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1、第一、二章【】名词解释 SOC 、SOPC、 IP、固核、软核、硬核、nios II、SOPC Builder、quartus II【】构成SOPC系统的方案有哪些？各有什么特点？ 【】简述SOPC系统开发流程？Quartus II 和SOPC Builder在这过程中分别起什么作用？谈谈你对SOPC的理解。流程：1. 分析系统需求，涉及功能需求和性能规定等 2. 建立Quartus II工程； 3. 使用Qsys/SOPC Builder生成一种顾客定制的系统模块（涉及NIOS II、原则外设模块及顾客定制外设模块）； 4. 将SOPC系统模块集成到Quartus II工程中，并添加某些模块
2、，可以是Altera公司提供的LPM模块、第三方提供的或顾客自己定制的模块；将SOPC系统模块、Altera的LPM或顾客自定义的模块连接起来；建立顶层实体。5. 分派引脚和编译工程，编译生成系统的硬件配备文献.sof和.pof文献；6. 下载工程，验证，将配备文献下载到开发板上进行验证；7. 软件开发，开发可以使用IDE开发环境；8 编译软件工程，生成可执行文献.elf;9. 调试程序，将硬件配备文献下载到开发板，将可执行文献下载到RAM，直到软硬件协同工作。SOPC Builder： nios2系统模块构建工具，用于配备、生成nios2系统模块；QuartusII：用于完毕Nios II硬
3、件系统的分析综合、优化、适配、下载测试等【】目前常用的软核解决器：Altera公司的Nios II核，Xilinx公司的MicroBlaze核第三章【】Nios II 解决器系列涉及三种内核（32位软核解决器） ：Nios II/f (迅速)性能最高，但占用的逻辑资源最多； Nios II/e (经济)占用的逻辑资源至少，但性能最低； Nios II/s (原则)具有平衡的性能和尺寸，NiosII/s内核比第一代的Nios CPU更快，占用的资源更少。 【】nios2架构提供存储器映射的（Memory-Mapped）I/O访问：数据存储器和外设都被映射到数据主端口的地址空间（外设和存储器使用统
4、一的地址空间）。【】Nios II构造的指令主端口和数据主端口都支持高速缓存。高速缓存虽然改善了系统的整体性能，但使程序的执行时间变得不可预测。对于实时系统来说这一点至关重要。【】存储数据时，nios2使用小端字节顺序：高字节相应高地址；低字节相应地址地。【】紧耦合存储器(TCM)与高速缓存cache的区别。第四章【】名词解释Avalon外设: 是Avalon存储器映射外设的简称，涉及存储器、解决器、UART、PIO、定期器和总线桥、顾客自定义Avalon外设等。外设和存储器使用相似的总线来寻址。Avalon端口：完毕数据传播的接口所涉及的一组Avalon信号。分为主端口和从端口。主端口在Av
5、alon总线上发起数据传播，目的从端口在Avalon总线上响应主端口发起的数据传播。主从端口对：是指在数据传播过程中，通过Avalon互换架构连接起来的主端口和从端口。Avalon传播：是指Avalon端口和Avalon互换架构之间的数据单元的读/写操作。分为主传播和从传播。主端口发起对互换架构的主传播；从端口响应来自互换架构的从传播。【】在基于FPGA片上系统中，Avalon总线是用于连接哪些组件或设备的总线构造Avalon总线规范是altera公司开发的用于连接解决器与片内/外外设的总线技术；描述了主从端口之间的信号连接关系、传播模式及通信时序。【】Avalon从端口传播可分为哪几种？（1
6、）从端口读传播从端口基本读传播、具有固定/可变等待周期的从端口读传播、具有建立时间和固定等待周期的从端口读传播。（2）从端口写传播从端口基本写传播、具有固定/可变等待周期的从端口写传播、具有建立时间/保持时间的从端口写传播。【】地址边界：是指由主端口数据宽度决定的字地址边界。例如主端口数据宽度为32位，则本地地址边界落在0x00、0x04、0x08、0x0C等地址上。【】地址对齐：决定了从端口数据单元在主端口地址空间中的位置。可分为静态地址对齐和动态地址对齐2种方式。本地地址对齐：从端口数据必须与主端口的地址边界对齐。本地地址对齐的好处：合用于映射到存储器空间的寄存器控制的从外设；一次只访问外
7、设的一种控制/数据/状态寄存器。动态地址对齐：从端口数据在主端口地址空间中持续地按字节对齐动态地址对齐的好处：1）32位的Nios II解决器可以使用便宜的8位或16位存储器作为数据和程序存储。2）存储器的物理宽度对于软件设计人员是透明的，在开发软件时，不必考虑程序在何种宽度的存储器上运营。3）不需要软件进行数据拼接，软件开发简朴且执行速度快。 第六、七章【1】HAL系统库。硬件抽象层HAL是轻量级的运营环境，提供了设备驱动程序接口，应用程序使用设备驱动程序接口访问底层硬件。【2】HAL系统库为顾客提供下列支持/服务：1）、集成newlib ANSI C原则库，提供C原则库函数。2）、提供访问
8、系统中每个设备的驱动程序。3）、提供统一的、原则的HAL服务接口HAL API，用于设备访问，中断解决等 4）、完毕对系统的初始化，即在main()之前，执行解决器和运营环境的初始化任务。5）、完毕对系统外围设备的初始化。【3】基于HAL开发NIOSII软件的长处是什么？ NIOSII解决器系统的HAL基于一种特定的SOPC Builder系统创立，SOPC Builder与NiosII EDS之间的紧密集成保证了： （1）顾客在创立应用工程时，NiosII IDE也同步创立了HAL系统库，顾客不必创立、复制、编辑HAL系统库， NiosII IDE自动为顾客管理和维护HAL库； （2）若SO
9、PC Builder的硬件系统发生了改动，NiosII IDE会自动地对HAL系统库进行更新，保证了底层硬件与应用程序的一致性。【4】HAL支持的外围设备有哪几种？ 1、字符模式设备，涉及UART核、JTAG uart核和LCD16207显示控制器。 2、Flash存储器设备，涉及通用Flash接口芯片和Altera EPCS串行配备设备控制器。 3、文献子系统，涉及只读文档系统。 4、定期器设备，涉及定期器核。 5、DMA设备，涉及DMA控制器核。 6、以太网设备，涉及LABN91C111以太网MAC/CHY控制器。【5】Nios2 程序的构成Nios2程序由应用工程、库工程（可选的）和BS
10、P（板级支持包）工程构成。（1）nios2 C/C+应用工程由一组源文献及一种makefile文献构成，其中一种源文献涉及main函数，可以调用库和BSP中的函数。（2）库工程：一组源代码的集合，库中不涉及main函数。这些源代码编译后生成库文献（.a）。（3）BSP工程是一种特殊的库，涉及特定系统的支持代码，为nios2解决器提供定制的软件运营环境。BSP涉及如下部分：硬件抽象层HAL、newlib C原则库、设备驱动、软件包（可选的）、实时操作系统（可选的）【6】nios2工程的构造1）应用工程即顾客程序，由顾客创立的（.c，.h，.s，.S）文献定义。顾客应用工程依赖于HAL BSP工程
11、。2）HAL BSP工程由nios2 SBT for eclipse中的BSP settings定义，依赖于硬件系统。当顾客创立应用工程时，nios2 SBT for eclipse会创立HAL BSP工程。HAL BSP工程中涉及所有的顾客程序和硬件之间的接口信息；以及和硬件系统有关的HAL设备驱动程序。 3）硬件系统又称为Nios2解决器系统，由系统集成工具（SOPC Builder 或 Qsys）创立的.sopcinfo文献定义。当硬件系统发生变化时（即.sopcinfo文献发生变化），可以使用nios2 SBT for eclipse重新生成BSP工程，保证BSP工程和硬件系统之间同步
12、更新。 【】系统描述文献（system.h）：提供了nios2系统硬件的软件描述，即系统中都涉及哪些硬件。其内容取决于硬件配备和HAL BSP属性。描述了系统中每个外设的如下信息：外设的硬件配备外设的基地址中断信息外设的名称【】字符型设备的访问措施 1、使用原则输入/输出/错误通道来访问字符型设备。顾客可以通过BSP设立将原则通道重定位到某一特定的字符型设备上。 2）使用通用的访问文献的方式访问字符型设备。【】PIO核的功能和编程功能：1.数据输入和输出：可配备为输入、输出、或双向（带三态控制）。2.边沿捕获：可以捕获输入信号的上升沿、下降沿，或两者都可，捕获成果保存在edgecapture寄
13、存器中。3.产生中断：电平敏感：当输入信号为高电平时，产生中断；边沿敏感：取决于边沿类型。编程：IO核不属于HAL支持的通用设备模型，因此不同通过HAL API或ANSI C原则库来访问。altera提供了HAL系统库头文献altera_avalon_pio_regs.h，其中定义了PIO核的寄存器映射，提供了某些符号来访问底层硬件。【】定期器设备的使用HAL API提供2种类型的定期器驱动程序：系统时钟驱动和时间戳驱动。有关的HAL API函数在sys/alt_alarm.h和sys/alt_timestamp.h中定义。【】三种基本的DMA传播 在HAL DMA设备模型中，DMA传播有两种
14、分类：发送或接受。 HAL提供两个设备驱动来实现发送通道和接受通道：发送通道从数据源的缓冲器获得数据，发送数据到目的设备；接受通道接受数据，并将数据存到目的缓冲器中。 （1）DMA发送通道（2）DMA接受通道（3）存储器到存储器的DMA传播（存储器到存储器的DMA传播同步涉及DMA接受通道和DMA发送通道）【】通过HAL API来使用DMA设备的环节。【】简朴Flash访问与精细Flash访问的比较 简朴FLASH访问：函数写缓冲数据到FLASH和从FLASH读数据都是以分区（block）的层次进行的，写FLASH时，若缓冲器比一种完整的分区小，函数会擦除整个分区。 精细FLASH访问：函数写
15、缓冲数据到FLASH和从FLASH读数据都是以缓冲区的层次进行的，写FLASH时，若缓冲区比一种完整的分区小，函数保存之前存在于FLASH中的新写数据单元之上和之下的数据。【】NIOS2 的异常解决 NIOS异常涉及（1）硬件中断：外设通过解决器32个中断输入通道祈求产生硬件中断（2）软件异常：未实现指令、软件陷阱、其她异常软件陷阱异常：当程序遇到软件陷阱指令时，将产生软件陷阱异常。软件陷阱在程序需要操作系统服务时常用到，操作系统的异常解决程序判断产生软件陷阱的因素，然后执行相应任务。未定义指令异常：当解决器执行未定义指令时产生未定义指令异常。异常解决判断哪个指令产生异常，如果指令不能通过硬件执行，可以在一种异常服务程序中通过软件方式执行其他异常：是为将来系统扩展准备的。 【】NIOS 的异常解决流程 Nios II构造中所有的异常类型都由同一种地址处的异常解决程序（系统ISR）来解决，然后跳转到顾客ISR。流程：把status寄存器内容复制到estatus寄存器中，保存目前解决器状态清除status寄存器的U位为0，强制解决器进入超级顾客状态清除status寄存器的PIE位为0，严禁所有的硬件中断把异常返回地址写入ea寄存器(r29)跳转到异常解决地址，进
