本文檔的主要內(nèi)容詳細(xì)介紹的是ALTERA公司的DE1 SoC FPGA開發(fā)板的培訓(xùn)教程免費(fèi)下載包括了：第1章 DE1-SOC 快速入門，第2章 DE1-SOC 硬件實(shí)驗(yàn)，第3章 DE1-SOC 軟件實(shí)驗(yàn)（二），第4章 DE1-SOC 軟件實(shí)驗(yàn)（二），第5章 DE1-SOC 軟件實(shí)驗(yàn)（三），第6章 進(jìn)階實(shí)驗(yàn)，第7章 DS-5 （ALTERA EDTION） 應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　Quartus II 是進(jìn)行 Altera FPGA/CPLD 開發(fā)最基本也是最重要的一套工具， 從設(shè)計(jì)的輸入到系統(tǒng)合成進(jìn)而產(chǎn)生編譯文件都由此套工具完成。 需要安裝的軟件版本為： Quartus II Web 版本 v13.1。

　　DE1-SoC 開發(fā)板上的 Target FPGA 使用了 Altera Cyclone V SoC FPGA. Cyclone? V SoC FPGA 在一個(gè)基于 ARM 的用戶可定制芯片系統(tǒng)（SoC）中集成了分立處理器（HPS）、FPGA 和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）功能。HPS 是基于 ARM Cortex-A9 Dual-core 處理器，具有豐富外設(shè)和存儲(chǔ)接口（DDR2/3）等。雖然 HPS 和 FPGA 能夠獨(dú)立工作，但是他們通過高性能 AXI 總線橋接（bridge）實(shí)現(xiàn)高速寬帶行數(shù)據(jù)通信，這個(gè)總線是雙向的，HPS 總線主機(jī)能夠通過 HPS 至 FPGA 橋接訪問 FPGA 架構(gòu)中的總線及其外設(shè)。所有橋接兼容 AXI-3/4，支持同時(shí)讀寫操作，相似的，F(xiàn)PGA 架構(gòu)中的總線主機(jī)能夠通過 FPGA 至 HPS 橋接訪問 HPS 總線及其外設(shè)。所以 FPGA 系統(tǒng)設(shè)計(jì)將會(huì)以更佳的性能和靈活性呈現(xiàn)給設(shè)計(jì)者。

　　本文將會(huì)指導(dǎo)用戶如何在 DE1-SoC 上運(yùn)行 embedded Linux system，基于 linux system 編寫示例應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn) HPS 控制 FPGA 總線（Avalon memory-mapped，以下簡稱 avmm）相連的 LED。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)用戶可以了解如下相關(guān)知識(shí)：

　　? 建立一個(gè) SoC based FPGA hardware 系統(tǒng)

　　? HPS 組件在 Qsys 內(nèi)的設(shè)定（based on DE1-SoC board）

　　? FPGA avmm 外設(shè)和 HPS 橋接

　　? 生成 Preloader 和 Device Tree（based on DE1-SoC board）

　　? 編譯 linux 應(yīng)用程序

　　? Linux 下控制 HPS 的外設(shè)

　　? HPS 總線到 FPGA 總線的 Address Mapping

　　? HPS 控制 FPGA 端的 LED（based on DE1-SoC board）

　　基于 SoC 的 FPGA 嵌入式系統(tǒng)硬件與軟件的開發(fā)流程如圖 2-1 所示。首先要基于 Qsys 規(guī)劃系統(tǒng)需要的外設(shè)，包括 HPS 與 FPGA 各自的接口。HPS 外設(shè)只需要根據(jù) DE1-SoC 硬件屬性進(jìn)行設(shè)定即可，F(xiàn)PGA 外設(shè)依舊是通過 IP 模塊的方式添加。然后建立各個(gè)模塊間的連接（時(shí)鐘，復(fù)位，總線），最后產(chǎn)生出硬件與軟件開發(fā)各自所需的檔案。

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　　硬件開發(fā)和以往傳統(tǒng)的基于 NiosII 的 FPGA 設(shè)計(jì)流程相同，使用 Quartus 加入 Qsys 以及用戶邏輯，然后設(shè)定 FPGA 管腳分配，最后綜合編譯產(chǎn)生 .sof 編程檔案。軟件的開發(fā)則通過 Altera 的 SoCEDS 開發(fā)工具將 Qsys 所做的 HPS 硬件設(shè)定轉(zhuǎn)換成產(chǎn)生 Preloader、uboot 和 Device Tree 所需的輸入文件。這些文件可以協(xié)助 HPS 在 DE1-SoC 上運(yùn)行 embedded linux system，linux 內(nèi)核解析需要掛載硬件外設(shè)并完成 boot。然后開發(fā)基于 linux 操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序并在 DE1-SoC 上運(yùn)行。應(yīng)用程序可以實(shí)現(xiàn) HPS 和 FPGA 協(xié)同工作完成定制化設(shè)計(jì)。首先大致介紹下 Boot SD card 的制作流程，一般從系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始到生成一個(gè)可以 boot linux 操作系統(tǒng)的 SD Card，其所需要的軟件工具與生成檔案與如