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1、基于NIOS技术的系统设计与实现- 流水灯LED显示基于NIOS技术的系统设计与实现- 流水灯LED显示内容提要：随着电子技术的不断发展，电子产品向体积越来越小、设计时间越来越短、集成度越来越精密、产品周期越来越短、成本越来越低、功能越来越强大等方向发展。使用NIOS处理器的用户可以根据他们的需要调嵌入式系统的特性、性能以及成本，快速使得产品推向市场，扩展产品的生命周期，并且避免处理器的更新换代。本论文结合EDA技术、C语言、NIOS技术、计算机技术等多种技术实现基于Nios的系统设计。并用LED流水灯显示来检验我设计的NIOS技术的系统功能。同时也为其他相关项目的设计提供了参考。关键词：ED
2、A技术 SOPC技术 NIOS处理器 嵌入式技术 LED显示NIOS technology-based systems design and implementation of- LED light water showAbstract：With the continuous development of electronic technology, electronic products to the size is getting smaller and smaller, shorter and shorter design time, more and more sophisticate
3、d integration, product life cycle is becoming shorter and shorter, more and more low-cost, more and more powerful features, such as Direction. The use of NIOS processor users based on their need to transfer the characteristics of embedded systems, performance and cost of making products to market qu
4、ickly, expand the products life cycle and to avoid the replacement of the processor.This thesis EDA combination of technology, C language, NIOS technology, computer technology and other technology-based Nios system design. And the LED light water show designed to test my NIOS technology system. At t
5、he same time as other related projects designed to provide a referenceKey words: EDA Technology SOPC technology NIOS processor technology embedded LED display目 录一、前言二、总体方案（一） 方案比较（二） 方案论证与选择 三、所用技术和器件的介绍（一）基本器件的介绍1、EDA的介绍2、CPLD和FPGA的介绍3、Quartus的介绍（二）特殊器件介绍1、SOPC Builder开发工具介绍2、NIOS的使用说明3、Cyclone EP1
6、C12Q240C8开发板的介绍四、系统设计（一）、硬件设计1.新建工程2.用SOPC Builder 定制Nios处理器及其外设3.在Quartus 工程中添加上述nios系统4.添加其他元件模块5.定义管脚6.编译工程7.下载编辑代码到FPGA（二）、软件设计1.设计该工程软件2.编译设置3.编译五、系统调试1.调试2.编译并下载到实验板上面六、系统功能、指标参数七、总结与体会八、辞谢附录 参考文献 基于NIOS技术的系统设计与实现一、前言（绪论）随着微电子技术的发展，促使集成电路向高速、高集成度、低工耗的系统集成方向发展，SOPC（System On a Programmable Chip
7、、片上可编程系统）是现代电子技术和电子系统设计的汇聚点和发展方向。它将传统的EDA技术、计算机系统、嵌入式系统、数字信号处理技术、数字通讯系统以及自动控制系统等融为一体，在结构上凝为一片SOPC综合了SOPC和PLD、FPGA各自的优点，集成了硬核和软核CPU、DSP、存储器、外围I/O可编程模块，用户可以利用SOPC平台自行设计高速、高性能的DSP处理器或特定功能的CPU处理器，从而是电子系统设计进入一个全新的模式目前随着集成电路工艺技术的不断发展和集成度的大幅度提高，嵌入式系统由板级向芯片级过渡，即片上系统-SOC（System On Chip）。SOC通常是指在单一芯片上实现的数字计算系
8、统，其核心技术是重用技术和嵌入式技术。当前嵌入式系统迅速发展起来，基于Nios II的嵌入式系统以其自己的优点被广泛应用。本文基于Nios II的嵌入式系统设计，利用SOPC技术在FPGA芯片上，实现系统设计，完成LED流水灯设计。首先介绍了EDA知识、Quartus的简单介绍，FPGA器件，然后介绍了SOPC技术、SOPC Builder、Nios II IDE，通过这些知识的详细介绍，了解了整个设计的方法和流程，最后阐述了自己的设计，由于前面的知识介绍已经很详细，在阐述自己的设计中就少了一些细节的东西。在本设计过程中，采用SOPC嵌入式设计方法，分嵌入式硬件和软件两部分进行设计。整个设计的
9、两个部分分别在SOPC Builder和Nios II IDE中进行，在SOPC Builder添加组件构建系统，系统生成后在Quartus II中进行例化和引脚分配，最后进行编译，成功后下载到DE2开发板。在Nios II IDE中编写程序，实现功能控制，编译并运行。 嵌入式软硬件成功编译可以看出，本文所设计的Nios II处理器能实现LED流水灯的设计，所设计的LED流水灯能按照指定的设置，循环像流水一样显示。与传统设计方法相比，本文是基于Nios II的嵌入式系统设计，设计灵活，是电子设计的新方向。二、总体方案设计。（一） 方案比较。1、基于单片机实现。、电路构成。流水灯方式彩灯控制电路
10、由以下三个部分组成：主电路、触发电路和触发电路电源电路。主电路包括VS1VS4四只电子开关以及H1H4四只彩灯等。触发电路包括用电源路MS54C61，电阻器R1R6，电容器C2、C3以及选择开关SB1、SB2等。触发电路用电源电路包括整流二极管VD1VD4，降压电阻器R1，降压二极管VD5和滤波电容器C1等。如图1所示。MS51C61的主要技术参数如下；直流电路电压：Vdd=1.55.0V，典型型为3V；静态电流：10uA;最大电流：300uA;震荡频率：4kHz.图1 流水灯方式彩灯控制电路、电路工作原理。交流电压经VD1VD4组成的桥式整流电路BUG整流输出直流电压，再经R1降压、VD5稳
11、压和C1滤波后，供给MS51C16集成电路使用。集成电路MS51C61是单片大规模CMOS芯片，其内电路和外接电阻器R2、电容器C3组成振荡器，在逻辑电路的控制下，有4路（8、9、10、11脚）输出控制，可产生8种流水灯方式，具有手动/自动控制功能。、自动工作方式电路得电后，如果按下SB2使3脚对地短路，则电路由手动工作方式转为自动工作方式。所有彩灯点亮约15s，检查灯泡的好坏，然后进入方式的状态，并自动执行种流水方式。每种方式进行12min后，即进入下一种方式。、手动工作方式。通过按键SB1进行人工设定，每按动一次开关，改变一种循环闪亮方式。8种显示效果是*向前、向后流水，流水速度可变；*一
12、直亮；*前、向后流水，时间为80ms*前、向后流水，时间为160ms;*向前流水，时间为80ms;*向前流水，时间为160ms*向前流水，时间为300ms*向前流水，时间为600ms2、基于Nios处理器实现、电路结构。如图2所示。图2 电路结构、实现步骤。、在Quartus II 中新建一个工程（硬件）。、在SOPC Builder 中根据自己的需要加入CPU、RAM、PIO、PLL等IP核。、利用SOPC Builder 产生Quartus II 能够识别的文件。、在中新建的工程中加入)中生成的文件。、加入输入、输出以及双向端口，并根据需要对其命名。、对中命名的输入、输出核双向端口根据选定的FPGA 进行引脚分配。、编译工程。、下载编辑代码到FPGA。、利用Nios II IDE 新建另一个工程（软件）。、根据中的资源，编写项目需要的代码。*、 编译、下载并调试，查看运行结果，直到正确。*、 如果需要，将*中生成的代码下载到代码Flash 中（二） 方案论证与选择三、单元模块设计（一）各单元模块功能
