【时间：2024 年 06 月 20 日, 来源：本站原创, 作者：】

六、实际应用

6.1 修改例程

实际应用中，我们可能用不到3个镜像的情况，更多的是2个镜像，可以随时通过串口升级软硬件程序即可，并且不用到NIOS的话，NIOS程序一般不需要升级，可以关闭NIOS升级入口。后期升级维护更多的是现场人员，为了防止误操作和缩短升级的时间，我们将程序稍加改动，让串口界面清晰明了，让程序升级人员更容易操作。

1、语言汉化

• 将串口打印信息汉化一下，例如：将之前的Factory打印信息修改

修改为：

• 具体的代码请见工程。

2、NIOS程序去冗余

• 在Factory程序中，只起到跳转的作用，所以可以将APP1&2的Hardware、Software升级功能去掉。
• 在APP1中，不必使用跳转功能，可以将跳转功能去掉，将APP2的有关升级代码去掉。
• 具体的代码请见工程。

3、上电即跳转

上电之后，FPGA默认从0地址启动，即程序会默认从Factory程序启动，然后从原厂程序跳转到APP1启动。在上面的教程中，我们是通过发送“5”来进行跳转，现在我们在Factory程序中，直接将input置为5，这样就可以上电之后，先从Factory启动，然后跳转到APP1启动。

4、缩小升级文件

• 对于生成的RPD文件，不全是有意义的数据，空余的地方使用0XFF填充。

• 举例来说，存放APP1 Hardware地址段0X00400000-0X007BFFFF中，并不全是有效字段，我们截取出来的RPD文件，包含许多无效字段，所以我们剔除无效字段，留下有效的就可以。

• 注意在有效数据结束的时候，地址位选择是0X00859D5F而不是0X00859D50，所以文件长度即为59D5F。选择块，复制，另存为相应的RPD文件即可。

• 在NIOS程序里面，地址也要做相应的修改。修改地址之后，擦除的区域也会相应改变。

修改为：

6.2 实际应用操作

1、板子上电，打开串口，配置。

2、Generate JIC文件配置如下：

3、下载JIC文件，重上电。打印信息如下：

4、串口发送1，则会显示擦除相关区域，然后选择相应的文件，并且发送。

5、等待几分钟后，显示程序升级完成。重上电之后，显示程序已经从APP2启动，升级成功。

6.3 实际应用容易出现的问题以及避免

在上述实际应用中，要求务必一次升级成功。一旦升级失败，就是出现错误导致无法再次升级。因为在Trigger IP Remote Update中设定，一旦升级失败，会跳转到Factory程序执行，但是我们在Factory程序中已经设定直接跳转到APP1，而APP1因为升级失败而无法正常启动，又会跳转回到Factory程序，所以如果升级失败，将是一个死循环。

为了避免出现此类情况，建议在外部放置一个拨码开关，上电之后检测拨码开关的设置来决定从哪个程序启动。例如开始设置：3‘b001：从Factory启动’，如果升级完APP1（可以多次升级，直至升级成功），则设置3‘b002，从APP1启动。

七、常见错误/问题

7.1 新建NIOS II 软件程序

当想把RSU程序移植到其他器件上的时候（尤其是不同系列的器件），尽量不要只通过修改Device来实现，容易出现一些莫名其妙的编译错误。要按照例子工程，重新添加IP,重新新建NIOS II软件程序。

新建NIOS II软件程序遵循以下步骤：

1、“File”-“New”-“Nios II Application and BSP from Template”

2、在弹出的窗口“SOPC Information File Name” 中，选择对应的SOPCINFO文件。Nios II IDE使用.sopcinfo文件来信息来为目标硬件编译软件程序。

3、在“Project Name”输入工程的名字，注意不要有空格

4、在“Templates”中选择“Hello World Small”。

5、点击“Next”创建BSP工程。

6、点击Finish完成工程的创建。

7.2 Scanf函数

在7.1的“Templates”中，可以选择“Hello World”或者“Hello World Small”。后者是前者的简化版，支持的功能少，占用的体积更小。如果片子片上资源够大，考虑前者，如果资源较少，考虑后者。例如“EP4CE10”，前者占用资源太多放不下，只能考虑后者。

在“Hello World Small”中，不支持函数“Scanf”，编译会出现以下错误：

此种情况下，我们用“Alt_getchar（）”函数代替。

在程序中，相应的做出修改。

scanf("%2x%2x%2x%2x", &receivedHex[0], &receivedHex[1], &receivedHex[2], &receivedHex[3]);
修改为
for(int i=0;i<4;i++)
 receivedHex[i]=alt_getchar();

7.3 UART指向

1、在NIOS工程里面，串口有两个，JTAG UART和UART。

• JTAG UART是要自己添加的Quartus内置IP核，通常用来是实现PC和Nios II系统间的串行通信接口，它用于字符的输入输出。
• 在Qsys中添加了JTAG UART核 ，而在系统生成，例化中并没有关于JTAG UART的端口, 这部分接口软件内部自动添加，就像你不需要在顶层分配EPCS接口，只要你在你的调试代码中调用了打印信息的调试函数就可以。
• UART就是我们普通的串口，通过RS232与PC相连。

2、在调试过程中，我们根据调试需要来切换不同的串口。

• 在BSP Project 右键，选择“NIOS”-“BSP Editor”。

• 在打开的窗口中选择“Common”-“hal”-“stdin”，可以选择UART或者JTAG UART。

• 选择了“Jtag_uart”，串口信息打印在NIOS的Console窗口，选择“uart”，串口信息打印在PC的串口调试助手上。

7.4 写保护开关

在NIOS程序中，下面语句是EPCQ Controller（Intel FPGA Serial Flash Controller Core） 对Flash的开关写保护操作。

IOWR(EPCQ_CONTROLLER_AVL_CSR_BASE, 0x3, 0x00001703);

通过上图可以看到，FLASH_MEM_OP[31:24]，FLASH_MEM_OP[7:2]是保留字，不能够操作，我们能操作的是FLASH_MEM_OP[23:8]和FLASH_MEM_OP[1:0]。

对于FLASH_MEM_OP[1:0]，选择2‘b11。

对于FLASH_MEM_OP[23:8]，我们要操作的也只是低五位，即FLASH_MEM_OP[12:8]。位13到位23是保留的，应该设置为零。低五位提供Flash扇区的组合值，对不同扇区进行操作。

从上图可以看出，我们选择的是1001-所有扇区全部保护和0111，保护低位扇区（因原厂程序存在0地址低扇区，所以升级过程中，原厂程序不能被删除）。对应的寄存器0X00001903和0X00001703。

7.5 Remote Update IP

Remote Update IP 从Flash中将升级的镜像下载到FPGA，然后更新配置电路，来启动重配置。
在配置过程中和配置之后，Remote Update 执行错误检测，当检测到错误时，直接恢复到出厂程序运行，并且提供错误状态信息。
在NIOS程序中，需要操作的寄存器有 0X0C、0X10、0X1D（仅限于Cyclone IV和Cyclone 10 LP，其他系列的根据datasheet来定）。

7.6 数据截取文件从RPD而非JIC

注意数据截取的时候是从RPD文件，而非JIC文件，从JIC文件截取是会出错的。RPD文件在生成JIC的文件一起生成的。

7.7 SOF、JIC、ELF、HEX

1、文件类型

• SOF：SRAM Object File
• JIC：JTAG Indirect Configuration File
• HEX：Hexadecimal (Intel-Format) Output File

2、本文用到的是SOF+HEX=JIC，然载JIC的方式

• SOF文件是由FPGA编译产生。
• HEX文件是由NIOS编译产生，编译方法请见上文。
• HEX文件也可以通过ELF文件转换而来。转换指令

elf="sw.elf"
 echo "elf>flash ..."; elf2flash --epcs --input=$elf --output=sw.flash
 echo "flash>hex ..."; nios2-elf-objcopy --input-target srec --output-target ihex sw.flash sw.hex
 echo "del flash ..."; rm -f *.flash

上述指令存为elf2hex.sh文件，通过Nios II command shell 执行。在NIOS project右键，选择“Nios”-“Nios II Command Shell”

执行命令如下图所示，另外注意这种生成的HEX文件方法仅供参考。

7.8 NIOS调试以及下载

在实际项目开发中，不必每次都合成JIC文件下载，可以先由NIOS里面直接下载，方便调试。

• Nios Project-右键，然后选择“Run as”-“Run Configurations”，打开配置窗口。

• 在配置窗口“Project”-“Project ELF file name”中选择正确的ELF文件。