原创 【原创】SOPC自定义元件的添加及运行

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。

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。

打开SOPC Builder，单击左上角的Create new component…，弹出如下对话框：

Introduction页面是对component editor的简单介绍。

l         HDL Files<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

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。

       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。

l         Signals

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         interfaces

Interfaces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

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。

       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。

       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：

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。

为了测试新增元件的功能，建立带有该元件的SOPC系统：

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：

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。