Міністерство освіти та науки України Національний університет ”Львівська політехніка” ІКТА Кафедра СКС
Лабораторна робота №5 з дисципліни «ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ПРОЕКТУВАННЯ СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ Ч.1»  Лабораторна робота №5 Тема роботи: Створення проекту засобами Quartus II та Nios II Software Build Tools for Eclipse з використанням процесорного ядра Nios II. Мета роботи: навчитися створювати апаратну та програмну частини проекту в середовищах Quartus II та Nios II Software Build Tools for Eclipse на прикладі виводу інформації на світлодіодні індикатори навчальної плати DE0. Хід роботи: Запускаємо Quartus II. Створюємо новий проект та вибираємо Tools -> Qsys.
Qsys це інструмент інтеграції процесорної системи в FPGA.
2. В основному вікні Qsys в полі пошуку ядра шукаєм ядро процесора набравши: Nios.
3. Вибравши ядро процесора відкривається вікно його налаштування:
4. Вибираємо тип процесора Nios II/s нажимаєм Finish, залишивши решту налаштувань по замовчуванню. 5. Далі для майбутньої процесорної системи вибираєм пам’ять програм для процесора. Пам’ять програм для процесора має назву: On-Chip Memory (RAM or ROM). У вікні налаштування пам’яті в полі розміру пам’яті встановлюєм розмір 20480 байт (20кбайт). Залишивши решту параметрів по замовчуванню завершуєм налаштування пам’яті натисканням кнопки Finish.
6. Наступним кроком у вікні налаштування процесора (крок 4) необхідно вказати процесору пам’ять в якій буде розміщена програма. В налаштуваннях процесора (крок 4) вибираєм в полі Reset vector i exception vector пам’ять, яку ми щойно створили:
7. Для можливості вводу/виводу даних з процесора, необхідно підключити до нашої системи інтерфейс вводу/виводу. JTAG UART - це ядро вводу/виводу для процесора яке створює логічний інтерфейс UART з комп’ютером через фізичний JTAG інтерфейс. Вставляємо ядро JTAG UART в нашу систему, залишивши всі його налаштування по замовчуванню.
8. Кожна процесорна система має мати свій ідентифікатор для визначення її в системі створення програми. Цей ідентифікатор має бути унікальним для кожної апаратної системи для того, щоб при запуску програми перевіряти, що ми запускаємо програму на потрібній апаратній платформі. Вибираємо ядро SYSTEM ID PERIPHERAL, і в полі SYSTEM ID вводимо унікальний ідентифікаційний код. Також це ядро має мати назву sysid в процесорній системі, для коректного сприймання його системою для створення програм.
9. Для того, щоб зробити можливим звернення процесорної системи до зовнішніх портів вводу/виводу на ПЛІС потрібно перенести в систему ядро портів вводу/виводу PIO. Встановлюємо розрядність порта рівною 10 і спрямованість на вихід.
10. Також необхідно надати логічні назви ядрам в системі:
11. Для уникнення конфлікту адрес в системі автоматично назначаєм адреси перефирії командою: System -> Assign Base Addresses
12. Після завершення додавання всіх необхідних ядер в систему, наша система буде мати наступний вигляд:
13. Для завершення створення системи нажимаємо кнопку Generate у вкладці Generation, після збереження файла процесорної системи почнеться процес створення системи по завершенню якого процесорна система буде готовою для вставки в проект Quartus.
14. Додаємо щойно створену процесорну систему в проект Quartus. Вибираєм Assignments -> Settings…
15. В категорії Files вибираємо файл процесорної системи нажавши кнопу «…»:
16. Шукаємо необхідний файл процесорної системи в дереві каталогів, попередньо встановивши фільтр відображення на «All files», таким чином: <папка проекту Quartus> \ <папка з назвою процесорної системи Qsys> \ synthesis \ <назва системи>.qip 17. В головний BDF файл вставляємо нашу процесорну систему:
18. Підключаємо всі входи/виходи:
19. Після завершення усіх підключень компілюємо повністю систему. Таким чином ми завершили створення апаратної частини процесорної системи, тепер для того, щоб система почала працювати для неї потрібно створити і запустити програму. 20. Запускаємо Nios II Software...