NIOSII开发总结

1.这个错误是由什么引起？提示LED_ PIO_BASE没有声明 

　　答：这是因为名字不一致引起的比如，在生成SOPC系统时，双击PIO(Parallel I/O)(在Avalon Modules -> Other 下），为系统添加输出接口,你没有把该组件改名成LED_PIO,而是保留了原始的名字：PIO_0；但你又通过 IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_PIO_BASE, led);来向该组件写入数据，就会导致上述错误。解决办法：1.可以修改sopc系统，为该PIO改名为LED_PIO ;2.在hello_led.c的前面给LED_PIO_BASE赋值，如#define LED_PIO_BASE 0x00001800，后面的这个地址要与SOPC中的地址对应.

2. 怎样在NIOSII中操作PIO，提供一种参考方法。

　　答：hello_led.c是这样写IO口的：

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_PIO_BASE, led);

首先在altera_avalon_pio_regs.h找到定义

＃i nclude

#define IORD_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(base) IORD(base, 0)

#define IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(base, data) IOWR(base, 0, data)

因此在NIOSII中可以调用＃i nclude库函数IORD/IOWR来操作PIO。

在smallsoftwarehello_led_0_syslibDebugsystem_des cription下的system.h

中,有以下内容:

#define LED_PIO_TYPE "altera_avalon_pio"

#define LED_PIO_BASE 0x00004000

其中LED_PIO_BASE（IO寄存器地址？）为0x00004000同SOPCBuilder中设置一致!

(其实在SopcBuilder中有关NiosII的配置,就是通过system.h来传送给IDE的!)

最后用IOWR(0x00004000, 0, led);替代

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_PIO_BASE, led);编译,下载到开发板上,运行成功!

3.出错信息如下:

Linking hello_world_0.elf...

/cygdrive/e/DE2Project_restored/software/hello_world_0_syslib/Debug/libhello_world_0_syslib.a(alt_main.o)(.text+0x60): In function `alt_main':

/cygdrive/c/altera/72/nios2eds/components/altera_hal/HAL/src/alt_main.c:163: undefined reference to `main'

collect2: ld returned 1 exit status

make: *** [hello_world_0.elf] Error 1

Build completed in 1.953 seconds

    答:将主函数名字写错了.

应该写成int main(void),结果写成了 int mian()

悲剧!!!!!!

4.IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA怎么使用?

    答:IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA是一个宏定义，其位置在altera_avalon_pio_regs.h中，另外还要参考io.h头文件。NiosII IDE为了避开NiosII的Cache以及简化IO端口操作程序的编写，定义了两类基本的宏(以IOWR_开头的为写PIO操作，以IORD_开头的为读PIO操作)，其效果与使用指针的效果不完全一样。 

LED_PIO_BASE是在system.h中定义的一个宏，是LED_PIO端口的基地址。 

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_PIO_BASE,led)的含义就是往LED_PIO端口的数据输出寄存器写入led， 

具体可以参考 Altera_embeded_peripherals 一文，这里讲解了一个PIO端口包含了那些寄存器。参考NiosII_software_developer's_handbook 进行驱动设计。这两个文件可以在Altera的官方网站上下载。

5.头文件及数据类型

在这里先简单介绍一下各头文件的作用，，这个头文件包含了标准输入、输出、错误函数库；"system.h"，这个文件描述了每个设备并给出了以下一些详细信息：设备

的硬件配置、基地址、中断优先级、设备的符号名称，用户不需要编辑system.h 文件，此文件由HAL 系统库自动生成，其内容取决于硬件配置和用户在IDE 中设置的系统库属性；“altera_avalon_pio_regs.h ” 这个文件是通用I/O 口与高层软件之间的接口.IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_PIO_BASE, led)这个函数就是在此文件中定义的，此函数的功能为将数值（led）赋给LED_PIO_BASE 为基地址的用户自定义的I/O 口上，也就是将led 这个值赋给我们硬件中LED 灯所接的FPGA 管脚上；“alt_types.h”头文件定义了数据类型，如下表所示

类型 说明

alt_8    有符号8 位整数

alt_u8   无符号8 位整数

alt_16   有符号16 位整数

alt_u16  无符号16 位整数

alt_32   有符号32 位整数

alt_u32 无符号32 位整数

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(BUTTON_PIO_BASE,0xf);

IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(BUTTON_PIO_BASE,0x0);

IORD_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(BUTTON_PIO_BASE)；

alt_irq_register(BUTTON_PIO_IRQ,edge_capture_ptr,handle_button_interrupts)

在文件"altera_avalon_pio_regs.h"中有如下定义

#define IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(base,data)IOWR(base,2,data)

#define IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(base,data)IOWR(base,3,data)

#define IORD_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(base)IORD(base,3)

第一个函数是使能中断函数，是按位来势能的，比如0xf表示四位全部使能，而0x7表示使能

低3位中断；



第二个函数是设置边沿捕获寄存器函数，用来重新设定寄存器的值；一般在读取之后会重新设定为0；

第三个函数是读取边沿捕获寄存器函数，用来读取寄存器的值；

下面是alt_irq_register函数的原形，此函数用来声明ISR，在软使用IRS之前一定要先声明；

extern int alt_irq_register(alt_u32 id,

void*context,

void(*irq_handler)(void*,alt_u32));

一般在开发按键中断程序时，handle_button_interrupts（）和init_button_pio()这两个函

数直接使用，不用再编辑。

6.关于alarm——使用系统时钟服务

在操作系统中，alarm是一个常用的概念，比如当一个进程需要等待某个事件又不想永远等待下去时，该进程会设置一个超时值（timeout）。当这个值到达时，操作系统会向进程发送一个alarm（警告信号），提醒进程不要再等待。在NIOS II中alarm也可以同样理解为是打断正在执行的流程，提醒系统不要等待的信号。

使用HAL提供的系统时钟服务大概分为3个步骤：

1. 调用alt_alarm_start()开启系统时钟服务，该函数位于：NIOS安装盘：\altera\kits\nios2\components\altera_hal\HAL\src文件夹下的alt_alarm_start.c中。

2. 按照格式要求编写回调函数。该回调函数将实现用户功能

3. 调用alt_alarm_stop()关闭系统时钟服务，该函数位于：NIOS安装盘：\altera\kits\nios2\components\altera_hal\HAL\src文件夹下的alt_tick.c中。

通过接口函数访问定时器对象中的变量。为达到隐藏信息的目的，Altera公司提供了一个接口函数alt_ticks_per_second()供用户获得一个设定alarm服务周期为1s的变量值。

（4）系统时钟服务API函数分析

1.开启系统时钟服务函数：alt_alarm_start()

函数原型：int alt_alarm_start(alt_alarm* alarm,alt_u32 nicks,alt_u32(*callback) (void* context),void* context)

函数功能：启动系统时钟服务。

输入函数：alarm——一个指向alt_alarm结构体型的指针变量，用户需要为每个系统时钟服务创建一个alt_alarm类型变量。系统由该变量对系统时钟进行维护。例如，用户需要两个系统时钟服务，则需定义alt_alarm alarm_1和alarm_2.

Nticks——指示每隔nticks执行一个回调函数。如果定时器预设的中断周期为1ms，则每个ticks的时间间隔为1ms.如果用户希望获得1s一次的服务，则nticks的输入值为1s/1ms=1000。

Callback——用户回调函数指针。

Context ——传给回调函数的参数，一般为寄存器的地址。也可以是其他参数。如果不需要传递参数则此处填入NULL。

2.用户回调函数：my_alarm_callback()

函数原型：alt_u32 my_alarm_callback(void* context)

输入参数：context——alt_alarm_start()函数传入的参数，函数名可以自己定义，但是函数原型一定要按上述格式写。

4. 停止系统时钟服务函数alt_alarm_stop()

函数：void alt_alarm_stop(alt_alarm* alarm)

输入参数：alarm——一个指向alt_alarm结构体类型的指针变量，用户希望停止哪一个系统时钟服务，即把该时钟服务对应的alarm变量传递给alt_alarm_stop()。

7. 1使用时间标记服务的工作分两步：第一步调用alt_timestamp_start()开启时间标记服务，第二部调用alt_timestamp()测量用户感兴趣的时间点。这两个函数位于NIOS II安装盘：\altera\kits\nios2\components\altera_hal\HAL\src文件夹下的alt_avalon_timer_ts.c中。

2．定时器对时间标记功能的支持。NIOSII的定时器有两个快照寄存器snap1和snaph主控制器可以通过对snapl或snaph寄存器的写操作（忽略写数据）请求当前32位内部计数器的快照。当执行写操作时，计数器的值复制到snapl和snaph中，且不会改变计时器的运行状态。Snapl保存计数器的低16位，snaph保存计数器的高16位。

3.时间标记API函数分析：

（1）alt_timestamp_start()

函数原型：int alt_timestamp_start(void);

函数功能：启动时间标记服务

输入参数：无

返回值：小于0，则失败；大于或等于0，则成功。

（2）alt_timestamp()

函数原型：alt_u32 alt_timestamp(void)

函数功能：返回某时刻的时间值

输入参数：无

返回值：某时刻的时间值

另外还有一个API函数alt_timestamp_freq()。该函数可以获知系统工作频率。

8.如何调用看门狗

看门狗的操作分两步：第一部是开启看门狗。需要注意的是，一旦开启看门狗将不能通过软件停止；第二部是“喂狗”。

1） 开启看门狗有以下宏定义实现：

IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL(WATCHDOG_BASE,ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL_START_MSK);实现。

2） 喂狗操作由如下宏定义实现：

IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL(WATCHDOG_BASE,0x1234);

向定时器的周期寄存器写一个任意的数即可实现喂狗操作。

宏名：IOWR_ALTERA_AVALON_TIMER_CONTROL(base,data)

功能：向定时器控制器写一个数据。

输入参数：base——定时器的基地址，本节实验是WACTHDOG_BASE;

Data——向控制寄存器写的数据，本节实验是向控制寄存器的START位写1.

宏名：IO_ALTERA_AVALON_TIMER_PERIODL(base,data);

功能：向定时器周期寄存器写一个数据。

输入参数：base——定时器的基地址，本节实验是WATCHDOG_BASE;

Data——向周期寄存器写的数据，本例是0x1234(该数据可以是任意值)。

;9.串口调试问题

nios2-terminal: can't open uart: Permission denied

在Nios 中调试Hello world!范例的时候往往会出现这样的错误，nios2-terminal: can't open uart: Permission denied。这是因为你在调试程序的时候，打开了另外的串口调试工具，或者可以说是串口侦听器。但实际上NIOS IDE中已经集成了串口调试工具，或者串口侦听器。在任务管理器中nios2-terminal.exe就是这个侦听串口的进程。

   所以很明了了，如果你想用nios ide来观察发送的数据，就不要用其他的串口调试工具，如果你在编译的前就打开了其他的串口侦听器的话，编译链接的时候就会出现以上的错误。而你在程序编译链接后再去打开其他的串口侦听器，串口就会因为nios2-terminal.exe占用而无法打开。

  解决的方法，如果你想用NIOS IDE观察的话就不要事先打开其他的串口调试工具。而如果你想用其他的串口调试工具来观察数据的话，很简单，通过USB_BLASTER把数据下载进去板子后，删除任务管理器中的nios2-terminal.exe,然后打开串口调试工具。如果程序没有问题的话，运行后就可以看到数据。

10.警告解决办法

出现： warning: no newline at end of file



解决办法：在*.c文件最好添加上一个回车，独立成一行。在编译就不出问题了。



分析：应该是编译器需要文件最后有一个回车，作为文件结尾。

11.系统ID核综述

系统ID核寄存器映像

*返回值是常数

1.ID—— 一个独一无二的32位值。取决于SOPC Builder 系统的内容。ID类似于检查累加和，具有不同元器件或不同配置选项的SOPC Builder系统产生不同的ID值。

2.timestamp —— 在系统创建时产生的一个唯一的32位值。该值等于从1970.1.1之后的时间（秒数）。

3.下载新软件到一个系统之前验证系统ID。该方法被软件开发工具使用，例如NIOS II IDE.

在下载程序之前NIOS II IDE 检查系统硬件ID是否与期望的系统值ID匹配。

12.PLL寄存器描述

PLL的寄存器映像

*保留，读结果未定义，写操作使保留位为0.

设备驱动程序可通过2个16位寄存器映像的寄存器（状态和控制寄存器）控制内核并与之通信。

1. 状态寄存器

嵌入式软件可通过状态寄存器读取PLL的状态，对状态寄存器写操作无影响。表4-36描述了每位的功能。

状态寄存器

2．控制寄存器

嵌入式软件可通过控制寄存器控制PLL，软件也能读取控制位的状态。

13.mutex核

（1）概述

多处理器环境可使用具有Avalon接口的mutex核来协调对共享资源的访问。Mutex核提供一个协议来保证对共享资源的所有权的互斥。

Mutex核提供一个基于硬件的原子的测试的位置（test-and-set）操作，允许在多处理器环境下哪一个处理器拥有mutex。Mutex核和共享存储器一起可用作附加的处理器之间的协调部件，例如消息箱和软件互斥。

第二章 SOPC软件开发

一.程序入口点和启动程序

一般而言，程序的入口点为main()函数,也可以使用alt_main()函数作为程序的入口点，这样用户可以使用该函数获得对启动顺序的更高级控制。

基于HAL程序的启动顺序

HAL提供了系统初始化代码，这些代码用于执行以下的启动顺序：

1. 刷新指令和数据高速缓存；

2. 配置堆栈指针

3. 配置全局指针

4. 使用_bss_start和_bss_end来零初始化BSS区。

5. 复制. Rwdata，.rodata和异常区到RAM

6. 调用alt_main()函数。

如果用户没有提供alt_main()函数，则缺省执行下面的操作：

1. 调用alt_os_init()执行操作系统初始化，如果系统中没有操作系统调度，则该宏没有作用；

2. 如果HAL使用了操作系统，则初始化alt_fd_list_lock信号量来控制访问HAL文件系统；

3. 初始化中断控制器，使能中断；

4. 调用alt_sys_init()函数，初始化系统所有设备驱动和软件部分，Nios II IDE自动创建和管理alt_sys_init.c文件；

5. 改变C标准I/O通道以便使用合适的设备；

6. 使用_do_ctors()函数调用C++构造函数；

7. 在系统关闭时调用C++析构函数；

8. 调用main()函数；

9. 调用exit()函数，把main()函数返回码作为exit()的输入函数

二．存储分区

包含Nios II处理器复位地址和异常地址的存储设备是一个特例。如果一个存储设备包含上诉地址之一，则低于该地址的存储单元从该区中被排除。在复位地址开始处创建一个32字节的复位地址，该复位区域被保留作为复位控制。

使用缺省存储器映射的系统，在设备存储器或Flash 存储器中复位地址的偏移量为0x0,异常地址的偏移量为0x20。

三．使用HAL开发设备驱动程序

1.system.h与SOPC Builder的关系

System.h头文件提供了Nios II系统硬件的完全的软件描述，是开发驱动程序的基础部分。

2．使用SOPC Builder进行最佳硬件配置

System.h头文件可以通过使用SOPC Builder改变底层硬件来进行修改。当用户在不是很理想的硬件编写设备程序之前，考虑这个硬件是否使用SOPC Builder进行改进是必要的。

3. 部件，设备和外设

SOPC Builder使用“部件”这个术语来描诉在系统中的硬件模块。在Nios II软件开发过程中，SOPC Builder是一些设备，如外设和存储器。

四．访问硬件

软件通过宏定义访问硬件，这些宏对设备的存储映射接口进行抽象化。

1. 寄存器存取宏，该宏提供对每个寄存器的读/写。宏名如下：

IOWR__

IORD__

2. 位域（bit-field）的屏蔽（mask）和偏移量，提供寄存器内单独的位域访问。宏名如下：

___MSK为域内位

屏蔽。

___MSK为域内位

偏移。

ALTERA_AVALON_UART_STATUS_PE_MASK和ALTERA_AVALON_UART_STATUS_PE_OFST用于访问寄存器的PE域。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/f61578ef6294dd88d0d26bce.html