嵌入式處理器原理及應用

嵌入式系統(tǒng)是當今非常熱門的研究領(lǐng)域，早期多以單片機為核心，應用領(lǐng)域非常廣泛。但單片機系統(tǒng)功能比較簡單，速度較慢，難以適應現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展。    隨著現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)技術(shù)的日益成熟，基于片上可編程系統(tǒng)(SOPC)的嵌入式處理器越來越多地受到人們的關(guān)注。特別是Altera公司推出的Nios嵌入式處理器軟核，通過軟件編程的方法可靈活地實現(xiàn)嵌入式處理器的功能，并且針對FPGA進行性能優(yōu)化，可大大提高系統(tǒng)性能。它還具有片上調(diào)試功能，便于系統(tǒng)的設計和調(diào)試。    Nios嵌入處理器軟核在國外已廣泛應用于通信、家電和控制等眾多領(lǐng)域，國內(nèi)正在推廣應用，但相關(guān)中文資料的嚴重缺乏給Nios嵌入處理器的推廣和用戶的開發(fā)應用帶來困難。在Altera公司中國代表處和清華大學出版社的大力支持下，作者歷經(jīng)一年多的時間，經(jīng)過認真鉆研和精心編寫，終于完成了這部著作，希望能給讀者帶來幫助。  ，    全書分4個層次從硬件設計和軟件設計兩個方面全面系統(tǒng)地介紹嵌入式處理器的原理和應用，其中前兩個層次是入門，后兩個層次是提高。    第1、2章是第1層次。第1章簡單介紹Nios嵌入處理器的概況，包括系統(tǒng)組件和開發(fā)工具，使初學者對Nios嵌入式處理器有一個初步的認識。    第2章是Nios嵌入式處理器基礎(chǔ)，介紹Nios CPU、Avalon總線和外圍設備等，重點介紹外圍設備的原理和應用基礎(chǔ)，初學者可以暫時跳過本章。    第3章是第2層次，以Altera公司的Nios開發(fā)套件為例介紹典型Nios系統(tǒng)的硬件設計過程，其中絕大部分工作是在個人計算機上完成，并不需要Nios開發(fā)套件。通過本章的介紹，使初學者對Nios系統(tǒng)的硬件開發(fā)有一定的感性認識，有經(jīng)驗者可以跳過本章。    第4、5章是第3層次。第4章介紹Nios系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境，包括SOPC Builder、QuartusⅡ和嵌入式軟件開發(fā)工具GNUPro，其中SOPCBuilder和QuartusⅡ主要用于硬件開發(fā)，GNUPro用于嵌入式軟件的開發(fā)和調(diào)試。    第5章是C語言編程基礎(chǔ)，介紹C語言編程的基本知識和與Nios系統(tǒng)軟件開發(fā)有關(guān)的編程基礎(chǔ)，供讀者在用C語言進行軟件開發(fā)時參考。    第6章是第4層次。本章以簡易Nios開發(fā)板作為開發(fā)平臺，介紹Nios系統(tǒng)的基本設計、模塊設計和綜合設計。它是本書的核心和精華，結(jié)合實例詳細介紹Nios系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計與調(diào)試。通過本章的介紹，使讀者能夠熟練地進行Nios系統(tǒng)開發(fā)。    在本書的編寫過程中，得到了Altera公司中國代表處徐平波先生以及清華大學出版社曾剛先生和呂春龍先生的大力支持，作者在此表示衷心的感謝!    本書內(nèi)容新穎，可參考的相關(guān)資料少，難免出現(xiàn)不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。E-mail-nios2@126．com。
                第1章  概述    1．1  嵌入式系統(tǒng)簡介    1．2 Nios嵌入式處理器    1．3  Nios系統(tǒng)組件    1．3．1  NiosCPU結(jié)構(gòu)    1．3．2 Avalon交換結(jié)構(gòu)總線    1．3．3  外圍設備    1．3．4  片內(nèi)調(diào)試模塊    1．4  Nios開發(fā)環(huán)境    lA．1  SOPCBuiMer開發(fā)工具    1．4．2 QuartusⅡ開發(fā)工具    1．4．3  GNUPro嵌入式軟件開發(fā)工具    1．4．4  Nos開發(fā)套件第2章  系統(tǒng)組件    2．1  NiosCPU     2．1．1  內(nèi)部寄存器    2．1．2  中斷處理    2．2  Av~on總線    2．3外圍設備    2．3．1  定時器    2．3．2  并行輸入輸出接口PIO    2．3．3  通用異步串行接HUART    2．3．4  3線主／從串行接口SPI    2．3．5 DMA控制器    2．3．6存儲器接口  第3章  硬件開發(fā)環(huán)境    3．1  開發(fā)套件    3．1．1  開發(fā)板簡介    3．1．2入門指南    3．2硬件開發(fā)指南    3．2．1  設計輸入3．2．2編譯    3．2．3編程    3．3  軟件開發(fā)指南  第4章  軟件開發(fā)環(huán)境    4．1  SOPCBuilder開發(fā)工具    4．1．1  SOPCBuilder功能    4．1．2  SOPCBuilder組成    4．1．3  SOPCBuilder使用    4．2 QuartusⅡ開發(fā)工具    4．2．1  設計流程    4．2．2設計輸入    4．2．3  綜合    4．2．4布局布線    4．2．5  定時分析    4．2．6仿真    4．2．7編程配置    4．2．8調(diào)試    4．2．9系統(tǒng)級設計    4．2．10軟件開發(fā)    4．3  GNUPro嵌入式軟件開發(fā)工具    4．3：1  軟件開發(fā)工具包SDK    4．3．2  軟件開發(fā)實用程序  第5章  C語言編程基礎(chǔ)    5．1  數(shù)據(jù)及其運算    5．1．1  數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)類型    5．1．2運算符和表達式    5．2程序設計基礎(chǔ)    5．2．1  函數(shù)及其使用    5．2．2輸入輸出函數(shù)    5．2．3  流程控制語句    5．2．4編譯預處理    5．3構(gòu)造和派生    5．3．1  構(gòu)造數(shù)據(jù)類型    5．3．2指針及其使用第6章  系統(tǒng)設計與調(diào)試    6．1  簡易Nios開發(fā)板簡介6．2基本設計    6．2．1  1型開發(fā)板基本設計    6．2．2  Ⅱ型開發(fā)板基本設計    6．3模塊設計    6．3．1  矩陣鍵盤接口設計    6．3．2  液晶顯示屏接口設計    6．3．3  GPS模塊接口設計    6．3．4 GSM模塊接口設計    6．4綜合設計    6．4．1  硬件設計    6．4．2軟件設計    附錄A  ASCII碼表    附錄B  32位Nios指令系統(tǒng)    附錄C  Cyclone器件簡介    參考文獻