基于NiosⅡ处理器的多功能计数器系统设计

基于Nios Ⅱ嵌入式软核多处理器系统研究通过对硬件互斥核，程序存储器分区，重叠地址空间，启动地址和异常地址的分析，提出了多处理器系统共享片上存储器、FLASH存储器和外设资源的解决方法，为Nios Ⅱ嵌入式多处理器系统的设计提供了有效的方法和途径。

0 引言基于SoPC 技术开发的嵌入式Nios Ⅱ软核多处理器系统具有可自主设计，重构性好，软硬件裁剪容易，系统扩充升级方便，能兼顾性能、体积、功耗、成本、可靠性等方面的要求。

研发嵌入式Nios Ⅱ软核多处理器系统，是提高嵌入式系统性价比和实用性一种有效途径。

1 片上Nios Ⅱ嵌入式软核多处理器系统嵌入式系统的核心是RISC 处理器，具有代表性的RISC软核处理器是Nios Ⅱ处理器。

软核处理器是指用编程的方法生成的处理器。

是一种将硬件逻辑、智能算法、硬件描述语言和编程有机的结合出来，设计处理器硬件电路的新技术。

片上Nios Ⅱ嵌入式多处理器系统优势在于设计者可根据的实际的需要，自主选择Nios Ⅱ处理器的类型和数目并进行设置，对存储器和外围设备进行优化配置，最大限度提高片内资源和系统资源的利用率。

1.1 Nios Ⅱ处理器由Nios Ⅱ软核处理器构建的系统，对系统软硬件容易进行裁剪，并可集成在一个FPGA 芯片上，构建系统和实时评估非常迅速、方便，可大大地缩短设计周期，降低设计风险。

1.2 多处理器系统类型按共享资源分为非共享资源多处理器系统和共享资源多处理器系统两种。

非共享资源多个处理器系统中的多个Nios Ⅱ处理器完全是独立的，不共享系统资源，处理器相互之间无干扰，系统结构不太复杂。

共享资源多处理器系统在共享资源的情况下，要确保多个Nios Ⅱ处理器安全、可靠的工作，它对提高每个处理器的性能、减小体积，降低成本和功耗有利，但系统软件的设计较为复杂。

win7 64位/win7/64/按处理器拓扑结构分为2 种，一种是非层次结构，处理器与系统组件的连接容易;另一种是层次结构，它可根据实际需要来确定Nios Ⅱ处理器的数目，优化系统的内部结构，有效利用FPGA芯片的资源。

基于NiosII的智能多接口片上系统设计
摘要：设计了一种基于NiosII处理器的片上系统（SoC），集成了Nios II处理器IP、PCI接口IP、网络接口IP以及基于Wishbone总线的串行接口IP核、CAN接口IP核等。

系统具有可重配置、可扩展、灵活、兼容性高、功耗低等优点，适合于片上系统开发与应用。

本设计使用Verilog HDL硬件描述语言在QuartusII环境下进行IP软核设计、综合、布局布线，在Model Sim下完成功能、时序仿真，在SoPC下完成系统的定制与集成，在NiosII IDE环境下完成片上系统软件程序的开发，最后在FPGA器件上实现了智能多接口功能的片上系统。

随着超大规模片上系统需求的日益增多，基于传统IC芯片的微电子应用系统设计技术正在转向基于知识产权IP（Intellectual Property）核的片上系统技术发展［1］。

因此，基于资源IP核的复用设计方式已开始逐渐成为国内外微电子系统设计的一项支撑技术。

从应用功能角度划分IP核有三大类：微处理器IP核（如8位8051核、32位NiosII、Microblaze核等）、各种接口IP核（如SDRAM控制器、PCI总线接口、CAN总线接口、串行总线接口IP核等）和专用算法IP核（图形编解码H.264、加密核等）。

使用IP核复用技术，将IP集成到FPGA芯片上，可缩小PCB板体积，降低功耗；还可以根据需要进行功能的升级、扩充和裁减。

本文以Altera公司的NiosII为主处理器并集成PCI接口、串行接口、CAN接口、网络接口设计为例，说明片上系统的设计方法。

基于Nios Ⅱ的多生理参数处理系统的设计
王丽花;唐晓英;刘伟峰
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2008(34)4
【摘要】以NiosⅡ软核处理器为核心的多生理参数系统数据处理平台的搭建,在FPGA中嵌入32位Nios Ⅱ软核系统,用以控制信号的采集、处理、存储与显示等功能.NiosⅡ系统设计以NiosⅡ软核为核心,将全部的接口电路集成在同一片FPGA 上,结构简单,易于修改,具有很高的性价比.
【总页数】3页(P10-12)
【作者】王丽花;唐晓英;刘伟峰
【作者单位】北京理工大学,生命科学与技术学院生物医学工程系,100081;北京理工大学,生命科学与技术学院生物医学工程系,100081;北京理工大学,生命科学与技术学院生物医学工程系,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.一种面向多维生理参数的前端嵌入式数据处理系统的设计 [J], 项方康;吕勇;姚容;周正驰;巫溢滨
2.消防员生理参数采集与处理系统设计 [J], 梁梦杰;魏剑鹏;李驰原
3.消防员生理参数采集与处理系统设计 [J], 梁梦杰;魏剑鹏;李驰原
4.一种基于N ios Ⅱ软核的嵌入式图像采集处理系统设计 [J], 龚向东;刘春平;黄虹
宾;曾振兴
5.基于niosII的测控中频处理系统设计 [J], 张天平;郝建华;许斌;丁丹
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基于NiosⅡ的SOPC系统设计与研究的开题报告一、选题背景及意义SOPC（System-on-a-Programmable-Chip，可编程芯片系统）是一种新的系统设计方法，其核心是将CPU、DSP、FPGA等各种数字电路系统的设计集成到一个单一的可编程处理器芯片中，这种设计方法在数字电路领域中具有非常广泛的应用前景和研究价值。

而在这种系统设计方法中，Nios Ⅱ是基于可编程逻辑设备的嵌入式处理器，具有易于设计与控制、可裁剪性强、资源占用小等优点，广泛应用于SOPC系统的设计与实现之中。

因此，本次选题旨在通过对于Nios Ⅱ的SOPC系统设计与研究进行深入探索，探究其在实际应用中的优势与不足之处，为其进一步的优化和完善提供参考依据。

二、研究方法及流程1、资料收集：在本研究中，需要深入了解Nios Ⅱ处理器的内部结构与工作原理、SOPC系统的设计与构建过程、各种数字电路模块的实现方法等相关资料，并进行整理和分析。

2、系统设计：在收集和分析相关资料的基础上，进行简化的Nios Ⅱ处理器设计和SOPC系统架构设计，并利用Quartus II工具进行系统实现和验证。

3、系统测试：完成系统的实现之后，进行系统测试，包括硬件实验和软件编程测试两个方面。

4、分析评估：分析实验数据，评估Nios Ⅱ的SOPC系统在实际应用中的性能优劣，提出系统的改进和优化方案。

三、预期结果及意义1、在实验设计过程中，通过对Nios Ⅱ的SOPC系统架构设计与实现，可以深刻理解可编程处理器芯片中各种数字电路模块的工作原理与相互联接关系，彻底掌握SOPC系统的设计与构建方法。

2、通过实验测试和数据分析，可以全面评估Nios Ⅱ的SOPC系统在实际应用中的性能优劣，研究其应用前景和推广价值，并针对其不足之处提出系统的改进和优化方案，提高系统的性能水平和可靠性。

3、研究成果可为相关技术研究和应用推广提供科学依据和参考借鉴，促进数字电路领域技术的创新和发展。

基于NIOS Ⅱ的多功能数字频率计的设计
曹作宝;包晓敏;彭霄
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2009(022)010
【摘要】介绍了一种基于可编程片上系统(System On Programmable Chip,以下简称SOPC)技术的多功能数字频率计的实现方案.通过在FPGA芯片中植入NIOS Ⅱ软核作为系统的控制核心,并利用FPGA中的可编程逻辑资源构成该嵌入式系统的外围数字控制电路,借助于Avalon总线,实现高速FIFO,触发控制电路,LCD显示控制电路,频率周期测量模块等.可测量方波、正弦波、三角波等不同波形的频率、周期和脉宽,且可测范围达0.1Hz-100MHz.
【总页数】2页(P74-75)
【作者】曹作宝;包晓敏;彭霄
【作者单位】浙江理工大学信息电子学院,浙江,杭州,310018;浙江理工大学信息电子学院,浙江,杭州,310018;浙江理工大学信息电子学院,浙江,杭州,310018
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于FPGA的多功能数字频率计的设计与实现 [J], 张楠楠;陈龙;郭恒哲;李大宇
2.基于EDA技术的多功能数字频率计设计 [J], 龚泰龙
3.基于可编程逻辑器件的多功能数字频率计的设计 [J], 包佳佳
4.基于NiosⅡ的多功能数码相框设计 [J], 刘胜辉;王燕飞
5.基于Nios Ⅱ处理器的多功能计数器系统设计 [J], 邹宇;王承
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niosii课程设计一、教学目标本课程旨在通过NIOS II软核处理器的教学，让学生掌握嵌入式系统的基本概念、软硬件协同设计的方法，以及基于NIOS II处理器的设计和实现。

具体目标如下：1.理解嵌入式系统的基本概念、特点和应用。

2.掌握NIOS II处理器的基本结构、工作原理和指令系统。

3.熟悉软硬件协同设计的基本方法，包括硬件描述语言（HDL）和软件编程。

4.能够使用NIOS II处理器进行简单的嵌入式系统设计和实现。

5.能够独立完成NIOS II处理器的硬件设计和软件编程。

6.能够对NIOS II处理器的设计进行优化和调试。

情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队协作精神。

2.增强学生对嵌入式系统领域的兴趣和热情。

3.培养学生对我国嵌入式产业发展的关注和支持。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.嵌入式系统概述：嵌入式系统的定义、特点、应用和发展趋势。

2.NIOS II处理器：基本结构、工作原理、指令系统、寄存器文件和数据通路。

3.软硬件协同设计：硬件描述语言（HDL）的基本概念和应用，软件编程基础。

4.NIOS II处理器设计：硬件设计和软件编程，设计优化和调试方法。

5.案例分析：分析实际应用中的嵌入式系统设计，了解行业动态和发展趋势。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法，确保学生掌握基础知识。

2.案例分析法：分析实际应用案例，让学生了解嵌入式系统的实际应用和发展趋势。

3.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队协作能力和创新意识。

4.实验法：动手实践，让学生亲自设计并实现NIOS II处理器 based的嵌入式系统。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《NIOS II嵌入式系统设计与实践》。

2.参考书：提供相关领域的经典教材和论文，以便学生深入研究。

3.多媒体资料：制作课件、视频等教学资料，以便学生更好地理解和掌握知识。