SOPC自定义元件的添加及运行

kenson

Nios II 嵌入式系统驱动设计（二）
       在SOPC中自定义元件的端口设置解析 中讲述了自定义元件的端口设置，在本文中将详细讲述如何将自定义元件嵌入SOPC Builder中，以及将该元件加入SOPC系统，并通过运行软件测试该元件性能。
; k& l, w2 _; l7 v1 n+ l新建一个文件夹ip，将Ckecksum Hardware Accelerator的源文件checksum_accelerator.v，checksum_transform.v，latency_aware_read_master.v，slave.v复制到该文件夹下。
$ t, `9 ^  Y$ @, a打开SOPC Builder，单击左上角的Create new component…，弹出如下对话框：
http://space.ednchina.com/upload/2008/12/8/0145f901-e4bc-44f6-a7f5-ed68d5b2f4de.jpg
Introduction页面是对component editor的简单介绍。
l
HDL Files
http://space.ednchina.com/upload/2008/12/8/7cd658f6-9df8-46ce-892c-c3f42f14267f.jpg
; B: U5 M! b3 T1 @4 S* a0 w单击Add…，选择刚才新建的ip文件夹，将该文件夹下的所有.v文件选中加入，component editor并会进行分析，主要是对端口的分析，将顶层文件的Top复选框打上勾。如果文件有改变可以点击Reanalyze HDL Files重新分析。
0 @& U8 g7 _0 \7 y, Z/ A, x' C
除了导入HDL文件外，component editor还提供另一种方法可以将端口export到SOPC系统之外，直接在Signals页面手动加入信号或在Templates中加入已经定义好的端口信号，用户再自己修改。导入HDL文件后，Templates下拉菜单为灰色，无法加入。
# ]8 x! k6 z2 l& w8 }7 j! d$ \l
2 K" P, b8 A( z! SSignals
http://space.ednchina.com/upload/2008/12/8/e401a4f3-c4e3-4aca-9d50-7b5e593d4bd6.jpg
这里的信号是component editor分析了HDL文件后自动从文件中提取的端口信号，用户需要设置interface，Signal Type，Width，Direction以使用户端口信号与Avalon总线信号相对应，如果用户端口信号的命名方式参考 SOPC中自定义元件的端口设置解析 中的要求，则component editor自动识别出相对应的信号设置。
l
3 _; ?: H! E5 J5 M% m# P  Qinterfaces
& p, I, k! X, @0 Whttp://space.ednchina.com/upload/2008/12/8/69998e9a-b135-49c6-a107-7f48aaafd617.jpg
' m2 a/ T$ }: vInterfaces的类型在SOPC中自定义元件的端口设置解析 中有说明，主要有Master，slave，clock input等10种，在每种类型下面可以设置该类型interface的属性参数，如时序，流水线传输，interface的同步clock等。如果显示了除定义以外的interface，则点击Remove interfaces With No Signals删除。
l
Component Wizard
http://space.ednchina.com/upload/2008/12/8/1541b6c0-30ba-4c59-a1dc-145f90d69c6b.jpg
. @' h, J! E! [8 K+ c& Z在Component Wizard中可以设置元件所属类型名称，元件显示名称，版本号等信息，点击Preview the GUI…可以预览，如果在顶层HDL文件中定义了一些Parameters，可以这里加入以便让用户在实例化时可以设置这些参数。
5 Z7 g0 ]* T( s5 w: w5 b+ i8 C
% R! {$ a$ M2 T( ?4 {, }6 n, Q全部设置完后，点击Finish…在ip文件夹下产生checksum_accelerator_hw.tcl文件，该文件并是Component editor根据用户设置生成的文件，该文件提供给SOPC Builder所有需要的信息。
4 W* H$ e3 {6 q. }. j
除了硬件文件外，为了能用软件执行给元件，需要添加软件驱动程序。在ip文件夹下新建HAL文件和inc文件，ip文件结构如下：
" r0 G; p+ T- j1 @" k

http://space.ednchina.com/upload/2008/12/8/ed1fa66a-fb53-4440-b44f-ff6e244ee529.jpg

其中HAL文件夹下的inc文件夹下包含checksum_accelerator_routines.h为软件API的头文件，HAL文件夹下的src文件夹下包含checksum_accelerator_routines.c为软件API的源文件，以及component.mk，该文件在编译时提供驱动程序源文件信息。在ip文件夹下的inc文件提供元件的寄存器映射（register map）文件，该文件提供软件读写元件寄存器的地址。

所有的工作完成后，将ip文件复制到QuaetusII工程目录下，打开该工程的SOPC Builder，此时在左边栏出现刚才新增的元件。

http://space.ednchina.com/upload/2008/12/8/f37d9159-e6cd-49e1-ba72-b300e440bb55.jpg

为了测试新增元件的功能，建立带有该元件的SOPC系统：
% ?5 p$ o5 C  d- ^2 Y, Uhttp://space.ednchina.com/upload/2008/12/8/e544cdaa-0598-47a4-aacf-6ea241d69a01.jpg
. x" h7 K: ^/ {同时建立以该硬件为基础的软件工程，将文件test_checksum.c的内容复制到应用工程的源文件中，编译，下载，运行后，console窗口出现如下结果：
http://space.ednchina.com/upload/2008/12/8/57d4449a-bd2d-458b-9ab7-c483b797af1b.jpg
软件首先产生64KB的随机数，然后分别用软件cheksum和硬件checksum，输出两次checksum的结果，可以看到硬件checksum比软件checksum快了65倍，硬件加速起到了很大的作用，因此在关键算法上可以采用硬件实现，以提高速度。