件都和clk_0的時(shí)鐘復(fù)位連接上就對(duì)了；CPU的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和代碼存儲(chǔ)器都必須由片內(nèi)RAM來(lái)?yè)?dān)當(dāng)，所以nios2_qsys的data_master和instruction_master均與代表onchip_mem的從機(jī)總線s1連接上。而其他作為總線slave的外設(shè)均連接到nios2_qsys的data_master上即可。

圖5[!--empirenews.page--]

         另外，要說(shuō)明的是作為系統(tǒng)與外部連接的接口不像SOPC Buider一樣直接引出了，需要設(shè)計(jì)者特別設(shè)置一下。如圖6所示，選擇Export列的屬性為*_external connection，然后該接口前面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)export的圖標(biāo)。

圖6

         接著我們還要雙擊打開(kāi)nios2_qsys組件，將其Reset Vector和Exception Vector均設(shè)為onchip_mem。如圖7所示。

圖7

就此，一個(gè)漂亮的測(cè)試系統(tǒng)搭建完畢，后面的事情就是分配地址、中斷優(yōu)先級(jí)等，這個(gè)可以如同SOPC Builder一樣使用菜單欄上的自動(dòng)分別選項(xiàng)一鍵分配。特權(quán)同學(xué)就常常這么干，咱對(duì)地址還真沒(méi)講究，中斷優(yōu)先級(jí)有時(shí)還可以根據(jù)需要調(diào)整一下。

         前面提到了Qsys tabs是一大特色，這里不一一細(xì)說(shuō)，偷懶貼幾張圖。大家自己使用的時(shí)候可以慢慢體味。如圖8，Address Map對(duì)地址的管理一目了然，而且對(duì)于不同的Master可以有不同的地址空間映射。

圖8

         如圖9所示，System Inspector中羅列所有的信號(hào)接口以及相關(guān)屬性參數(shù)，甚至可以在此處進(jìn)行修改。

圖9

         如圖10所示，HDL Example中直接給出了當(dāng)前系統(tǒng)的例化模板，直接復(fù)制到工程頂層模塊后進(jìn)行修改即可，這比之前專門(mén)要到工程目錄下找相關(guān)文件查看要方便得多。

圖10

         最后，如圖11所示，Generation里可以選擇系統(tǒng)仿真、綜合以及各種輸出的相關(guān)設(shè)置，最后點(diǎn)擊右下角的Generate即可啟動(dòng)當(dāng)前系統(tǒng)的生成。大家可別忘了在Output Directory中設(shè)置后系統(tǒng)輸出路徑。

圖11

         特權(quán)同學(xué)在該系統(tǒng)下跑了個(gè)軟件模板工程Binary Counter，一切正常。