实验05_SOPC_PIO中断及应用S

实验拓展
拓展要求： （1）本设计未增加按键防抖动设计，试设计代码，探究一
次按键是否多次触发（执行）中断。 （2）如何设计按键防抖动设计。
拓展提示： （1）可将LED值设置全局变量。在按键处理过程中，即改变
使能信号值，同时也顺序调整LED闪烁值，通过灯的亮灭确认 是否一次按键，出现多次执行。
（2）软件防抖可参考用单片机延时按键防抖的方法，但也不 建议在中断服务程序中，加入过大的延时，否则中断快速响应 的优越性就难以体现。
系统需求：
1.实验之前，请以课件为基础，预习实验内容。 2.在指定的文件夹存储、命名各工程项目和文件。 3.规范实验报告的书写内容和格式。
一.实验原理
1.0 系统需求分析
中断指CPU在执行A任务时，发生了某个事件 （程序自身或外界）使CPU暂停对A任务的处理， 保留现场，去执行B任务；B任务完成后，回到A 的现场，继续执行A任务。
6.按下按键2。再 单步运行，观察运 行情况及各变量的 值得。
5.判断结束 后，全速运 行，观察现 象并总结。
3.按下开发 板上矩阵键 盘上的按键1， 程序在断点 处停下。
（4）暂停调试后的再调试
1.如需修改代码，需按【停止 键】，结束调试。否则下次再启 动调试会报错。停止调试后，可 直接在调试界面修改代码。
(3)编写代码，编译，改错，调试，下载，观察记录现象
硬件中 断号
中断控制 器ID
系统重要文件 Alt_sys_init.c
Main()函数运行前的 初始化函数。
PIO设置开了 中断，所以初 始化闪烁方式及调试
中断执行时， 先关中断，出 之前再开中断。
(3)可尝试在处理器IO端口前，增减用硬件描述语言设计的 防抖动逻辑单元。
2.全速运行 到第1个断 点处。
3.单步运行， 观察LED灯 变化和变量 变化。
1.双击添加 断点。双击 可取消断点。
4.再全速运行，到第2个 断点，再单步运行，观 察现象。
1.删除大循 环内断点， 在中断函数 内设置断点。
（3）在中断服务函数内设 置断点
2.全速执行。 观察LED灯 变化。
4.单步执行， 观察data值 得变化及按 键判断流程。
实验要完成如下任务：
（1）PIO内核设置中，与按键中断相关的设置； （2）与PIO中断相关的弘定义； （3）中断服务函数的编写; （4）中断函数的注册; （5）中断调试的方法。
1.1 系统框架
1.2 硬件电路
插入方法：在DIP40接 口，8P排线插入靠外 的一排，左右各空6个 针。6+8+8=20.
二.实验操作
本实验，除掌握前述实验内容相关的操作意外，还 需要注意以下几个问题。 （1）PIO中断中，边沿捕获触发的标志位，中断触发 中的边沿触发和电平触发设置及区别。 （2）PIO中断寄存器的设置。 （3）中断服务函数的编写和中断函数的注册。 （4）如何硬件调试中断。
1.启动QUARTUS II,创建或移动系统设计工程（略）
2.启动Qsys对原NIOS II处理器系统中的PIO核进行设置
（1）打开 Qsys软件，对PIO核进行设置
位宽6位， 2输入，4 输出。
双向（三 态）输入 输出。
初始值，1， 灯不亮。
1.选择菜单栏，启动Qsys软件。
或直接在文件导航栏上双击
【.qsys】文件，打开Qsys软件， 允许边沿
并自动打开NIOS II系统设置文 捕获寄存
2.如需再调试，执行 【RUN】，【Debug Configuration】,再次 启动调试。
（b）对程序代码进行一定的整理并编译下载。
两种写的方式， 都可以正确的 注册中断，注 意它们之间的 相同点及区别。
要屏蔽某几行代码时， 先反色框选需屏蔽的 代码，CTRL+“/”, 即可同时屏蔽多行代 码。
4.使用NIOS II Software Build Tools For Eclipse
开发用户程序并调试。 (1) 删除原工程，再导入工程，修改setting文件内地 址，clean project,refresh,generate BSP。 (2)修改（查看软件工程属性）。 (3)编写代码，编译，改错，调试，下载，观察记录现 象。 （a）边沿捕获触发中断改变LED闪烁方式及调试。 （b）对程序代码进行一定的整理并编译下载。
1.代码编写完成后 【CTRL+B】,全编译。代码有 错误，按提示做修改。
2.菜单栏【RUN】,【Debug Configurations】启动调试 设置对话框。注意软件工程 目录和调试连接，确认已下 载硬件.sof文件。
3.按下【Debug】，启动调试 界面。
（1）中断调试启动
（2）在大循环中设置断点
4.使用NIOS II Software Build Tools For Eclipse 开发用户程序并调试。
(1) 删除原工程，再导入工程，修改setting文件内地址，clean project,refresh,generate BSP。 (2)修改（查看软件工程属性）。
1.通过菜单栏，启动NIOS II EDS软件， 如上图，调整工作区间为本次实验的 工程文件夹目录。其他步骤参照实验3 内容进行设置。页可以删掉原软件工 程，重新创建软件工程。
件对话框。
器。
2.双击【pio_led】栏，调出 PIO设置对话框，并做如右图所 示设置，设置完后，点 【finish】完成设置。
中断允许
位输出允 许
捕获下降 沿
边沿中断
（2）完成其他操作及生成NIOS II系统。
3.设置中断号，修改其值为【0】。注释：本实验用 到中断，必须设置中断号。同一个PIO共用一个中断 号，如PIO内有多个按键均有中断操作，需软件查询 哪一个按键被触发。
1.3 具体操作步骤
1.启动QUARTUS II，创建或移动系统设计工程。 （1）在计算机最后一个盘，新建Experiment_SOPC文件夹，新 建本实验工程文件夹，命名为：Experiment_**_04(**为两位学 号，04为第一个实验）。 （2）按实验2的方法，新建一个NIOS II工程项目，在Qsys创建 NIOS II系统。或者按照实验3的方法，移动原设计好工程到新 工程目录下并设置。
4.其他设置略，生 成NIOS系统。在顶 层更新NIOS II符 号，生成引脚，分 析综合，分配引脚， 全编译，下载。 （自行按实验2步 骤操作）。
注释1.因开发板上SW1—SW3按 键连接的FPGA引脚为输入引脚。 而本例中PIO端口类型为三态， 按键也需接三态引脚，故本例 按键由键盘上的两个按键替代。 两按键的行接入端口（并上 拉），列信号固定接地，则形 成两个按键形式。
2.启动Qsys对原NIOS II处理器系统中的PIO核进行设置。 （1）打开 Qsys软件，对PIO内核进行设置（修改核中断相关设 置，上个实验已设置，本次可不修改）。 （2）完成其他操作及生成NIOS II系统。
3.在QUARTUS II工程，更新NIOS II系统，编译、设置引脚，全程 编译，下载硬件设计.sof文件（本次可不修改）。
实验05:PIO中断及应用
实验任务： 通过用PIO连接的按键来触发Nios II CPU的外部
中断，控制LED的变化。
知识点：
1.掌握PIO内核中断设置的方法。 2.掌握NIOS II编程中断程序编程的方法。 3.掌握中断断点调试的方法。 4.了解将代码打包为函数，简化主函数的编程方法。了解 usleep函数的方法。
中断有优先级之分，优先级高的中断可以打 断优先级低的中断，同级别中断按先后顺序执行。
在嵌入式系统中，中断一般分为定时中断和 外部中断，定时中断由程序定时产生，外部中断 则由外设产生。
本实验开发任务：
本例中用PIO来实现对Nios II CPU的外部中断，方法为： Nios II CPU通过PIO连接到某个按键上，按键按下后触发中 断，CPU响应外部中断改变LED的亮灭状态（本例中按键和LED 共用一个PIO内核）。