電子科學與技術專業實驗室畢業實習報告-資料下載頁

　　

【正文】 e ENABLE_INIT_DONE_OUTPUT ONset_location_assignment PIN_16 to CLKset_location_assignment PIN_97 to LED\[0\]set_location_assignment PIN_94 to LED\[1\]set_location_assignment PIN_91 to LED\[2\]set_location_assignment PIN_84 to LED\[3\]set_location_assignment PIN_82 to LED\[4\]set_location_assignment PIN_78 to LED\[5\]set_location_assignment PIN_76 to LED\[6\]set_location_assignment PIN_74 to LED\[7\]比較簡單的代碼，簡單的講解一下，第一行和第二行是注釋，第四行的意思是設置不用的引腳為三態輸入（這個前面其實我們已經做過了），第五行的意思是打開INIT_DONE輸出。后面的幾行分別是鎖定CLK和8個LED的引腳。保存這個文檔（），軟件會自動把你加到項目里面，然后點ToolsTCL Scripts…，出現下面這個界面： 選中你剛才建好的Tcl文件，點擊Run。這個時候你可以在Quartus II軟件下方的Message框里面看到這么一個信息：Info: Successfully loaded and ran Tcl Script File F:\VerilogHDL Exp\exp3\。你也可以確認一下是否正確分配了，分配的情況如下圖：仿真波形圖3. NiosII系統的應用（一）設計原理基于PC的臺式機應用或運行在Nios處理器中的嵌入式應用運行，它從TIFF格式文件中讀取數據進行處理。這種測試用標準桌面調試工具和CoDeveloper Application Monitor進行設置和運行。在這種方式下，算法結果可以在進入下一階段和編譯至目標FPGA平臺之前進行驗證。Altera Nios開發包包括所有編譯和綜合硬件和軟件應用至FPGA目標所需的硬件和軟件（包括自動生成的表示硬件過程的HDL源文件和表示軟件過程的C源代碼）。Altera提供的軟件結合Impulse CoDeveloper，為我們提供了從C語言編譯和執行測試應用所需的一切。NiosII IDE提供了Flash Programmer工具來對目標板上遵循通用Flash接口(Common Flash Interface，簡稱CFI)，規范的Flash及EPCS配置器件進行編程。IDE的FlashProgrammer通過使用Altera的下載電纜能夠方便地對目標板上連接在FPGA上的Flash及串行配置器件EPCS進行編程。NiosII的IDE Flash Programmer采用兩步驟將數據寫入Flash中。第一步，用一個Altera提供的特殊Flash編程設計(Flash Programmer Design)對FPGA進行配置；第二步，IDEFlash Programmer將要編程到Flash中的文件內容傳送到在FPGA上運行的Flash編程設計，然后Flash編程設計將接收到的數據編寫到Flash中。編譯為硬件（二）設計方案Flash編程設計實際就是一個由SoPC Builder系統生成的最小FPGA設計。Flash編程設計是IDE Flash Programmer的關鍵組成部分。不同的目標板往往使用不同的Flash器件，并且Flash與FPGA的引腳連接以及FPGA的型號也不相同。因此，每個Flash編程設計都是與具體的目標板相聯系的，不能用于其他的目標板。如果使用自己的目標板，那么設計者必須創建該目標板的Flash編程設計。Altem公司的Nios開發板都提供了相應的Flash編程設計，可以在NiosII開發套件安裝目錄的、ipnios2_ip文件夾中找到我們第一步是為圖像濾波器本身生成硬件。為了達到這一目的，我們從CoDeveloper工具中選用Altera Nios Platform Support Package，處理相關的Impulse C源文件。這將產生大約1200行的RTL和相關的硬件/軟件接口源文件。接下來，用Altera Quartus工具建立新的項目，生成包括必要外設的Nios處理器核（用Altera的SOPC Builder）。CoDeveloper的輸出軟件和輸出硬件功能將從CoDeveloper輸出生成的硬件和軟件文件給新創建的Quartus項目。使用Altera的框圖工具，我們通過Avalon片內總線將生成的硬件過程和Nios處理器相連。包括Nios處理器和生成硬件的整個系統用Altera Quartus綜合。應用的軟件部分（主要由測試生成器和客戶功能組成，包括組函數）也導入Quartus項目，用所包含的Nios編譯器編譯。最后，用Altera工具生成bit文件，通過提供的并口電纜下載到平臺上。在這個平臺按預期要求上電和運行。硬件配置: NIOSII/E的CPU、RAM、ROM、PIO。其中將PIO設為輸出端口，并更名為：LED。軟件程序：i nclude i nclude i nclude int main (void) __attribute__ ((weak, alias (alt_main)))。int alt_main (void){　 alt_u8 led = 0x2。 　alt_u8 dir = 0。 　volatile int i。 while (1) 　{ 　　if (led amp。 0x81) 　　　{ 　　　　dir = (dir ^ 0x1)。 　 } 　　 if (dir) 　　　{ 　　　　 led = led 1。 　　　} 　　else 　　　{ 　　　　 led = led 1。 　　　} IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_BASE, led)。 i = 0。 while (i100000) i++。 } return 0。}其中IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_BASE, led)。語句中的LED_BASE,用剛才在SOPC系統里所給定的IO口名稱LED。然后對系統進行編譯，編譯完成后，利用Quartus ，然后將下載線跳到JTAG模式，在NIOSII IDE里選擇RunRun As1 Nios II Hardware進行在硬件上調試。這時在信息窗口中出現以下內容：Downloaded 1KB in Verifying 00000020 ( 0%)Verified OK Leaving target processor paused這表明NIOSII程序正在運行當中，可以硬件開發板上看到LED流水燈的效果。七、實習總結短暫的畢業實習很快就過去了，通過這十幾天的實習，我得到了很大的收獲，這些都是平時在課堂理論學習中無法學到的，我主要的收獲有以下幾點：(1) 在將基礎知識學習階段首先，我們了解到隨著集成電路工藝技術的不斷發展和集成度的提高，嵌入式系統由板級向芯片級過渡，形成一種新的設計方法一片上系統(System on Chip，簡稱SoC)。SoC從整個系統的角度出發，把處理機制、模型算法、芯片結構、各層次電路，直至器件的實際電路緊密連接起來，在單個(少數幾個)芯片上實現整個系統的功能。同時隨著現場可編程邏輯陣列(FPGA)技術的日益成熟，將PLD與嵌入式處理器IP軟核相結合，形成基于可編程片上系統(System on Programmable Chip，簡稱 SOPC)的SoC解決方案。SoPC是Altera公司提出的一種靈活、高效的SoC解決方案。它將處理器、存儲器、I/O口、LVDS、CDR等系統設計需要的功能模塊集成到一個可編程器件上，構成一種特殊的可編程片上嵌入式系統。一方面，它是可編程片上系統，即由單個芯片完成整個系統的主要功能，并具備軟硬件系統可編程的能力；另一方面，它內嵌處理器IP核，具有靈活的設計方式，用戶可根據需要隨意配置、構建、裁剪處理器IP核。目前最具有代表性的IP軟核嵌入式處理器是Altera的NiosII軟核。NiosII嵌入式CPU是一種專門為SoPC設計應用而優化的CPU軟核。其次，我們在進一步學習中還得到以下收獲：1．掌握了幾種基本的集成電路設計軟件工具的使用，器件的連接方法，編程語言程序的規范；2．了解了一般簡單仿真和綜合程序的使用方法，掌握了一般51系列單片機IP核的原理及在FPGA操作平臺下的操作技巧和編寫代碼的注意事項； 3．熟悉了整個集成電路制造，IC產業流程； 4．本次實習大大增強了我們的團隊合作精神，培養了我們可俯瞰苦難、學習新知識的能力和細心嚴謹的作風。 其中，在基于NiosII的SoPC嵌入式系統中，幾乎所有的應用設計都需要使用Flash來保存在NiosII中運行的程序代碼、非易失性數據和FPGA的配置數據。因此Flash編程便成為在調試完SoPC系統后的重要工作。要對Flash編程，首先要保證在SoPC Builder中Target選項區域的Board下拉列表框中選擇用戶使用的目標板F1ash編程設計。(2) 在實際操作使用平臺完成設計任務這短暫的時間中，使我從理論到實踐上的一個飛躍，這次軟件實習，使我深刻地理解了實踐的重要性，理論無論多么熟悉，但是缺乏了實踐的理論是行不通的，現在終于明白了“讀萬卷書，行萬里路”這句話的含義。本次實習的目的是使我們對FPGA平臺，QUARTUS2設計軟件， NIOS2軟核，MATLAB軟件，集成電路設計方法等有一定的理論和實踐基礎，了解一些初步的線路原理以及通過線路圖安裝、調試、下載和仿真的方法；對大規模集成電路設計技術等方面的專業知識做初步的理解；培養和鍛煉我們的實際動手能力，使我們的理論知識與實踐充分地結合，作到不僅具有專業知識，而且還具有較強的實踐動手能力，能分析問題和解決問題的高素質人才。 以前很多都是書本上的理論知識,從考試到學習，都是圍繞書本的理論知識展開的，而很少會關心我們自己的實際動手能力，這一次的實習，讓我們自己去發現問題，去想問題，去如何解決這個問題去親手操作，實踐，這個過程使得我覺得自己完成了一次質的飛躍，我更加明白了，其實我的專業之路還是很漫長的，還有著很多很多的東西我沒有接觸過，一山還有一山高的道理，現在才真切的體會到。開始的時候，老師對各個工具軟件和平臺的基本指令進行介紹，我還以為這次實習非常簡單，直至自己動手時才發現，看時容易作時難，人不能輕視任何事。編寫每一條指令，都得對機器，對工作，對人負責。這也培養了我們的責任感。 (3)本次畢業實習的目的是：掌握數字系統的設計方法，實現VGA顯示控制電路。掌握偏上系統軟硬件的協同設計過程。通過高級編程語言或匯編語言實現基本并口讀寫操作，在第三方單片機IP核在FPGA上實現流水燈控制。理解各種存儲器件的控制方法，通過閱讀存儲器的數據手冊能夠在FGPA芯片上架設控制端口并配置相關參數。掌握基本MATLAB程序設計方法，為數字系統的算法分析打下良好的基礎。實習的時候的確覺得很累，而且從理論到實踐的這個過程并不想想象的那樣簡單，從開始就不斷地遇到問題和困難，但是這樣更鍛煉了自己的思維，如何去把理論和實踐結合，許多事情經過了自己去想，有思考，有實踐，就會有收獲，收獲就意味著我的集成電路設計技術有了提高。自己的動手能力在實習中得到很大的鍛煉。實踐出真知，縱觀古今，所有發明創造無一不是在實踐中得到檢驗的。沒有足夠的動手能力，就奢談在未來的科研尤其是實驗研究中有所成就。在實習中，我鍛煉了自己動手技巧，提高了自己解決問題的能力。(4) 這段時間，我學到了很多東西，不僅有學習方面的，更學到了很多做人的道理，對我來說受益非淺。做為一個剛踏入社會的年輕人來說，什么都不懂，沒有任何社會經驗。不過，在領導和指導老師的幫助下，我很快融入了這個新的環境，這對我今后踏入新的工作崗位是非常有益的。除此以外，我還學會了如何更好地與別人溝通，如何更好地去陳述自己的觀點，如何說服別人認同自己的觀點。相信這些寶貴的經驗會成為我今后成功的最重要的基石。實習是每一個大學畢業生必須擁有的一段經歷，它使我們在實踐中了解社會，讓我們學到了很多在課堂上根本就學不到的知識，也打開了視野，增長了見識，為我們以后更好地服務社會打下了堅實的基礎。最后，感謝在實習過程中所有幫助過我的老師和同學。特別感謝為組織我們這次畢業實習，一直辛苦工作的程鴻亮、高云霞和樊小紅老師。自 評在本次實習中，我們通過老師的講解和自己動手編寫程序來了解和熟悉FPGA平臺的功能和操作，在整個過程中我對于自己的表現基本滿意。在核心環節上，我對于硬件接口連接上存在不少疏漏和不足的，我花了較長的時間來掌握PIN口定義和連接，而在程序編寫部分則比較順利。這反映了我們在平時的學習中，多注重理論部分的強化，而忽視了實際操作和聯系的重要性。通過這次實習，能夠充分認識到自己在這方面的不做，同時也明確了以后自我學習中需要重點加強的部分。在實習的前期基礎知識和軟件培訓課程中，因為急于開始動手操作，以致部分內容沒有很好的理解，掌握的不夠扎實，在之后的實踐中也證明了這一點，因此，本次實習也使我明白了不可以輕易地跳躍性學習，要按照要求，一步一步，踏踏實實的學習。