[原创]迈出 NIOS 的第一步 HelloNIOS

Altera 官方推出 NIOS 已经很久了，个人感觉 C+V 代码配合会是后面 FPGA 使用的一个主流，由 C 来完成一些对时序要求不高，对功能要求偏高的部分，比如运动控制等；由 V 来配合时序完成高时序要求的需求以及一些底层的驱动供 C 来调用，这样的设计结构感觉更加合理有效，也更加适合于一些大型工程。但是有一点不好的就是程序可移植性可能有点差，毕竟使用 Eclipse 编辑环境（我也不确定，反正个人感觉移植起来有些麻烦）。

好了，本文就开始我们的第一个例程，HelloNIOS。软件语言中经典的 HelloWorld 在这里变成了 HelloNIOS，看起来也很不错。

简介

其实，网络上有关于 NIOS 的教程已经很多了，本文在此只作为我自己的一个学习使用记录。首先，要用 NIOS，你肯定得有相匹配的硬件吧，在这里先来介绍下我自己的硬件环境。

• 硬件：开发板黑金 AX301
• 软件：QuartusII 13.0sp1，NIOS13.0sp1

最关键的因素就是这些了，开发板很普通，买了后觉得资源有些少了，不过一些简单的开发以及使用 NIOS 那还是足够了，物尽其用，搞起来。

先说下所参考的一些资料，《NIOS 的奇幻漂流》和《NIOS 那些事儿》，感觉都是很经典的资料，完全可以用作入门。

Quartus工程建立

这里和普通的硬件 Quartus 工程建立没有什么区别，在这里就不多说，简要提过。

1. 建立 Quartus 工程，分配好各部分所在文件夹（这是个人习惯，现在我一般的框架如下图）
   
   其中 ipcore 用来存放自创建的官方IP核，tcl 用于存放tcl引脚文件，verilog 用于存放个人编写的V代码。

2. 创建对应的 PLL，这里是否创建 PLL 自行决定，因为我们要用到板上资源 SDRAM，其需要 100MHz 的时钟，而我们的输入是 50MHz，所以此处需要一个 PLL。

3. 建立完PLL后，我们建立 Qsys。Qsys 就是之前版本中的 SOPC Builder，其主要就是创建一个虚拟 SOPC 出来。Tools -->> Qsys 可以打开，打开后我们可以看到如下界面。
   

4. 依次添加NIOS、SYSID、SDRAM、EPCS、JTAG、添加后进行改名连线。改名方法为选中 NAME 后按 “2” 或者 “R” 即可，我一般会将这几部分的名字全部改为大写。其中可能会有部分 Warning 或者 Error 出现，下面对一些需要注意的点进行了说明。

   • 下图为添加所有部件后的示意图
     
   • 按照一定的规则连线后，可以参考下图形式连线，下方仍然发现了部分如下Error的存在。
     
     
   • 这里就需要对NIOS核进行一定的设置，双击打来NIOS核，进行如下的设置。设置完成后就可以看到Error消失了。
     
   • 当然这时下方还会出现一些有关于地址线错误的Warning或者Error，这是由于很多部件的地址占用空间相同了，这在右侧可以看出，类似于如下截图。
     
   • 这时可以点击System->Assign Base Address进行地址线的自动分配，这里我有一个习惯就是会把EPCS模块的地址线固定为0x0，从上面连线图也可以看出。
   • 以上完成后要注意我们最后一列的中断IRQ，也要记得将他们连起来。
   • 之后点击上边标签栏中的Generation进行生成，该页面记得将以下部分勾选。
     
   • 至此，Qsys中的配置部分结束。

5. 在 Quartus 顶层中添加 PLL 和 Qsys，参考资料上多用原理图的形式进行连接，我一般是使用代码的方式进行连接，这部分就看个人喜好了。使用代码连接可移植性好些但是没有原理图形式直观。

6. 然后编译，将 SOF 下载到 FPGA 开发板中。至此，Quartus 中的所有工作完毕。

NIOS工程建立

这部分按照参考资料说明书来即可，十分简单，简写如下。

1. 选择一个空间用于存放工程，我一般放于 Qsys 的目录下
2. File -->> New -->> NIOS II Application and BSP Template
3. 选中 Quartus 下的 sopcinfo 文件，然后命名工程，一路 Next 就行
4. 工程生成后，选中左边的文件夹，右键 NIOS II -->> Generate BSP
5. 生成后，Ctrl + B 进行编译
6. 编译完成后，打开 Run-Configuation，进行下载配置，Apply，Run
7. 最后就可以等待调试框中的结果了
8. 最后放上成功的结果