基于Nios軟核的嵌入式Internet系統設計

時間：2023-05-01 08:10:31 計算機論文我要投稿

相關推薦

摘要：介紹如何在Altera開發平臺上，使用Nios軟核CPU來構建嵌入式Internet系統；并結合以太網遠程數據采集系統的實例，介紹此類系統硬件，軟件的設計方法。

關鍵詞：嵌入式Internet Nios μCOS

引言

自上個世紀末開始的網絡化浪潮，在很多領域都引發了技術進步和革新，嵌入式Internet便是嵌入式技術與網絡技術結合的產物。簡單來說，嵌入式Internet是指在一個嵌入式設備上配備網絡接口，通過網絡可以與遠程設備進行信息的交互。從管理的角度上來講，嵌入式Internet經歷了三個發展階段：集中管理階段、分散管理階段、智能管理階段。前兩個階段主要是致力于解決如何把一個具體的設備真實地嵌入到Internet中，第三階段人們考慮更多的是如何利用現有的技術來更好地進行遠程控制，更加豐富控制功能。

Altera公司的Nios軟核嵌入式處理器是一種可特許的通用RISC CPU，也就是說，Altera公司以IP核的方式將它提供給設計者。它可以與各種各樣的外設、定制指令和硬件加速單元相結合，構成一個定制的SOPC。該處理順具有可由用戶配置的L1（第一層）指令與數據超高速緩存。Nios處理器還具有一種基于JTAG的OCI（片上儀器）芯核，使軟件開發人員在實時調試方面具有更明顯的優勢。該處理器的軟件支持可擴展到對APR、IP、ICMP、TCP、UDP和以太網的網絡協議支持。

本文介紹的以太網遠程數據采集模塊的設計，充分利用了前述兩種技術。主要功能是進行數據采集、數據遠程傳輸以及可接受遠程控制。該模塊具有成本低廉、結構簡單、可靠性高、可擴展性強等特點。

1 設計實例分析

通過對以太網遠程數據采集模塊設計實例，介紹如何利用前面提到的技術來實現一個嵌入式Internet系統。

1.1 硬件設計

（1）系統整體結構

根據以太網遠程數據采集模塊的功能要求，考慮到系統的穩定性和可擴展性，本系統主要包括以下部分：

*Cyclone FPGA,包括Nios軟核CPU、操作系統使用的定時器、網絡協議棧使用的定時器、CPU同外圍設備的接口；

*EPCS4，用來在上電時對FPGA進行配置；

*Flash，主要用來存放軟件代碼以及一些需要保存的參數；

*SRAM，用來在系統運行時的代碼和數據存儲；

*8位A/D，用來采集輸入信號；

[1] [2] [3] [4]