嵌入式技術(shù)概述_niosii處理器系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程和方法(二)(已修改)
2025-03-16 12:25 本頁面
【正文】 工程學(xué)院 自動(dòng)化及測控系 OCEAN UNIVERSITY OF CHINA 嵌入式技術(shù)概述 —— 基于 HAL的 NIOSII系統(tǒng)軟件開發(fā) 劉蘭軍 2/6/2023 工程學(xué)院 自動(dòng)化及測控系 OCEAN UNIVERSITY OF CHINA 硬件抽象層 HAL概述 1）什么是 HAL,基于 HAL進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 硬件抽象層 HAL是輕量級的運(yùn)行環(huán)境，提供了 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口 ， 應(yīng)用程序 使用 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口 訪問 底層硬件。 優(yōu)點(diǎn)： （ 1） HAL將應(yīng)用程序與驅(qū)動(dòng)程序區(qū)別開來，使底層硬件的改變對應(yīng)用程 序沒有影響，保證了 應(yīng)用程序代碼的可重用性 ； （ 2） 應(yīng)用程序 、 驅(qū)動(dòng)程序 開發(fā)是嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的主要組成部分， 對于 應(yīng)用程序開發(fā)人員 ， HAL提供了一套初始化和訪問各類設(shè)備的 函數(shù)， 統(tǒng)一的 API對系統(tǒng)硬件是透明的 ，開發(fā)人員不必關(guān)心底層硬 件的差異； 對于 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)人員 ， HAL提供了一套必要的驅(qū)動(dòng)函數(shù)， 驅(qū)動(dòng)程 序調(diào)用驅(qū)動(dòng)函數(shù)來訪問底層硬件 ，加快了驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。 2/6/2023 2 工程學(xué)院 自動(dòng)化及測控系 OCEAN UNIVERSITY OF CHINA 硬件抽象層 HAL概述 2）基于 HAL開發(fā) NIOSII軟件的特殊優(yōu)點(diǎn)是什么？ NIOSII處理器系統(tǒng)的 HAL基于一個(gè)特定的 SOPC Builder系統(tǒng)創(chuàng)建， SOPC Builder與 NiosII EDS之間的緊密集成保證了： （ 1）用戶在創(chuàng)建應(yīng)用工程時(shí)， NiosII IDE也同時(shí)創(chuàng)建了 HAL系統(tǒng)庫，用 戶不必創(chuàng)建、復(fù)制、編輯 HAL系統(tǒng)庫， NiosII IDE自動(dòng)為用戶管理 和維護(hù) HAL庫； （ 2）若 SOPC Builder的硬件系統(tǒng)發(fā)生了改動(dòng)， NiosII IDE會(huì)自動(dòng)地對 HAL系統(tǒng)庫進(jìn)行更新 ，保證了底層硬件與應(yīng)用程序的一致性。 2/6/2023 3 工程學(xué)院 自動(dòng)化及測控系 OCEAN UNIVERSITY OF CHINA 硬件抽象層 HAL概述 3） NIOSII處理器系統(tǒng)的 HAL的體系結(jié)構(gòu) HAL提供的服務(wù)： 1）提供 newlib ANSI C 標(biāo)準(zhǔn)庫 2）提供設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 3）提供統(tǒng)一的 HAL應(yīng)用程序接口 API 4） 提供系統(tǒng)初始化 ： main（）函數(shù)執(zhí)行之前，執(zhí)行處理器和運(yùn)行環(huán)境的初始化任務(wù) 5） 提供設(shè)備初始化 ： main（）函數(shù)執(zhí)行之前，例化和初始化系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備 2/6/2023 4 工程學(xué)院 自動(dòng)化及測控系 OCEAN UNIVERSITY OF CHINA 硬件抽象層 HAL概述 3） NIOSII處理器系統(tǒng)的 HAL的體系結(jié)構(gòu) HAL系統(tǒng)庫對設(shè)備提供的兩個(gè)服務(wù)層次： 通用設(shè)備模型和驅(qū)動(dòng)程序 、 頭文件和訪問函數(shù) （ 1）通用設(shè)備模型和驅(qū)動(dòng)程序：通用設(shè)備模型是 HAL強(qiáng)大功能的核心，用戶可采用 統(tǒng)一的 API編寫程序訪問提供通用設(shè)備模型的設(shè)備； HAL為大多數(shù)NIOSII系統(tǒng)外設(shè)提供驅(qū)動(dòng)程序，使用戶可以通過 HAL API訪問硬件 字符型設(shè)備 ： UART核、 JTAG UART核、 LCD 16207顯示控制器 定時(shí)器設(shè)備 ： TIMER核 文件子系統(tǒng) ：基于 ALTERA主機(jī)的文件系統(tǒng)、 ALTERA壓縮只讀文件子系統(tǒng) 以太網(wǎng)設(shè)備 ： Ether核、 LAN91C111 Ether MAC/PHY控制器 DMA設(shè)備 ： DMA控制器核、 Scattergather DMA控制器核 FLASH存儲(chǔ)設(shè)備 ： CFI FLASH接口、 EPCS串口配置控制器 2/6/2023 5 工程學(xué)院 自動(dòng)化及測控系 OCEAN UNIVERSITY OF CHINA 硬件抽象層 HAL概述 3） NIOSII處理器系統(tǒng)的 HAL的體系結(jié)構(gòu) HAL系統(tǒng)庫對設(shè)備提供的三個(gè)服務(wù)層次： 通用設(shè)備模型 、 驅(qū)動(dòng)程序 、 頭文件和訪問函數(shù) （ 2）頭文件和訪問函數(shù)：對于部分 NIOSII系統(tǒng)外設(shè)和一些自定制外設(shè) ,HAL只提供頭文件和訪問函數(shù)。 NIOSII系統(tǒng)的通用 IO核： PIO核 用戶自定制的外設(shè) 此外，對于 具有特殊硬件特性的外設(shè) ，不能使用通用 API， HAL提供了UNIX類型的 ioctl（）函數(shù)
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