重庆大学超大规模集成电路实验报告.docx

重庆大学研究生专业实验教学实验报告书重庆大学研究生院制实验课程名称: 超大规模集成电路设计与应用实验指导教师: 学院: 通信工程学院专业及类别: 信号与信息处理(学术) 学号: 姓名: 实验日期: 成绩: 一、实验目的掌握现代电子系统设计中的具体实现方法和重要的设计工具。重点是在如何利用大规模集成电路进行系统级设计的方法上,对可编程器件发展的最新动态有所了解。实验基本要求如下: Quartus II的使用方法、 Quartus II环境中的使用技巧; 2 .应用 Quartus IISOPC 开发工具 SOPC Builder 进行基于 FPGA 的嵌入式系统的硬件设计; 3 .应用 Quartus II 的软件开发工具 Nios IIIDE 进行基于 FPGA 的嵌入式系统的软件设计; C语言完成电子钟的程序的设计。 NiosII IDE 环境下进行软件仿真调试的方法。 Nios 开发板硬件上进行软件调试的方法。二、实验仪器设备 Quartus II和Nios IIIDE 软件的 PC机 下载线 开发板,其中 DE2 开发板如图 1所示。图1 DE2 开发板三、实验原理 1、 Nios II软硬件开发流程图2 Nios II软硬件开发流程图 2、电子钟程序流程图图3电子钟程序流程图⑦成功的 Nios 系统模块系统符合设计要求? ④生成定制的加速硬件⑥将硬件程序下载到开发板上 S⑤将软件下载到开发板上 S②开始 C/C++程序开发 S③开发定制硬件的驱动和程序 S④以定制的硬件平台为目标进行编译连接③由IDE 根据硬件系统生成 HAL ⑤用Quartus II 软件配置器件、分配引脚并编译硬件②用SOPC Builder 定义Nios II 处理器系统硬件开发软件开发①初期工作分析系统需求(性能及要完成的功能); 定义 Nios II 处理器子系统标准系统组元件 UART PIO DMA 用户定义的元件,定制的外围设备和处理器指令定制外围器件的驱动和程序开发系统内核软件库 NoYes No ... 是否计时检测按键及按键响应是否结束开始计时开始主循环初始化液晶初始化变量开始四、实验内容 Builder 基础实验实验通过 SOPC Builder 构建一 SOPC 系统,如图 4所示,系统中包含 Nios II CPU 、定时器、 Flash 、sram 接口、 sdram 接口、 JTAG 串口、 LCD 、Button 、七段显示( 8位)外围设备。图4SOPC Builder 构建的 SOPC 系统 2. NiosII 基础实验 1. 搭建好 SOPC 系统之后,点击 generate 生成顶层模块, 将构建的顶层模块添加到 Quartus II顶层图中。然后完成各功能模块的连接,如图 5所示, 图5自定义 SOPC 总图完成管脚分配,如图 6所示。将创建的 SOPC 系统在 QuartusII 下编译、综合, 文件下载到 DE2 板的 FPGA 中,构建好嵌入式系统的硬件部分。图6管脚分配图 3、在 NiosII 的 IDE 集成开发环境下完成简单 C程序“ Hello World ”的运行与调试, 包括指令集仿