NIOS II 内核使用之代码保存FLASH(EPCSX芯片)

一.背景介绍
介于最近在使用FPGA( altera芯片 CYCLONE IV E ) 做项目开发，遂在之前基础上深入探索。使用NIOS II 软内核开发FPGA，在损失一部分FPGA内存资源和逻辑资源的情况下，NIOS能够帮开发者实现类似在ARM、DSP中才能做了复杂逻辑、复杂计算和分析工作。

- 二.工具
1） Quartus ii V13.14 Bit32
2 ) 内部集成工具 Qsys 和 Eclipes等

- 三.Qsys实现操作过程
直接来干货，实现步骤如下：
1）首先，建立NIOS II 内核，在Qsys中；具体过程在本人上一章中有具体描述；
2）在Qsys工程里，添加 EPCS 控制器模块

3）EPCS模块配置；跟其他模块配置方式相同，
a) 复位引脚配置到CLK模块和JTAG-UART模块，重点：必须两个RESET都连接。
b) 时钟正常配置，连接CLK的时钟；数据总线和NIOS 模块的数据总线连接。
c) External引脚配成外部引脚，重点：必须是外部引脚，在Quartus工程中需要用到。
d) EPCS定义起始地址：这里之前我配置成0x0000的起始地址，导致在ECLIPSE 用FLASH PROGRAM 过程使用无法通道，提示"No EPCS registers found:tried looking at addresses 0x00001000 …"故障；
这个地方网上找了很多排故方式，都徒劳。最后灵光一闪；将它改成 0x7000。后面编译通过下载成功。。。如果有朋友知道真正原因，请指导。
4）生成代码 Gernerate

- 四. Quartus 工程实现
1）将上述生产的HDL文件，添加到自己的Quartus工程中，（所有都添加）不然容易报错缺少.V文件。
2）在顶层文件中添加刚刚生成的NIOS HDL文件模块名，实例化。
3）将实例化中的EPCS芯片操作引脚分配到FPGA的外部EPCS实际管脚上，这步非常重要；决定了NIOS 能够操作EPCS芯片。注意：这里容易遇到一个问题，EPCS芯片操作引脚无法配置的问题，Quartus提示报错，这里也有解决办法。
工程>Device>Device advanced options > Dual-purpose > 将所有引脚都选 Use as regular I/O 模式，简单理解成这几个EPCS专用引脚配置成通用型引脚。
4）最后编译该工程；生成了JTAG 配置的 sof 文件；
5）将sof文件下载到FPGA中，此时FPGA的内部NIOS就已经跑起来了。只是程序仅仅在FPGA内部RAM中，没有存到外部FLASH内，掉电即消失。

- 五. Eclipse 工程实现
1）在Quartus工程中启动 Eclipe工具；新建工程 Filse > New > Nios ii application and BSP from Template ，意思是建立实例工程；包含了应用工程和FPGA底层驱动工程。如下所示：三步，第一选择Quartus工程里的"xx.sopcinfo"配置文件，一个工程只有一个；第二步取个名称；第三步骤选择工程模版，这里选用Hellow Word Small ,占用内存小。

2）出现两个工程，其中bsp结尾的是库工程，即FPGA的内存、引脚等等分配说明；

3）我们需要操作的仅仅只有TT2该应用工程；简单举例，在main中添加如下
#include “sys/alt_stdio.h”
#include “altera_avalon_pio_regs.h” // 在bsp工程中的FPGA 操作库

int main()
{
alt_putstr(“Hello from Nios II!\n”);
while (1)
{
IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(0x6000,0xFFFF);
usleep(100000);
IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(0x6000,0x0000);
usleep(100000);
}
return 0;
}
4）测试在RAM中运行；
选择工程，在菜单RUN中RUN AS > NIOS II HARDWARE ；这个时候在ECLIPE 的窗口可以看到运行情况；如果添加了指示灯，在开发部的LED灯将会闪烁。
说明NIOS 运行正常。

5）在进行最后一步，保存ECLIPSE工程与Quartus固件库工程同时到FLASH前；要处理的问题。Eclipse自身问题，需要配置一个文件“ nios2-flash-override.txt ”
首先该文件的目的是，告诉Eclipes软件，你所使用的外部FLASH芯片是什么配置。
然后，操作方法是，直接网上DOWNLOAD，或者新建txt文件，添加下面内容。
[EPCS-202011] # EPCS1N (lead-free)
sector_size = 32768
sector_count = 4

[EPCS-202013] # EPCS4N (lead-free)
sector_size = 65536
sector_count = 8

[EPCS-C22013] # EPCS4N (lead-free)
sector_size = 65536
sector_count = 8

[EPCS-202013] # EPCS4N (lead-free)
sector_size = 65536
sector_count = 8

[EPCS-202015] # EPCS16N (lead-free)
sector_size = 65536
sector_count = 32

[EPCS-202017] # EPCS64N (lead-free)
sector_size = 65536
sector_count = 128

[EPCS-010215] #EPCS32N(lead-free)
sector_size = 65536
sector_count = 64

[EPCS-010216] # EPCS64N (lead-free)
sector_size = 65536
sector_count = 128

[EPCS-FF] # EPCS64N (lead-free)
sector_size = 65536
sector_count = 128

[EPCS-012018] #EPCS128N(lead-free)
sector_size = 262144
sector_count = 64

重点：当你不知道你的外部FLASH名称时，不着急，直接在后面的步骤中看到报故障信息里，会告诉你的FLASH名称。上面加粗的信息是我的FLASH信息。
当然，该TXT文件必须放在 NIOS安装目录下bin文件夹中，才能被识别到。

6）最后一步,写如外部FLASH 。FLASH PROGRAM 工具，在Eclipe软件菜单中NIOS II > FLASH PROGRAM 打开。
a) 添加固件库文件 File > New
添加 Eclipe 的 bsp工程中的固件库设置文件 “settings.bsp”
b) 在 Connection 中测试 USB Blaster 和 SYStem ID

c) 添加 Quartus的工程文件 .sof 和 Eclipes应用工程文件 .LEF文件
d) 添加 Quartus的工程文件 .sof 和 Eclipes应用工程文件 .LEF文件
将菜单里的OPTIONS，最后四个都勾选。
e) START ，完成。上电重启即可。
f）最后补充一点：在Qsys配置NIOS内核中，Reset Vator 必须选择 EPCS外设路径。这样启动才会从外部FLASH.