NiosII系统高级开发技术.ppt

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1、第8章NiosII系统高级开发技术本章是有关SOPC的深入设计，C2H、定制用户逻辑外设和定制用户指令是使用NiosII嵌入式软核处理器的SOPC系统的重要特性，用户还可以通过C2H、定制用户逻辑外设和定制用户指令来实现各种应用要求。主要内容第8章目录8.1定制NiosII用户指令8.2定制基于Avalon的用户外设8.3C2H编译器的使用8.1.1用户定制指令对时间要求严格的算法可定制指令，提高性能(如:FFT)可扩展CPU指令集。软件中比较费时间的运算(比如浮点乘除法,循环迭代等)，通过定制指令由硬件来实现，加速运算速度。扩展接口用户指令的结构框图8.1定制Ni

2、osII用户指令8.1.2定制指令体系结构的类型1.组合逻辑；2.多周期；3.扩展的：4.内部寄存器文件；5.外部接口；8.1定制NiosII用户指令8.1.2定制指令体系结构的类型多周期指令结构框图组合逻辑指令结构框图8.1定制NiosII用户指令扩展指令结构框图带内部寄存器的乘加指令结构框图8.1.2定制指令体系结构的类型8.1定制NiosII用户指令扩展接口用户指令的结构框图8.1.2定制指令体系结构的类型8.1定制NiosII用户指令8.1.3定制指令实现方式定制指令支持多种设计文件，包括：VerilogHDL,VHDL,EDIFnetlistfile,Qu

3、artusIIBlockDesignFile(.bdf),和VerilogQuartusMappingFile(.vqm)。具体实现方法有：1．导入HDL文件实现定制指令；2．通过DSPBuilder实现定制指令加速模块；3．直接使用SOPCBuilder中自带的定制指令。8.1定制NiosII用户指令定制指令设计示例在定制指令前，首先要正确的实现硬件逻辑功能，包括编写HDL文件和验证用户逻辑。1.编写HDL文件D:altera80ios2edsexamplesverilogcustom_instruction_templates2.验证用户逻辑功能3

4、.在SOPCBuilder中添加HDL文件intmain(void)__attribute__((weak,alias("alt_main")));#pragmano_custom_fmuls#pragmano_custom_fadds#pragmano_custom_fsubs#pragmano_custom_fdivsvoiddelay(void){floata,b,z;alt_u32i;a=2008.620;b=123.45678;z=0;for(i=0;i<5000;i++){z+=a*146.134761f/b;a++;}return;}8.3NiosII

5、C语言至硬件加速编译器(C2H)简介NIOSIIC-to-Hardware（C2H）加速编译器使得用户可以直接从ANSIC源代码创建定制外设加速器。硬件加速器是在硬件中实现C函数的逻辑模块，通常可以将执行效率提高到一个数量级。使用C2H编译器，用户可以在以NIOSII处理器为目标处理器的C程序中开发和调试一个算法，然后将C代码转化成在FPGA中实现的硬件加速器。类似CPU+GPU。专用硬件加速器，作为FPGA的定制协处理器，协助CPU同时处理多个数据。SOPCBuilder含有一个向导，将加速逻辑和DMA通道引入系统。C2H的特点1.简单和易于使用2.快速的反复设计

6、以找到最优的软硬件分配比例3.加速对性能影响大的代码4.C2H编译器工作在函数级5.从C语法到硬件结构的一对一映射6.性能依赖存储器访问时间8.3NiosIIC语言至硬件加速编译器(C2H)简介适合C2H的C代码包含相对小而简单的循环或是包含嵌套的循环；对一组数据反复操作；不适合C2H的C代码不能形成一个循环的代码；包含C2H编译器不支持的语法，如浮点运算和递归函数8.3NiosIIC语言至硬件加速编译器(C2H)简介8.3NiosIIC语言至硬件加速编译器(C2H)简介C2H是能够提升对时间性能要求较高的ANSIC函数的工具，它将这些函数转换为FPGA中的硬件加速

7、器。C2H支持标准ANSIC代码，可加速实现多种应用程序，提高其运行效率，包括访问片内、外部存储器和外设等。C2H帮助NiosII用户以最少的资源占用来达到提高系统性能的目的。NiosIIC2H编译器设计流程非常简单，编写好应用程序后，用户需要做的工作首先是分析软件代码，确定出现性能瓶颈的函数，然后在NiosIIIDE中高亮显示所需的函数，右键单击加速便可以生成自动链接至软件流程的硬件加速器。intmain(void)__attribute__((weak,alias("alt_main")));voiddelay(void){alt_u32i=0,j=0;wh