嵌入式技术的工程法课件：第四节 典型 Nios II 外围设备简介.ppt

嵌入式技术在现代电子设备设计中扮演着至关重要的角色，而Nios II处理器作为Altera公司的嵌入式处理解决方案，其外围设备的配置和理解是开发者必须掌握的关键技能之一。在本课件中，我们将重点介绍典型Nios II外围设备中的并行输入输出（PIO）核心。 PIO Core是一个高度可配置的Avalon从外设，它提供了一个接口，使得Avalon主外设（如Nios II处理器）能够通过读写操作来控制通用I/O端口。每个PIO Core最多可以提供32个I/O端口，这些端口可以配置为输入、输出或三态模式。当配置为输入模式时，PIO可以检测电平事件和边沿事件，并且可以申请中断。在SOPC（System On a Programmable Chip）系统中，可以根据需求添加一个或多个PIO Core。 在实际应用中，PIO Core常常用于以下场景： 1. 作为输出，控制LED的状态，例如显示系统状态或用户界面反馈。 2. 作为输入，从开关或键盘等设备收集数据，实现人机交互。 3. 作为输入，检测外部事件，如按钮按下或传感器信号，通过申请中断通知处理器。 4. 作为双向模式，控制LCD显示屏，实现图形或文本显示。 5. 与FPGA外部逻辑器件通信，扩展系统的功能。 PIO Core的寄存器结构主要包括数据寄存器、方向寄存器、中断屏蔽寄存器和边沿捕获寄存器。数据寄存器负责读取输入端口的数据或写入输出端口的数据，读写操作互不影响。方向寄存器在双向模式下控制每个I/O端口的方向，系统复位后默认全部为输入。中断屏蔽寄存器则控制输入端口中断的使能，复位后所有中断都被禁止。边沿捕获寄存器记录输入端口的边沿事件，写操作会清除所有状态。 中断操作是PIO Core的一个重要特性。对于电平触发中断，当输入端口为高电平且中断使能时，会申请中断。对于沿触发中断，只要检测到配置的边沿事件且中断使能，则会申请中断。中断请求（IRQ）信号会一直保持有效，直到主设备处理中断并清除相应的中断使能位。 在SOPC Builder中，配置PIO Core的基本设置包括设定端口数量（位宽，从1到32位），以及选择I/O端口的方向，例如双向、仅为输入或仅为输出。这些设置决定了PIO Core如何与外部设备交互以及中断机制的工作方式。 了解并掌握Nios II处理器的PIO Core的配置和使用方法，对于开发基于Nios II的嵌入式系统至关重要。通过灵活配置和利用PIO Core，开发者能够构建出满足特定需求的高效、可靠的系统。