目的：由於項目需求，需要在DE2上移植uClinux系統，然後移植OpenCV，利用OpenCV中的函數處理視頻圖像
環境平臺：Quartus 32-bit Version12.0 +Nios II Software Build Tools for Eclipse + VMware Workstation 9.0 + Ubuntu 11.0
目前只實現了uClinux的編譯，其他部分隨進展發佈。
1 建立運行uClinux的最小Nios II 系統
最小系統至少包括Nios II Processor，SDRAM Controller，Flash Memory Interface（CPI），Interval Timer和用於通信的JTAG UART。注意要設置Nios II處理器的Reset Vector 和 Exception Vector。點擊Generate，生成Nios II 系統，其中.ptf文件用於編譯uClinux內核，.sopcinfo文件用於Nios II IDE創建工程時生成Nios II系統的硬件抽象。
系統生成後，可以用Nios II IDE編寫程序測試一下系統是否可用，然後再進行下一步。
Nios II IDE新建項目時，會生成兩個文件夾，含_bsp的文件夾是Nios II IDE根據SOPC Build定製的Nios II系統生成的。其中system.h包含了系統各組件信息，如名稱，基地址，中斷號等，且在工程編譯連接成功後才能訪問。Nios II 系統存儲器與外設是統一的，而對於外設的訪問都是通過訪問外設寄存器達到目的的。
編譯時需要設置Nios II 系統的屬性，否者會因爲內存不足而出錯，因而需要優化內存大小。
右鍵項目 - Nios II - BSP Editer - Main - Settings：不勾選enable_plus_plus，勾選enable_small_c_library。enable_reduced_device_drivers 和 enable_clean_exit任選。Generate後重新編譯。
編譯後即可在線調試，我在調試時總是會遇到“Download ELF Process failed"的問題，網上一般說是相位延遲，管腳連線的原因，但我暫時還未解決
，容後再說啊。
這部分主要參考真OO無雙的博客如何自己用SOPC Builder建立在DE2上跑uC/OS-II的Nios II系統
需要準備的文件：Nios2gcc.tar.gz2（支持Nios II處理器的uClinux編譯器）；uClinux-dist-20070130.tar.gz，uCliux-dist-20070130-nios2-02.diff.gz（內核源碼及其補丁文件）；.ptf文件（SOPC生成的Nios II系統配置文件）。
2 在linux環境中配置交叉編譯開發環境
解壓Nios2gcc.tar.gz2：通過su命令獲取root權限，然後tar -jxvf Nios2gcc.tar.gz2 -C / 。這樣工具就安裝到了/opt/nios2/bin中了。
添加環境變量以便在命令行中使用：PATH=$PATH:/opt/nios2/bin。如果在命令行中輸入，那麼這個設置在重啓SHELL後會丟失。可以再./bash_profile或者./bashre（對於Ubuntu），該文件在用戶名目錄下，就是打開SHELL時的目錄下，該文件是隱藏的，需要用ls -a才能看見。奇怪的是Ubuntu中倆個文件都有，我在./bash_profile設置時，用nios2-linux-gcc -v 命令檢查是否安裝時出錯。所以直接在./bashrc的最後添加PATH=$PATH:/opt/nios2/bin，才成功。估計是我對linux的命令行了解太少了，實力不濟啊。
3 編譯uClinux（普通用戶權限即可）
（1）解壓uClinux-dist-20070130.tar.gz：tar -zxvf uClinux-dist-20070130.tar.gz；獲得uClinux-dist文件
（2）打補丁：把補丁包拷貝到uClinux-dist文件下，gunzip -c uClinux-dist-20070130-nios2-02.diff.gz | patch -p0
（3）定製內核：輸入內核配置命令 make menuconfig，根據實際選擇。
（4）配置硬件:make vendor_hwselect SYSPTF=SOPC生成的.ptf文件，輸入命令前要將.ptf文件拷貝到/uClinux-dist/linux-2.6.x文件夾（根據實際）。如不想拷貝，等號右邊需要./ptf文件的完全路徑。輸入命令後會出現ptf文件描述的Nios II系統，包括CPU，存儲器，選擇對應的CPU及共內核運行的存儲器，ＣＰＵ只有一個，存儲器沒特殊情況都選SDRAM。
（5）生成uClinux鏡像：依次輸入make romfs、make、make linux image，沒有出錯的哈，在../uClinux-dist/linux-2.6.x/arch/niosnommu/boot/下就會生成zImage鏡像。
常見問題：
（1）make romfs時：error:nios2-elf-gcc command not found 和 cp:cannot stat 'boa' : No such file or directory。解決辦法：make menuconfig時（None）libc Version。但我這樣設置後，仍然有此這個問題。可以忽略，似乎不影響後續操作。
（2）make時出錯，再make一次，就沒有錯誤了（網上有部分人是這樣的）。但我make多次後，仍有scripts/mod/sumversion.c : error：‘ PATH_MAX ‘ undeclared...。解決辦法是：找到sumversion.c文件，在定義全局變量那部分代碼添加一行：#define PATH_MAX 128（隨意定）。然後我就成功生產了zImage鏡像。
4 在NCS中驗證uClinux是否在DE2上運行（Windows環境，需要連接DE2板）
（1）啓動Nios II Command Shell，下載.sof文件：nios2-configure-sof Quartus生生的sof文件。NCS打開時進入的目錄是Altera/12.0/nios2eds/，可以將sof文件和zImage鏡像拷貝的此目錄下。
（2）下載zImage到SDRAM中：nios2-download -g zImage。
（3）啓動uClinux：nios2-terminal。
在線調試部分（第4步）還未成功，所以我還沒有驗證我的zImage是否能真正運行，只是看“Nios II系統上運行uClinuc“有關內容已經一星期了，先總結一下。有錯的話，我再改正。還有是網上有關內容都是2010年左右的，大都用的是2007的uClinux，我想在運行成功後，編譯最新的uClinux試試。晚上還看到有人移植OpenCV（只是opencv1.1，很古老的版本了）到Nios II上運行的uClinux，我也被老師要求將一些圖像處理的內容在FPGA上實現，可能需要移植高版本的OpenCV，個人感覺成功的可能性不大，但還是全力以赴。也希望看到的人有有關方面研究的不吝賜教啊，希望我早日完成。EDA實驗沒好好學，真是悔不當初啊！
經過一週的折磨，我終於決定不自己用SOPC創建Ｎｉｏｓ ＩＩ的最小系統了，而是用Ｄｅｍｏ裏符合最小系統要求的ＤＥ２＿ＮＥＴ程序，因爲自己創建時會牽涉到引腳配置，連線等問題，功力不深厚是很難解決的。另外“Download ELF Process failed"確實是相位的問題，需要添加一個鎖相環。
最後終於我也成功了啊啊哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈：
但是這實際上只是在單片機（Ｎｉｏｓ ＩＩ系統）上裝了一個ｕＣｌｉｎｕｘ系統而已，還什麼都不能做的，哇咔咔，現在的設想是在ｕＣｌｉｎｕｘ編寫的程序同樣編譯到ｚＩｍａｇｅ鏡像中，另外這個系統能不能正常調用ＤＥ２上的硬件還是個很大的問題哦，
經過一週的努力，終於可以再移植uClinux的Nios 2 系統上運行OpenCV程序了，啊啊啊啊哈。特別感謝Tyreal Han的工作，主要參考他的OpenCV在基於FPGA的嵌入式系統中的移植研究。
編譯OpenCV：
（1） 解壓源文件：tar –zxvf opencv-1.1pre1.tar.gz
（2） 配置編譯信息：./configure --host=nios2-linux --without-gtk --without-carbon--without-quicktime --without-1394libs --without-ffmpeg --without-python--without-swig –without-v4l --enable-static --disable-shared --disable-appsCXX=nios2-linux-g++ --prefix=/home/dh/sopc/opencv-1.1.0/uccv
-enable-static 和 –disable-shared：啓用靜態鏈接，禁用動態鏈接，即只生成靜態鏈接庫。這是考慮到嵌入式系統對內核和程序的要求設置的。如果不設置disable-shared會出現編譯錯誤。配置後結果：
（3） 編譯，輸入：make。
如配置編譯信息時，不添加-disable-shared參數會出現如下錯誤：
（4） 輸入命令make install。生成的靜態文件庫在lib文件夾。
編寫OpenCV程序：
（1） 寫代碼，不能調用highgui.h中的函數，保存爲hello.cpp。代碼另附
（2） 編譯源文件：nios2-linux-g++ -c hello.c pphello.o –I/home/dh/sopc/opencv-1.1.0/uccv/include/opencv（頭文件引用位置）
（3） 連接生成可執行程序：nios2-linux-g++ -o hello hello.o –L/home/dh/sopc/opencv-1.1.0/uccv/lib–lcv –lcvaux –cxcore –lml –lpthread –elf2flt
（4） 將生成的可執行文件複製到romfs，重新生成內核鏡像。
（5） 下載鏡像，執行程序。
分別以間接（函數調用）和直接方式訪問CvMat和IplImage中的數據：
另附測試代碼：
OpenCV程序hello.cpp
/*
* DisplayImage.cpp
*
* Created on: Dec 16, 2012
* Author: dh
*/
#include <cv.h>
//#include <highgui.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char** argv)
{
printf("Image Processing with OpenCV 1.1.0...\n");
printf("CvMat Test :\n");
double a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
CvMat m = cvMat(3,4,CV_64FC1,a);
for(int i = 0;i < 3;i++)
{
for(int j = 0;j < 4;j++)
{
printf("m[i][j] = %f\t",cvmGet(&m,i,j));
}
printf("\n");
}
printf("Get CvMat in another way :\n");
for(int i = 0;i < 3;i++)
{
for(int j = 0;j < 4;j++)
{
printf("m[i][j] = %f\t",m.data.db[i*m.cols+j]);
}
printf("\n");
}
printf("Gray Image Test :\n");
IplImage *GrayImg = cvCreateImage(cvSize(10,10),IPL_DEPTH_8U,1);
CvScalar s;
for(int i = 0;i < GrayImg->height;i++)
for(int j = 0;j< GrayImg->width;j++)
{
s = cvGet2D(GrayImg,i,j);
s.val[0] = 0;
cvSet2D(GrayImg,i,j,s);
}
for(int i = 0;i < GrayImg->height/2;i++)
for(int j = 0;j< GrayImg->width;j++)
{
((uchar*)(GrayImg->imageData + i * GrayImg->widthStep))[j] = 255;
}
printf("Tht first line data of the Gray Image :\n");
for(int i = 0;i < GrayImg->width;i++)
{
printf("m[0][i] = %f; \t %d\n",cvGet2D(GrayImg,0,i).val[0],
((uchar*)(GrayImg->imageData))[i]);
}
//cvNamedWindow("GrayImage",1);
//cvShowImage("GrayImage",GrayImg);
//cvWaitKey(0);
printf("RGB Image Test :\n");
IplImage *RgbImg = cvCreateImage(cvSize(10,10),IPL_DEPTH_32F,3);
for(int i = 0;i < RgbImg->height;i++)
for(int j = 0;j< RgbImg->width;j++)
{
s = cvGet2D(RgbImg,i,j);
s.val[0] = 111;
s.val[1] = 0;
s.val[2] = 0;
cvSet2D(RgbImg,i,j,s);
}
for(int i = 0;i < RgbImg->height/2;i++)
for(int j = 0;j< RgbImg->width;j++)
{
((float*)(RgbImg->imageData + i * RgbImg->widthStep))[j * RgbImg->nChannels + 0] = 0;
((float*)(RgbImg->imageData + i * RgbImg->widthStep))[j * RgbImg->nChannels + 1] = 111;
((float*)(RgbImg->imageData + i * RgbImg->widthStep))[j * RgbImg->nChannels + 2] = 0;
}
for(int i = 0;i <RgbImg->height;i++)
{
printf("RgbImg[%d][0] :\n",i);
s = cvGet2D(RgbImg,i,0);
printf("B = %f;\t G = %f;\t R = %f\n",s.val[0],s.val[1],s.val[2]);
printf("B = %f;\t G = %f;\t R = %f\n",
((float*)(RgbImg->imageData + i * RgbImg->widthStep))[0],
((float*)(RgbImg->imageData + i * RgbImg->widthStep))[1],
((float*)(RgbImg->imageData + i * RgbImg->widthStep))[2]);
}
//cvNamedWindow("RgbImage",1);
//cvShowImage("RgbImage",RgbImg);
//cvWaitKey(0);
//cvNamedWindow("BMP Image",1);
//cvShowImage("BMP Image",m);
//waitKey(0);
//cvReleaseImage(&m);
return 0;
}移植uClinux，編譯OpenCV完成後，需要操作DE2板上的硬件，主要是攝像頭，LCD等外設，然後基於OpenCV 進行圖像處理。
預計要進行內核裁剪，編寫底層硬件的驅動了。不知道有沒有簡單的方法。
還有想在Nios II Software Build Tools for Eclipse中調用編譯好的OpenCV函數，總是出現錯誤，感覺這樣會簡單一些。
有沒有做過的高人呢，跪求求求求求求求求求求。。。。。。。。。。。。。。。。。。
2012-12-23：
在搭建好基於Nios II uClinux系統的OpenCV平臺後，我開始測試OpenCV 1.1.0中常用的數據結構函數，爲接下來要進行的圖像拼接等其他處理做好準備。
However, However 突然有一天在make uclinux源碼時出現錯誤，大概和boa有關，錯誤形式"undefined reference to "bzero" "index“......”——百思不得其解啊 無奈我重裝了系統，按照上面的步驟重新做一遍，成功生成了鏡像。然後我在引用OpenCV 中的函數，然後打算用nios2-linux-g++命令編譯源文件，突然發現我安裝的交叉編譯環境中沒有這個命令（我用的nios2gcc.tar.bz2)，然後我直接重新安裝了nios2gcc-20080203.tar.bz2，果然裏面有nios2-linux-g++ 的命令，並順利編譯，在板子上成功運行。
此時 我猜想是檢查編譯環境與uClinux-dist不匹配，果然，我刪除原來的uClinux-dist文件夾，重新解壓一個，按上面步驟重新制作鏡像（注：此時的交叉編譯環境是nio2gcc20080203的），果然有出現了上面的問題。由此我確定確實是交叉編譯環境與uClinux（20070130）不匹配的原因。
好了，原因發現後，問題就好解決了。只要保證二者匹配就好了。有由於我現在只在uClinux-dist-20070130的源碼包基礎上make成功過，只能用nios2gcc.tar.bz2交叉編譯環境。SO 我只需要用nios2-linux-gcc編譯我的源程序就行了，BUT 這樣做竟然出錯了，而且是一大堆錯誤，慘不忍睹。無奈我安裝nios2gcc-20080203的交叉編譯環境編譯成功了。
難道真是魚和熊掌不可兼得——我既要要make成功生成鏡像，又要nios2-linux-g++編譯調用OpenCV函數的程序 ——但能make成功的交叉編譯環境不含nios2-linux-g++命令。
觀察發現兩個交叉編譯環境文件結構基本相同——都是bin,include,lib那幾個文件，我只需要讓他們合併就好了 。
所以我在Windows環境下，解壓二者，然後合併，注意是將nios2gcc.tar.bz2覆蓋nios2gcc-20080203.tar.bz2中的文件，然後複製到linux環境的opt文件夾下——make nios2-linux-g++這樣都能成功了。
我都有點佩服自己了啊哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈浩
我要做的是圖像拼接等處理，需要讀取圖片，就直接用了Tyreal Han共享的bmpDecoder.cpp和bmpDecoder.h程序，但這個程序有錯誤，編譯的時候重視提示cvLoadImage()函數找不到。原來是在bmpDecoder.h文件中沒有對這個函數聲明，只要在.h文件中添加生命就行了，然後在CPP文件中去掉默認參數（只需要在生命時，制定默認參數就行了）。
另外 nios2-linux編譯環境不支持#ragma pack(push)等命令，就直接註釋掉了，後面的程序只用到這個結構體的大小，程序運行表明這個結構大小總是14，就直接用宏定義代替了，當然直接用 14做參數也可。
#pragma pack(push) // 保存對齊狀態
#pragma pack(2) // 設定爲2字節對齊
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
WORD bfType; // 位圖文件類型，必須爲BM（0-1字節）
DWORD bfSize; // 位圖文件大小，以字節爲單位（2-5字節）
WORD bfReserved1; // 位圖文件保留字，必須爲0（6-7字節）
WORD bfReserved2; // 位圖文件保留字，必須爲0（8-9字節）
DWORD bfOffBits; // 位圖數據的起始位置，以相對於位圖（10-13字節），文件頭的偏移量，以字節爲單位
} BITMAPFILEHEADER;
#pragma pack(pop)我還發現了一個更簡單的編譯鏈接程序的方法，不必先生成目標文件，直接生成可執行程序
nios2-linux-g++ -Wall -o bmpShow bmpShow.cpp -I/home/dh/Sopc/uccv/include/opencv -L/home/dh/Sopc/uccv/lib -lcv -lcvaux -lcxcore -lml -lpthread -elf2flt
讀圖程序成功實現，添加到鏡像中，運行結果如圖：
讀圖代碼：
#include <cv.h>
//#include <highgui.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define BMPFILEHEADERSIZE 14
typedef unsigned long DWORD;
typedef unsigned short int WORD;
typedef long LONG;
typedef unsigned char BYTE;
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER
{
DWORD biSize; // 本結構所佔用的字節數（14-17字節）
LONG biWidth; // 位圖的寬度，以像素爲單位（18-21字節）
LONG biHeight; // 位圖的高度，以像素爲單位（22-25字節）
WORD biPlanes; // 目標設備的級別，必須爲1（26-27字節）
WORD biBitCount; // 每個像素所需的位數，必須是1（雙色），4（16色），8（256色）或24（真彩色）之一（26-29字節）
DWORD biCompression; // 位圖壓縮類型，必須是0（不壓縮），1（BI_RLE8）或（BI_RLE4)(30-33字節）
DWORD biSizeImage; // 位圖的大小，以字節爲單位（34-37字節）
LONG biXPelsPerMeter; // 位圖水平分辨率，每米像素數（38-41字節）
LONG biYPelsPerMeter; // 位圖垂直分辨率，每米像素數（42-45字節）
DWORD biClrUsed; // 位圖實際使用大顏色表中的顏色數（46-49字節）
DWORD biClrImportant; // 位圖顯示過程中重要的顏色數（50-53字節）
} BITMAPINFOHEADER;
typedef struct tagRGBQUAD
{
BYTE rgbBlue; // 藍色的亮度（0-255）
BYTE rgbGreen; // 綠色
BYTE rgbRed; // 紅色
BYTE rgbReserved; // 保留，必須爲0
} RGBQUAD;
int main(int argc,char **argv)
{
//cvShowImage("Bitmap",img);
IplImage* cvLoadBmpImage(char *sFileName);
IplImage *img = cvLoadBmpImage(argv[1]);
printf("The Basic Informations of the Bitmap image:\n");
printf("width = %d\t,height = %d\t,widthStep = %d\n",img->width,img->height,img->widthStep);
printf("total size = %d\t,depth = %d\t,nChannels = %d\n",img->nSize,img->depth,img->nChannels);
switch(img->origin)
{
case 0: printf("The Bmp is Top-Left origin !\n");break;
case 1: printf("The Bmp is Bottom-Left origin,that is Windows bitmaps style.\n");break;
default: printf("Can't identify its origin style");
}
return 0;
}
IplImage* cvLoadBmpImage(char *sFileName)
{
FILE *fp = fopen(sFileName,"rb");
if(fp == NULL)
{
printf("Open BMP File failed !\n");
return NULL;
}
else
{
printf("Open BMP File Success !\n");
}
// 跳過位圖頭文件
fseek(fp, BMPFILEHEADERSIZE,0);
BITMAPINFOHEADER head;
int width,height;
int biBitCount,lineByte;
// 定義位圖信息頭結構變量，讀取位圖信息頭進內存，存放在head中
fread(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1,fp);
width = head.biWidth;
height = head.biHeight;
printf("Width = %d\t,Height = %d\n",width,height);
// 計算圖像每行所佔的 字節數（必須是4大倍數）
biBitCount = head.biBitCount;
lineByte = (width * biBitCount/8)/4*4;
printf("biBitCount = %d\t,lineByte = %d\n",biBitCount,lineByte);
RGBQUAD *pColorTable = NULL;
unsigned char* blocks = NULL;
printf("Size of the Structure RGBQUAD:\t%d\n",sizeof(RGBQUAD));
if(biBitCount == 8)
{
// 申請顏色表所需要的空間，讀顏色表進內存
pColorTable = (RGBQUAD *)malloc(256*sizeof(RGBQUAD));
fread(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
}
else
{
printf("biBitCount != 8, Can't Create Color Table Now !\n");
}
blocks = (unsigned char *)malloc(lineByte*height*sizeof(char));
if(blocks == NULL)
{
printf("Malloc Blocks Failed !\n");
return NULL;
}
else
{ printf("Malloc Blocks Success !\n"); }
fread(blocks,1,lineByte*height,fp);
printf("Fread Blocks Success !\n");
free(pColorTable);
free(blocks);
printf("Free pColorTable and Blocks Success !\n");
IplImage *img = NULL;
img = cvCreateImageHeader(cvSize(width,height),8,3);
printf("Create Image Header Success !\n");
cvSetData(img,blocks,lineByte*3);
printf("Set Image Data Success !\n");
img->origin = IPL_ORIGIN_BL;
return img;
}
Altera官網上的uClinux-dist已經到2010版本了，我嘗試過還沒有成功，但這纔是大道，正途。
我這裏走的都是歪門邪道，一切只爲實現，哎呀，顯得自己好邪惡啊。
等我吧官網上的2010的編譯成功後在來和大家分享吧。
OpenCV 1.1.0 貌似還不能滿足我的需要啊，主要還是不想自己編寫底層代碼。
所以我會嘗試着配置下OpenCV 2.0，然後要試着編寫攝像頭，VGA/LCD的底層驅動，主要是爲了獲取圖像和顯示圖像的
末日已過，諸神保佑我吧
其他有用的資料鏈接：
真OO無雙——（原創）如何在DE2上安裝uClinux作業系統（臺灣的同胞）
TYTRAL HAN——UCLINUX在NIOS II平臺上的移植；
百度空間中D-Zone關於uClinux的部分，提供了make是錯誤的解決辦法
duckfly的博客——duckfly：在niosii上跑uClinux
MyFPGA論壇：liyongjie的帖子：DE2_114 uClinux移植
小魯的博客：（原創）uClinux在Nios II平臺上的移植（基於NIOS II的SOPC軟硬件系統）（DE2）