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我的朋友

分类: C/C++

2011-05-04 13:35:34

【FPGA黑金开发板】NIOS II那些事儿--NIOS II下关于无法
进行寄存器方式操作PIO的问题解析(十四)

声明:本文转载于http://www.cnblogs.com/kingst,版权归黑金动力社区()所有。

P5101980

 

      最近得到大家的反馈,说用寄存器直接映射的方法不好用,点亮一个LED都不行。今天调试我的改版核心版,竟然也遇到了这样的情况。于是研究了一下,发现了问题的根源。在此给大家解释一下。

      我的改版核心板用的是EP2C8,资源比我以前的EP2C5要多一些。所以,我今天我用了NIOS II/f,这个软核资源占用的最多的,但速度也是最快的,如下图所示

image

      这步没有任何问题,关键是下一步,下图的红圈处,在NIOS II/f中,DATA CACHE(数据高速缓存)被打开了,在其他两种CPU中这个地方时灰的不能用的,就是说只有NIOS II/f数据高级缓存才打开的。看来就是数据高速缓存惹的祸。

image

那Data Cache到底是什么呢,芯片手册上是这样介绍的,(引自《n2cpu_nii5v1.pdf》的2-12页)

       Cache memory resides on-chip as an integral part of the Nios II processor core. The cache memories can improve the average memory access time for Nios II processor systems that use slow off-chip memory such as SDRAM for program and data storage.

      简单的说,Data Cache是像电脑的一级缓存二级缓存一样的东东,就是为了提高系统速度的。可是有个这个高速缓冲区后,我们的代码执行时间却变得不可确定了,降低了程序的实时性。我们发出的数据,放到了高速缓冲区里而没有及时的去执行才导致代码不执行,没有显示效果。想要了解Cache memory相关内容的可以参考

      既然知道原因了,那我们该如何解决呢。方法有两个:

      第一种就是在建立NIOS II/f的时候,将Data Cache设置为0,就是说关闭Data Cache。如下图所示,这样就不存在Dache Cache了,这个办法彻底吧,这就叫斩草除根,呵呵!

image 

      第二种是在开启了Data Cache前提下,通过软件来解决。这里面有所介绍,就是通过31-bit Cache bypass。什么意思呢,很简单,NIOS II将寄存器的第31位作为了Cache 开启与否的控制位,如果此位为1,则Cache关闭不启用,否则就开启。一般情况我们是不会注意到这个的,所以才会出现无法控制LED的情况。我们把最简单的程序修改一下,如下所示

1#include
2#include "system.h"
3 
4 
5#define LED  *(volatile unsigned long *)(LED_BASE | (1 << 31) //这个地方要注意了,多了(1<<31),这就是bypass Cache,关闭Cache
1  
01int main(void)
02{
03    while(1){
04        LED = 1;
05        usleep(100000);
06        LED = 0;
07        usleep(100000);
08    }
09 
10    return 0;
11}

 

      两种方法都讲完了,我更推荐第一种,斩草除根式。大家要注意,只有使用NIOS II/f这种类型的CPU才会出现这种问题。

      新的核心板测好以后,顺便测了下IO速度,给大家看看吧,测下来IO频率不到11MHz,呵呵

CPU:NIOS II/f

时钟:120MHz

示波器:Agilent mso6032a 300MHz 2GSa/s

print_04

 


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