嵌入式处理器原理及应用

嵌入式系统是当今非常热门的研究领域，早期多以单片机为核心，应用领域非常广泛。但单片机系统功能比较简单，速度较慢，难以适应现代技术的快速发展。    随着现场可编程逻辑阵列(FPGA)技术的日益成熟，基于片上可编程系统(SOPC)的嵌入式处理器越来越多地受到人们的关注。特别是Altera公司推出的Nios嵌入式处理器软核，通过软件编程的方法可灵活地实现嵌入式处理器的功能，并且针对FPGA进行性能优化，可大大提高系统性能。它还具有片上调试功能，便于系统的设计和调试。    Nios嵌入处理器软核在国外已广泛应用于通信、家电和控制等众多领域，国内正在推广应用，但相关中文资料的严重缺乏给Nios嵌入处理器的推广和用户的开发应用带来困难。在Altera公司中国代表处和清华大学出版社的大力支持下，作者历经一年多的时间，经过认真钻研和精心编写，终于完成了这部著作，希望能给读者带来帮助。  ，    全书分4个层次从硬件设计和软件设计两个方面全面系统地介绍嵌入式处理器的原理和应用，其中前两个层次是入门，后两个层次是提高。    第1、2章是第1层次。第1章简单介绍Nios嵌入处理器的概况，包括系统组件和开发工具，使初学者对Nios嵌入式处理器有一个初步的认识。    第2章是Nios嵌入式处理器基础，介绍Nios CPU、Avalon总线和外围设备等，重点介绍外围设备的原理和应用基础，初学者可以暂时跳过本章。    第3章是第2层次，以Altera公司的Nios开发套件为例介绍典型Nios系统的硬件设计过程，其中绝大部分工作是在个人计算机上完成，并不需要Nios开发套件。通过本章的介绍，使初学者对Nios系统的硬件开发有一定的感性认识，有经验者可以跳过本章。    第4、5章是第3层次。第4章介绍Nios系统的软件开发环境，包括SOPC Builder、QuartusⅡ和嵌入式软件开发工具GNUPro，其中SOPCBuilder和QuartusⅡ主要用于硬件开发，GNUPro用于嵌入式软件的开发和调试。    第5章是C语言编程基础，介绍C语言编程的基本知识和与Nios系统软件开发有关的编程基础，供读者在用C语言进行软件开发时参考。    第6章是第4层次。本章以简易Nios开发板作为开发平台，介绍Nios系统的基本设计、模块设计和综合设计。它是本书的核心和精华，结合实例详细介绍Nios系统的硬件设计和软件设计与调试。通过本章的介绍，使读者能够熟练地进行Nios系统开发。    在本书的编写过程中，得到了Altera公司中国代表处徐平波先生以及清华大学出版社曾刚先生和吕春龙先生的大力支持，作者在此表示衷心的感谢!    本书内容新颖，可参考的相关资料少，难免出现不妥之处，敬请广大读者批评指正。E-mail-nios2@126．com。
                第1章  概述    1．1  嵌入式系统简介    1．2 Nios嵌入式处理器    1．3  Nios系统组件    1．3．1  NiosCPU结构    1．3．2 Avalon交换结构总线    1．3．3  外围设备    1．3．4  片内调试模块    1．4  Nios开发环境    lA．1  SOPCBuiMer开发工具    1．4．2 QuartusⅡ开发工具    1．4．3  GNUPro嵌入式软件开发工具    1．4．4  Nos开发套件第2章  系统组件    2．1  NiosCPU     2．1．1  内部寄存器    2．1．2  中断处理    2．2  Av~on总线    2．3外围设备    2．3．1  定时器    2．3．2  并行输入输出接口PIO    2．3．3  通用异步串行接HUART    2．3．4  3线主／从串行接口SPI    2．3．5 DMA控制器    2．3．6存储器接口  第3章  硬件开发环境    3．1  开发套件    3．1．1  开发板简介    3．1．2入门指南    3．2硬件开发指南    3．2．1  设计输入3．2．2编译    3．2．3编程    3．3  软件开发指南  第4章  软件开发环境    4．1  SOPCBuilder开发工具    4．1．1  SOPCBuilder功能    4．1．2  SOPCBuilder组成    4．1．3  SOPCBuilder使用    4．2 QuartusⅡ开发工具    4．2．1  设计流程    4．2．2设计输入    4．2．3  综合    4．2．4布局布线    4．2．5  定时分析    4．2．6仿真    4．2．7编程配置    4．2．8调试    4．2．9系统级设计    4．2．10软件开发    4．3  GNUPro嵌入式软件开发工具    4．3：1  软件开发工具包SDK    4．3．2  软件开发实用程序  第5章  C语言编程基础    5．1  数据及其运算    5．1．1  数据和数据类型    5．1．2运算符和表达式    5．2程序设计基础    5．2．1  函数及其使用    5．2．2输入输出函数    5．2．3  流程控制语句    5．2．4编译预处理    5．3构造和派生    5．3．1  构造数据类型    5．3．2指针及其使用第6章  系统设计与调试    6．1  简易Nios开发板简介6．2基本设计    6．2．1  1型开发板基本设计    6．2．2  Ⅱ型开发板基本设计    6．3模块设计    6．3．1  矩阵键盘接口设计    6．3．2  液晶显示屏接口设计    6．3．3  GPS模块接口设计    6．3．4 GSM模块接口设计    6．4综合设计    6．4．1  硬件设计    6．4．2软件设计    附录A  ASCII码表    附录B  32位Nios指令系统    附录C  Cyclone器件简介    参考文献