ALTERA AN748 Nios II klasikinis integruotasis procesorius

Šis dokumentas padeda vartotojams perkelti esamą įterptąją sistemą, kurioje naudojamas Altera® Nios® II Classic įterptinis procesorius, į Nios II Gen2 procesorių. Šiame dokumente aptariami visi reikalingi aparatinės ir programinės įrangos pakeitimai, norint naudoti „Nios II Gen2“ procesorių, taip pat pasirenkami pakeitimai, kuriuos galima atlikti siekiant dar labiau pagerinti sistemos našumą ir funkcionalumą. „Nios II“ įterptųjų procesorių šeimą ir kūrimo rinkinius priėmė daugelis inžinierių komandų visame pasaulyje iš dalies dėl to, kad juos paprasta naudoti kuriant ir įgyvendinant programuojamo lusto (SOPC) dizainą. Nios II procesorius yra kitas revoliucinis įterptojo dizaino žingsnis. Nios II Gen2 procesoriaus branduoliai yra dvejetainis suderinamas Nios II Classic procesoriaus architektūros naujinys. Šie nauji branduoliai siūlo keletą naujų funkcijų, palyginti su esamais branduoliais, šiek tiek stengiantis perkelti iš Nios II Classic projekto. Norint atnaujinti sistemą iš Nios II Classic procesoriaus, reikia nedidelių sistemos pakeitimų, kurie aprašyti šiame dokumente. Šie veiksmai apima Nios II Classic procesoriaus pakeitimą Nios II Gen2 procesoriumi Qsys rankiniu būdu arba naudojant scenarijų.

Būtinos sąlygos

Turėtumėte įsitikinti, kad yra įdiegti šie įrankiai:

•  Quartus® II 14.0 ar naujesnė versija
• Nios II Embedded Design Suite 14.0 arba naujesnė versija

Norėdami gauti daugiau informacijos, žr. Nios II Gen2 procesoriaus informacinio vadovo skyrių „Nios II Gen2 procesoriaus realizavimas“ ir Nios II aparatinės įrangos kūrimo mokymo programą.

Susijusi informacija

•  Nios II Gen2 procesoriaus informacinis vadovas
• Nios II Gen2 aparatinės įrangos kūrimo pamoka

Nios II Gen2 procesoriaus funkcijų patobulinimai

Nios II Gen2 procesorių šeimą sudaro /e ir /f branduoliai. Jis siūlo patobulinimus, palyginti su Nios II Classic procesoriaus branduoliais:

•  Neprivaloma visa 32 bitų adresų erdvė
• Neprivaloma vartotojo apibrėžta periferinio adreso sritis, skirta duomenų talpyklos apeiti
• Patobulinta Qsys sąsaja

Nios II Gen2 /e branduolys yra visiškai suderinamas su Nios II Classic /s branduoliu. Nios II Classic /s branduolys neturi tiesioginio atitikmens Nios II Gen 2 šeimoje, tačiau Nios II Gen2 /f procesorių (kadangi turi lankstesnę konfigūravimo galimybę) galima sukonfigūruoti taip, kad jis turėtų tas pačias funkcijas kaip ir Nios II. Klasikinis /s branduolys. Intel korporacija. Visos teisės saugomos. „Intel“, „Intel“ logotipas, „Altera“, „Arria“, „Cyclone“, „Enpirion“, „MAX“, „Nios“, „Quartus“ ir „Stratix“ žodžiai ir logotipai yra „Intel Corporation“ arba jos dukterinių įmonių prekių ženklai JAV ir (arba) kitose šalyse. „Intel“ garantuoja savo FPGA ir puslaidininkinių produktų veikimą pagal dabartines specifikacijas pagal standartinę „Intel“ garantiją, tačiau pasilieka teisę bet kuriuo metu be įspėjimo keisti bet kokius gaminius ir paslaugas. „Intel“ neprisiima jokios atsakomybės ar įsipareigojimų, kylančių dėl bet kokios čia aprašytos informacijos, produkto ar paslaugos taikymo ar naudojimo, išskyrus atvejus, kai „Intel“ aiškiai sutiko raštu. „Intel“ klientams patariama įsigyti naujausią įrenginio specifikacijų versiją prieš pasikliaujant bet kokia paskelbta informacija ir prieš užsakant produktus ar paslaugas.

• Kiti pavadinimai ir prekės ženklai gali būti laikomi kitų nuosavybe.

Aparatinės įrangos perkėlimas iš Nios II Classic į Nios II Gen2 procesorių
Nios II Gen2 /f branduolys siūlo šiuos funkcijų patobulinimus, palyginti su Nios II Classic /f branduoliu:

•  Pasirenkamas visas ECC palaikymas, įskaitant duomenų talpyklą ir TCM (glaudžiai susietas atmintis)
• Pasirenkamas statinės šakos numatymas
• Didesnio našumo daugiklis
• Patobulintas ir labiau deterministinis skirstytuvas
•  64 bitų dauginimas palaikomas visuose įrenginiuose
•  Patobulintas nebrangus perjungiklis iki 4 bitų per ciklą
• Instrukcijų talpykla dabar yra neprivaloma net tada, kai JTAG debug yra
• Nauja sistemos sąsaja sistemos sekimui

Išsamesnės informacijos apie bet kurią iš šių funkcijų rasite Nios II Gen2 procesoriaus informaciniame vadove.

Susijusi informacija

Nios II Gen2 procesoriaus informacinis vadovas

Aparatinės įrangos perkėlimas iš Nios II Classic į Nios II Gen2 procesorių
Nios II Classic ir Nios II Gen2 procesorių Qsys IP ir sistemos sąsaja yra ta pati. Tai leidžia minimaliomis pastangomis tiesiogiai pakeisti Nios II Classic procesorių esamame projekte naujuoju Nios II Gen2 IP. Pakeitus esamą Nios II Classic IP, reikia iš naujo generuoti Qsys ir iš naujo sudaryti projektą.
Pradedant nuo Altera Complete Design Suite (ACDS) 14.1, Nios II Classic perkėlimas į Nios II Gen2 yra automatizuotas. Turėsite galimybę atnaujinti savo Nios II sistemą, kai bus atidarytas Nios II Classic projektas Quartus 14.1 ir naujesnėje versijoje.

Rankinis atnaujinimas naudojant migracijos Tcl scenarijų
ACDS 14.0 versijoje buvo sukurtas perkėlimo scenarijus, perkeliantis aparatūros dizainą iš Nios II Classic į Nios II Gen2. Norėdami perkelti esamą Qsys dizainą į Nios II Gen2 procesorių, atlikite toliau nurodytus veiksmus.

1. Atsisiųskite nios2_gen2_migration.tcl ir įdėkite scenarijų į projekto katalogą
2.  Paleiskite Nios II Command Shell Windows sistemoje arba konsolę Linux sistemoje.
3.  Naršykite savo projekto katalogą ir suraskite sistemos Qsys projektą file:
   .qsys
4. Patekę į katalogą, paleiskite šią komandą:
   qsys-script–script=nios2_gen2_migration.tcl–system-file= .qsys
5. Iš naujo sugeneruokite Qsys ir iš naujo sukompiliuokite projektą pritaikę aukščiau pateiktą Tcl scenarijų Quartus II.
6. Atidarykite Nios II SBT ir paleiskite „generate bsp-editor“ Nios II EDS, kad atnaujintumėte BSP.

Susijusi informacija
nios2_gen2_migration.tcl
Qys nustatymai, skirti perkelti Nios II Classic /s branduolį į Nios II Gen2 /f branduolį nenaudojant Tcl scenarijaus
Skirtingai nuo Nios II Classic, Nios II Gen2 šeima neturi standartinio /s branduolio. Toliau pateikiami veiksmai aprašo, kaip sukonfigūruoti Nios II Gen2 /f branduolį, kad būtų nustatyta lygiavertė funkcija Nios II Classic /s branduoliui.

Nios II Gen2 Qsys sąsajaProgramoje Qsys sukurkite Nios II Gen2 procesorių ir atidarykite procesoriaus konfigūracijos langą. Skirtuke pasirinkite šiuos nustatymus:
Pagrindinis skirtukas:

• Nios II branduolys: pasirinkite Nios II /f

Talpyklų ir atminties sąsajų skirtukas:

•  Instrukcijų talpykla: pasirinkite reikiamą dydį
•  Duomenų talpykla: dydis = nėra

Išplėstinių funkcijų skirtukas:

• Šakos numatymas = Statinis

Programinės įrangos perkėlimas į Nios II Gen2 procesorius
„Altera“ rekomenduoja, kad visi BSP paketai „Nios II Software Build Tools“ projektuose būtų atkurti po aparatinės įrangos perkėlimo (naudojant naują .sopcinfo file), kad būtų užtikrintas teisingas informacijos perdavimas iš aparatinės įrangos.
Pastaba: Jei pridedate naujų Nios II Gen2 funkcijų (periferinės atminties regionų arba 32 bitų adresų), įsitikinkite, kad programinė įranga buvo pakeista, kad į tai būtų atsižvelgta.

Programinės įrangos apribojimai – neišsaugotos atminties regionai
Kai procesorius, turintis duomenų talpyklą, leidžia nuskaityti, o duomenų talpykloje nėra, talpykla į talpyklą įkels nedidelį duomenų bloką arba „eilutę“ iš atminties. Kai procesorius paleidžia rašymą, nauja reikšmė išsaugoma duomenų talpykloje. Naudojant duomenų talpyklą, kaip ir Nios II procesoriuje, naujos duomenų reikšmės įrašomos atgal į tikrąją fizinę vietą tik tada, kai talpykla išvaloma arba duomenys iškeliami iš talpyklos. Tokio tipo operacija nepriimtina atminties srityse, kuriose reikia įrašyti duomenis

Išvada
nedelsiant į aparatinę įrangą, kad paveiktų pageidaujamą funkciją / operaciją, pvz., bendrinamą atmintį arba įrašus į periferinės / aparatinės įrangos valdymo registrus. Turite nedelsiant išvalyti talpyklą arba naudoti atminties operaciją, kuri apeina talpyklą ir nukreipia tiesiai į pageidaujamą aparatinę įrangą. Kartais gali būti kitų priežasčių, kodėl nenorite, kad duomenys būtų saugomi talpykloje (pvz., jei duomenys niekada nebus nuskaitomi atgal ir (arba) nepageidautina iškeldinti kitus duomenis iš talpyklos dėl našumo ar kitų priežasčių). Su Nios II Classic procesoriaus talpyklos apeiti galima naudojant specialias I/O skaitymo/rašymo instrukcijas (pvz., ldwio/stwio), nustačius duomenų skaitymo/rašymo adreso bitą-31 arba įdiegus MMU/MPU ir nustatant jį tinkamai.
Pastaba: MMU ir bit-31 parinktys yra viena kitą paneigiančios. „Nios II Gen2“ branduoliai gali pasiūlyti visus tuos pačius talpyklos apėjimo mechanizmus, tačiau talpyklos diegimas šiek tiek skiriasi ir gali sukelti „Nios II Classic“ į „Nios II Gen2“ programinės įrangos perkėlimo problemą.

Jei „Nios II Classic“ procesorius atlieka įrašymą į talpyklą, o atminties vieta (taigi ir susijusi talpyklos eilutė) yra duomenų talpykloje, naujoji duomenų reikšmė taip pat įrašoma į talpyklą, nepaisant to, kad tai įrašymas į talpyklą. Tai reiškia, kad talpykloje esantys duomenys visada yra atnaujinami, o jei dėl programinės įrangos konstrukcijos duomenys iš vietų, kuriose buvo įrašyti į talpyklą, įkeliami iš talpyklos, duomenų nuoseklumas neprarandamas. Taigi „Nios II Classic“ procesorius gali palaikyti bet kokio dydžio neišsaugotus atminties regionus ir bet kokį adresų derinimą, nes leidžia maišyti talpykloje išsaugotus ir neišsaugotus atminties regionus toje pačioje talpyklos eilutėje. Tai netinka Nios II Gen2 branduoliams. „Nios II Gen2“ procesoriaus branduolyje neišsaugotos operacijos tikrai apeina duomenų talpyklą, o talpyklos turinys neatnaujinamas (įprasta daugelio procesorių praktika). Jei talpyklos sritis bendrina talpyklos eilutę su talpyklos sritimi, talpyklos sritis bus susieta su talpyklos atmintimi, o atmintis gali būti atnaujinta nenaudingais duomenimis, kai talpykla išvaloma.

Turite užtikrinti, kad talpyklos ir talpykloje saugomos atminties sritys būtų aiškiai atskirtos ir nebendrautų tos pačios talpyklos eilutės, kai susietos su duomenų talpykla. Tai pasiekiama užtikrinant, kad neišsaugotos atminties sritys būtų suderintos su duomenų talpyklos eilutės dydžiu (32 baitai) ir yra vienos ar kelių duomenų talpyklos eilučių dydžio (32 baitų kartotiniai). Tai neleidžia maišyti talpykloje saugomiems ir netalpintiems duomenims toje pačioje talpyklos eilutėje ir taip nerašyti pasenusių / netinkamų duomenų. „Altera“ rekomenduoja, kad baziniai periferinių registrų rinkinių adresai būtų suderinti su duomenų talpyklos eilutės ribomis, o tvarkyklės naudotų talpyklos apėjimo I/O skaitymo rašymo instrukcijas. Taigi vargu ar prireiks tvarkyklių modifikacijų. Reikėtų atidžiai patikrinti kitą programinę įrangą, kuri naudoja talpyklos apeiti / neišsaugotus atminties regionus, kad būtų užtikrinta, jog talpyklos eilutės nesusietų su regionais, kuriuose yra ir talpyklos, ir nesaugomų duomenų. Turėtumėte apsvarstyti galimą naujų 32 bitų adresų diapazono ir periferinės atminties srities parinkčių naudojimo poveikį, jei aparatinės įrangos konfigūracija pakeista, kad būtų galima jas naudoti. Programinė įranga turėtų būti modifikuota, kad palaikytų šias funkcijas arba aptiktų jas ir pateiktų klaidų pranešimus.

Pastaba: Programinė įranga, kuri naudoja bitų 31 talpyklos apėjimo funkciją, nebeveiks, jei Gen2 32 bitų adresas Jei Nios II Classic procesorius atlieka įrašymą į talpyklą, o atminties vieta (taigi ir susijusi talpyklos eilutė) yra duomenų talpykloje, nauja duomenų reikšmė taip pat įrašoma į talpyklą, nepaisant to, kad tai nėra talpyklos įrašymas. Tai reiškia, kad talpykloje esantys duomenys visada yra atnaujinami, o jei dėl programinės įrangos konstrukcijos duomenys iš vietų, kuriose buvo įrašyti į talpyklą, įkeliami iš talpyklos, duomenų nuoseklumas neprarandamas. Taigi „Nios II Classic“ procesorius gali palaikyti bet kokio dydžio neišsaugotus atminties regionus ir bet kokį adresų derinimą, nes leidžia maišyti talpykloje išsaugotus ir neišsaugotus atminties regionus toje pačioje talpyklos eilutėje. Tai netinka Nios II Gen2 branduoliams.

„Nios II Gen2“ procesoriaus branduolyje neišsaugotos operacijos tikrai apeina duomenų talpyklą, o talpyklos turinys neatnaujinamas (įprasta daugelio procesorių praktika). Jei talpyklos sritis bendrina talpyklos eilutę su talpyklos sritimi, talpyklos sritis bus susieta su talpyklos atmintimi, o atmintis gali būti atnaujinta nenaudingais duomenimis, kai talpykla išvaloma. Turite užtikrinti, kad talpyklos ir talpykloje saugomos atminties sritys būtų aiškiai atskirtos ir nebendrautų tos pačios talpyklos eilutės, kai susietos su duomenų talpykla. Tai pasiekiama užtikrinant, kad neišsaugotos atminties sritys būtų suderintos su duomenų talpyklos eilutės dydžiu (32 baitai) ir yra vienos ar kelių duomenų talpyklos eilučių dydžio (32 baitų kartotiniai). Tai neleidžia maišyti talpykloje saugomiems ir netalpintiems duomenims toje pačioje talpyklos eilutėje ir taip nerašyti pasenusių / netinkamų duomenų. „Altera“ rekomenduoja, kad baziniai periferinių registrų rinkinių adresai būtų suderinti su duomenų talpyklos eilutės ribomis, o tvarkyklės naudotų talpyklos apėjimo I/O skaitymo rašymo instrukcijas.

Taigi vargu ar prireiks tvarkyklių modifikacijų. Reikėtų atidžiai patikrinti kitą programinę įrangą, kuri naudoja talpyklos apeiti / neišsaugotus atminties regionus, kad būtų užtikrinta, jog talpyklos eilutės nesusietų su regionais, kuriuose yra ir talpyklos, ir nesaugomų duomenų. Turėtumėte apsvarstyti galimą naujų 32 bitų adresų diapazono ir periferinės atminties srities parinkčių naudojimo poveikį, jei aparatinės įrangos konfigūracija pakeista, kad būtų galima jas naudoti. Programinė įranga turėtų būti modifikuota, kad palaikytų šias funkcijas arba aptiktų jas ir pateiktų klaidų pranešimus.

Pastaba: Programinė įranga, kuri naudoja 31 bitų talpyklos apėjimo funkciją, nebeveiks, jei bus pasirinkta Gen2 32 bitų adresų diapazono parinktis, vietoj jos turėtų būti naudojamos talpyklos apėjimo įvesties/išvesties instrukcijos arba periferinės atminties sritis.
HAL ir Linux tvarkyklės kodas buvo atnaujintas, todėl tol, kol bus sukurtas ir sukompiliuotas naujas BSP, su Nios II programinės įrangos bibliotekomis nebus jokių problemų.

Išvada
Naudodami šį dokumentą galite perkelti Nios II Classic įterptosios sistemos dizainą į naują Nios II Gen 2 procesorių su minimaliomis pastangomis.

Dokumentai / Ištekliai

ALTERA AN748 Nios II klasikinis integruotasis procesorius [pdfVartotojo vadovas AN748 Nios II klasikinis įterptinis procesorius, AN748, Nios II klasikinis įterptinis procesorius, klasikinis įterptinis procesorius, įterptinis procesorius, procesorius

Nuorodos

• Vartotojo vadovas