实验：PIO输入—读取开关信号

 

实验：PIO输入—读取开关信号

Author：Chen Tuo

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2008年3月1日创建

2009年3月29日修改

1.      实验目的

熟悉NiosII PIO设备的访问方法。学习读取引脚的开关信号。

2.      实验设备

硬件：PC机，EP1C3或EP1C12核心板，MyEpx3实验版。

软件：Quartus II 7.2；MagaCore 7.2；Nios II IDE 7.2。

3.      实验内容

用一个按键控制一个LED灯显示。

4.      实验预习要求

熟悉PIO外设的访问机制。

5.      实验步骤

(1)    创建一个QuartusII项目PIOReadPin。

(2)    如下图，定制一个Nios II CPU。

 

其中：onchip_mem为8K，KEY_PIO为1位输入，LED_PIO为1位输出。启动向量和异常向量配置如下：

 

(3)    在Quartus II中创建一个原理图，放置一个上面定制好的Nios II核myniosii，并如图设置引脚。编译、下载硬件配置到FPGA。

(4)    启动Nios II IDE，新建一个空白Nios II C/C++ Application项目，并命名为PIOReadPin。

(5)    在PIOReadPin项目中添加一个C文件PIOReadPin.c。

(6)    设置PIOReadPin项目Properties属性，对该项目的代码编译进行优化：

C/C++ Build > Tool Settings > General > Optimize size (-Os)

(7)    设置PIOReadPin_syslib项目Properties属性，对该项目的代码编译进行优化：

a)       C/C++ Build > Tool Settings > General > Optimize size (-Os)

b)      在System library属性页面，清除Support C++和Clean exit (flush buffers)；选上Program、LightWeight device driver API、Reduced device drivers和Small C library。

(8)    编译、调试、运行。

6.      程序清单

键盘输入实验程序

/*************************************************************

 * 文件名：PIOReadPin.c

 * 功  能：读取I/O引脚值，以查询方式控制LED。按下KEY1时，LED1亮

 * 说  明：按下KEY1观察LED1的状态

 ************************************************************/

#include "system.h"

#include "altera_avalon_pio_regs.h"

#include "alt_types.h"

 

#define LEDCON 0x01     //低电平亮

#define KEYCON 0x01     //按下为低电平

 

/*************************************************************

 * 名    称：InitPIO()

 * 功    能：初始化PIO_KEY为输入，PIO_LED为输出

 * 入口参数：无

 * 出口参数：无

 ************************************************************/

void InitPIO(void)

{

    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(PIO_KEY_BASE, ~KEYCON); //0为输入

    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DIRECTION(PIO_LED_BASE, LEDCON);  //1为输出

}

/*************************************************************

 * 名    称：main()

 * 功    能：读取按键的值，并输出控制LED

 ************************************************************/

int main(void)

{

    volatile alt_u32 key_state;  //暂存PIO引脚状态

    InitPIO();

    while(1)

    {

        key_state = IORD_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_KEY_BASE)&KEYCON;

        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_LED_BASE, key_state); 

    }

    return(0);

}

       头文件的说明见《实验：PIO外部中断》。

7.      程序的调试

       在调试程序的过程中，用户可以在Memory窗口中查看PIO内核寄存器在地址空间的映射。先点击 在Monitor Memory窗口中输入PIO_KEY的基地址0x00005000。

       基地址可以从system.h中获得。

       在单步跟踪时可以查看到输入引脚的状态变化。注意：不能看到输出状态的变化。

 

       上面是KEY1为高电平时的情况，尽管我们在硬件中定义的PIO端口只有一位，但是PIO寄存器还是32位的。0 – 3是数据寄存器，注意到小端存储模式，当前的实际数据为：0x00000001。

8.      参考文献

[1] 周立功，等. SOPC嵌入式系统实验教程(一)[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[2] 李兰英，等. Nios II 嵌入式软核 SOPC设计原理及应用[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[3] http://www.altera.com.cn/.