6-LTC2308控制器设计——NiosII应用程序代码理解

概述

该代码实现了一个简单的 ADC 数据采集功能，通过硬件寄存器操作控制 LTC2308 ADC 芯片，采集其指定通道的模拟信号并打印转换结果。

代码框架

如下：

main.c 先是读取DE10-Standard开发板的开关值，将这个值作为通道选择信号输入给LTC2308控制器（adc_ltc2308_fifo模块）。然后main.c 给出一个10次的测量次数并将这个数据写入到LTC2308控制器的寄存器当中。接着main.c 给出了一个触发一轮测量的信号（measure_fifo_start）给LTC2308控制器，开始一轮的测量。（adc_ltc2308_fifo模块调用adc_ltc2308模块 完成10次测量，并把每次测量的数据缓存到adc_data_fifo模块。）main.c 等待10次测量完成以后，开始读取LTC2308控制器的FIFO中的数据。一次读一个数据，10次读完延迟200ms，又开始新的一轮测量。

NIOS II 处理器的硬件抽象层（HAL）

HAL提供了一些宏定义来访问外设的寄存器，关于HAL的具体描述请参考文章：

Nios II 处理器的硬件抽象层（HAL）

静态地址对齐

本案例的Nios 程序使用静态地址对齐（每个寄存器在Avalon总线上占4个字节的地址），在软件编程时

可以使用IOWR（基地址，寄存器编号（n），数据）对自定义IP的第n个寄存器进行写入操作；
可以使用IORD（基地址，寄存器编号（n））对自定义IP的第n个寄存器进行读出操作。

如果使用动态地址对齐，（每个寄存器在Avalon总线上占数据位宽/8个字节的地址）
在软件编程时，使用IOWR_32DIRECT（数据位宽为32位）、IOWR_16DIRECT（数据位宽为16位）、IOWR_8DIRECT（数据位宽为8位）进行写操作
在软件编程时，使用IORD_32DIRECT（数据位宽为32位）、IORD_16DIRECT（数据位宽为16位）、IOWR_RDIRECT（数据位宽为8位）进行写操作

IOWR_8DIRECT(基地址、地址偏移量、数据)，地址偏移量 = 寄存器编号*1
IOWR_16DIRECT(基地址、地址偏移量、数据)，地址偏移量 = 寄存器编号*2
IOWR_32DIRECT(基地址、地址偏移量、数据)，地址偏移量 = 寄存器编号*4

IORD_8DIRECT(基地址、地址偏移量)，地址偏移量 = 寄存器编号*1
IORD_16DIRECT(基地址、地址偏移量)，地址偏移量 = 寄存器编号*2
IORD_32DIRECT(基地址、地址偏移量)，地址偏移量 = 寄存器编号*4

头文件引入

#include <stdio.h>    // 标准输入输出库（用于printf）
#include <io.h>       // 硬件寄存器操作库（IORD/IOWR）
#include <unistd.h>   // 提供usleep函数（微秒级延时）
#include "system.h"   // 自定义系统头文件（定义硬件地址）


在底层硬件里面，adc_ltc2308模块和sw模块的地址定义如下：

在软件BSP生成的时候会根据DE10_Standard_QSYS.sopcinfo文件生成system.h文件，其中就包含硬件寄存器的基地址定义：

代码详解

1. 主函数

void main(void){
    int ch = 0;
    const int nReadNum = 10; // max 1024
    int i, Value, nIndex=0;

变量说明：
ch：当前选择的 ADC 通道（0-7）。
nReadNum：每次采样的次数。
Value：存储每次 ADC 转换的结果。
nIndex：循环次数索引，用于打印调试信息。

2. 主循环

    while(1){

        ......

        printf("======================= %d, ch=%d\r\n", nIndex++, ch);

        ......

    } // while

程序将无限循环，每循环一次，nIndex自增1，这个变量是标识当前循环了多少次。

3. 读取开关值

        ch = IORD(SW_BASE, 0x00) & 0x07;//从开关寄存器读取输入值

& 0x07操作是取低3位，确保通道号在 0-7 范围内。寄存器的编号0x00、0x01的定义可以参考adc_ltc2308_fifo.v模块的代码。

4. 配置采样次数

        // set measure number for ADC convert
        IOWR(ADC_LTC2308_BASE, 0x01, nReadNum);

向 ADC 控制寄存器写入采样次数。

5. 启动ADC转换

        // start measure
        IOWR(ADC_LTC2308_BASE, 0x00, (ch << 1) | 0x00);
        IOWR(ADC_LTC2308_BASE, 0x00, (ch << 1) | 0x01);
        IOWR(ADC_LTC2308_BASE, 0x00, (ch << 1) | 0x00);
　　　usleep(1);

第一次写入：清除启动位。

第二次写入：设置启动位，开始转换。

第三次写入：清除启动位，准备下一次转换。

usleep(1)：短暂延时，确保信号稳定。

6. 等待转换完成

        // wait measure done
        while ((IORD(ADC_LTC2308_BASE,0x00) & 0x01) == 0x00);

IORD(ADC_LTC2308_BASE, 0x00)是读取 ADC 状态寄存器，寄存器的最低位是10次采集完成标志位。

& 0x01：检查最低位是否为1。
== 0x00：结果为0则一直等待。

7. 读取并打印ADC数据

        // read adc value
        for(i=0;i<nReadNum;i++){
            Value = IORD(ADC_LTC2308_BASE, 0x01);
            printf("CH%d=%.3fV (0x%04x)\r\n", ch, (float)Value/1000.0, Value);
        }