EDA(电子设计自动化)教程.pptx
计算机EDA设计
教程
北航计算机学院艾明晶1
第7章NiosⅡ嵌入式处理器设计
7.1NiosⅡ嵌入式处理器简介
7.2NiosⅡ嵌入式处理器软、硬件开发流程
7.3NiosⅡ嵌入式处理器系统的开发
7.4NiosⅡ嵌入式处理器外围接口
7.5HAL系统库
7.6设计实例——电子钟
共2学时
位北京航空航天大學2
BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics
7.1NiosⅡ嵌入式处理器简介
内容概要
一、第一代Nios嵌入式处理器
二、第二代Nios嵌入式处理器
三、可配置的软核嵌入式处理器的优势
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一、第一代Nios嵌入式处理器
■2000年，Altera发布了Nios处理器，这是第一款可用于可编程逻辑器件的可配置的软核处理器。
基于RISC技术
16位指令集
16/32位数据通道
5级流水线
在一个时钟周期内完成一条指令的处理
具有一种基于JTAG的OCI(片上仪器)芯核
7.1NiosⅡ嵌入式处理器简介
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■2003年，Altera发布了Nios3.0处理器，它有16位和32位两个版本，能在低成本的Cyclone和高性能的
Stratrix芯片上实现。
■主要特性：
更多的可配置寄存器
极大的灵活性和可扩展性
功能强大的开发工具(SOPCBuilder)
■第一代Nios处理器的缺点
没有提供软件开发的集成环境，用户需要在NiosSDKShell中以命令行的形式执行软件的编译、运行、调试。程序的编辑、编译、运行都是分离的。
不支持对项目的编译。
7.1NiosⅡ嵌入式处理器简介
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2004年6月，Altera继在全球推出CycloneⅡ和
StratrixⅡ器件系列后，又推出支持这些新款芯片
的NiosⅡ嵌入式处理器。
与第一代Nios相比，最大处理性能提高了3倍，
CPU内核部分的面积最大可缩小1/2(32位Nios处理器占用1500个LE,NiosIl最少只占用600个LE)。
广泛应用于嵌入式系统的设计中。
7.1NiosⅡ嵌入式处理器简介
二、第二代Nios嵌入式处理器
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种类
特性
CPU结构
32Bit指令集
32Bit数据宽度线
32个通用寄存器
2GByte寻址空间
片内调试
基于边界扫描测试(JTAG)的调试逻辑，支持硬件断点、数据触发以及片外和片内的调试跟踪
定制指令
最多达到256个用户定义的CPU指令
软件开发工具
NiosIIIDE(集成开发环境)
基于GNU的编译器
硬件辅助的调试模块
7.1NiosⅡ嵌入式处理器简介
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NiosI/fFast
NiosIlIsStandard
NIoSIlleEconomy
Pipeline
6Stage
5Stage
None
H/WMultiplierBarrelShifter
1Cycle
3Cycle
Emulated
InSoftware
BranchPrediction
Dynamic
Static
None
InstructionCache
Configurable
Configurable
None
DataCache
Configurable
None
None
北京航
Custom
Instructions
Upto256
7.1NiosⅡ嵌入式处理器简介
·NiosIⅡ提供3种不同的内核，以满足系统对不同性能和成本的需求。
BeijingUniversityofA
8
NiosⅡ
Nios
PipelinedRISCArchitecture
PipelinedRISCArchitecture
√32-BitInstructions
16-BitInstructions
FlatRegisterFile
WindowedRegisterFile
√32-BitDataPath
16-Bitor32-BitDataPath
32PrioritizedInterrupts
64PrioritizedIn