嵌入式系统课程设计-基于SOPC的彩灯控制器设计.doc

湖南工程学院 课 程 设 计 课程名称 嵌入式系统课程设计 课题名称 基于SOPC的彩灯控制器设计 专 业 电子科学与技术 班 级 1102 班 学 号 2011010402 姓 名 德 指导教师 李 延 平 2014 年 12 月 08 日 湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称：嵌入式系统课程设计 题目：基于SOPC的彩灯控制器设计 专业班级： 电科1102 班 学生姓名： 学号： 指导老师：李延平 审 批： 任务书下达日期 2014年 11 月 24日 设计完成日期 2014年 12月 08日 设计内容与设计要求 设计内容： 采用SOPC技术设计一个彩灯控制器； 功能要求 配置NIOS II软核系统； 在基于Eclipse的Nios 集成开发环境 (IDE） 目 录 1 设计思路 1 2 系统框图 1 3 NiosII软核配置 1 4 原理图设计 3 5 软件设计 3 5.1 工程创建 3 5.2 程序设计 4 5.3 控制流程图 4 5.4 软件调试 5 6 实物演示 5 7 结束语 6 8 参考文献 6 9 附 录 8 1 设计思路 完整的基于Nios的SOPC系统是一个软硬件复合的系统，在开发时可以分为硬件和软件两个部分。本设计通过QuartusII软件内置的SOPC Builder定制一个基于NIOS II软核的SOPC系统，加入必要的存储器及IO，然后编写动态扫描程序对PIO进行操作来完成彩灯动态显示的功能。本系统的软件设计在基于Eclipse的Nios Ⅱ 集成开发环境 (IDE）上进行开发，编写彩灯控制器程序，实现8个LED多种样式亮灭的变换。 2 系统框图 图1 基于NiosII 软核的SOPC彩灯控制系统框图 3 NiosII软核配置 按照彩灯控制系统框图用SOPC Builder 定制Nios II 系统。本系统包含“CPU、onchip_ROM、onchip_RAM、LED_PIO、CONTROL”。添加NiosII CPU Core 。Nios II 有三种标准:经济型、标准型、全功能型。这里选择经济型。分别添加片内RAM、片内ROM“。添加IO 口,8 位输出,对应开发板上8 个LED；1位输入，对应开发板上的按键。8位输出端口及1位输入端口分别添加到系统中,分别该名称位“LED_PIO”、“CONTROL”（软件开发编程时要与这里模块组件名称一致）。 图2 添加所需的组件 系统NiosII 所需组件添加完毕,自动分配基地址和中断,生成NiosII.sopcinfo文件。 图 3 自动生成NiosII核成功 图4 生成NiosII软核元件符号 4 原理图设计 由生成的NiosII软核作为主部件，加入时钟输入和复位键和控制键输入，再加上8位的输出（连接8个LED）构成彩灯控制系统的原理图。 图5 总原理图 5 软件设计 5.1 工程创建 通过“Nios II Softeare Build Tools for Eclipse”进行彩灯控制系统的软件设计。新建一个“Nios II Application and BSP from Template”工程，选择刚刚生成Nois文件“NiosII.sopcinfo”，即可连接到CPU。Project template选择“Hello World”模板。 图6 基于Eclipse的Nios Ⅱ工程创建 5.2 程序设计 程序中数据结构定义是与Nois软核定制的组件名一致的。彩灯输出对应PIO组件的“LED_PIO”，连接开发板的led；输入控制对应PIO组件的“CONTROL”，连接开发板上的按键。程序代码见附录。 5.3 控制流程图 图7 彩灯控制流程图 5.4 软件调试 通过Eclipse自带的调试工具对程序设置断点进行调试。 图8 调试程序 6 实物演示 图9 奇偶数位灯间隔亮灭 图10彩灯左移与右移 7 结束语 通过两周的课程设计对SOPC系统有了更进一步的理解，并了解其设计过程，初步掌握了通过SOPC Build对基于NIOS II软核的SOPC系统的定制。采用SOPC技术设计并实现的芯片是面向特定用户的芯片,它能最大程度满足嵌入式系统的要求,减少了产品设计复杂性和开发成本,缩短了产品开发的时间。因此,SOPC 技术及应