【正文】 IC設(shè)計與工藝技術(shù)水平提高，集成電路規(guī)模越來越大，復雜程度越來越高，己經(jīng)可以將整個系統(tǒng)集成為一個芯 片 。盡管 IC 的速度可以很高、功耗可以很小，但由于 PCB 板中IC 芯片之間的連線延時、 PCB 板可靠性以及重量等因素的限制，整機系統(tǒng)的性能受到了很大的限制。但集成電路不是最終產(chǎn)品，它只有裝入整機系統(tǒng)才能發(fā)揮它的作用。本系統(tǒng)方案設(shè)計 為基于 Nios II 處理器的游戲開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 基于 Nios II 的系統(tǒng)實現(xiàn)了設(shè)計的可復用 性，即使是同樣一塊開發(fā)板，根據(jù)載入的代碼不同，可以實現(xiàn)不同的應用。 II 2C70，并完全承襲了 Altera DE2 多媒體平臺豐富的多媒體、儲存及網(wǎng)絡(luò)等應用接口的優(yōu)點。 對嵌入式開發(fā)而言，開發(fā)基于 Nios II 系統(tǒng)的好處很多。長期以來， Altera 一直推行嵌入式處理器戰(zhàn)略的原因是，隨著應用的 ASIC 開發(fā)日益受到成本的困擾， OEM 日漸轉(zhuǎn)向 FPGA 來構(gòu)建自己的系統(tǒng)。 Nios II 處理器具有完善的軟件開發(fā)套件，包括編譯器、集成開發(fā)環(huán)境（ IDE） 、 JTAG 調(diào)試器、實時操作系統(tǒng)（ RTOS）和 TCP/IP 協(xié)議棧。隨著高性能系統(tǒng)對系統(tǒng)復雜度、處理速度、功耗、功能多樣化的要求，在現(xiàn)代信息處理與通信系統(tǒng)如網(wǎng)絡(luò)、多媒體、移動通信和其它電子系統(tǒng)中迫切需要開發(fā)高性能的片上系統(tǒng)。 集成電路是中間產(chǎn)品，必須將它裝入到整機上才能發(fā)揮其作用，具體地說是通過印刷電路版 (PCB)來集成到整機上去的。 第 2 頁 第二章 緒論 研究的目的和意義 基于 Nios II 的嵌入式系統(tǒng)的可應用領(lǐng)域很廣，包括網(wǎng)絡(luò)、無線通信、醫(yī)療器械、交通、消費電子、工業(yè)控制、軍事和航空航天等。軟件設(shè)計在 Nios II IDE 中完成，采用 C 語言程序設(shè)計實現(xiàn)俄羅斯方塊游戲的基本功能，并且將軟件與硬件通過接口很好的結(jié)合。 II 2C70，并完全承襲了 Altera DE2 多媒體平臺豐富的多 媒體、儲存及網(wǎng)絡(luò)等應用接口的優(yōu)點。設(shè)計了由 NiosⅡ 處理器、數(shù)據(jù)傳輸接口等 IP 核構(gòu)成的 SOPC 系統(tǒng)。 本設(shè)計的重點之一是如何實現(xiàn) VGA 顯示， Altera 公司為廣大設(shè)計者提供了一系列的IP 內(nèi)核設(shè)計，其中包括 VGA 的設(shè)計和 Verilog HDL 語言描述。由于上手簡單、老少皆宜，從而家喻戶曉，風靡世界。談到游戲軟件，大多數(shù)人都認為其神妙莫測，高不可及，而一般游戲軟件也確實具有很高的技術(shù)難度，隨著開發(fā)工具及軟件開發(fā)方法學的不斷發(fā)展，動手開發(fā)游戲也不是十分困難的。俄羅斯方塊游戲可以說是隨計算機的發(fā)展而發(fā)展，并不斷推陳出新，演變出各種類似游戲，深受廣大玩家喜愛。s hardware connection, the success of the game running on the display. NIOS IDE and use in the C language designed to run on the system on the Tetris game. DE270 development board through the button input, to achieve the movement of the Russian box, rotate, eliminate fullline, scoring and accelerated functions. Through experiments and test results have proved the correctness of the system design and develop games based on the Nios Ⅱ processor feasibility of developing games for the Nios Ⅱ processor technical basis. Keywords: SOPC NIOS II VGA Tetris Games DE270 III 目錄 第一章 引言 ........................................................... 1 第二章 緒論 ........................................................... 2 研究的目的和意義 ...................................................... 2 研究的基礎(chǔ)、背景和現(xiàn)狀 ................................................ 3 應用的相關(guān)技術(shù) ........................................................ 5 SOPC 技術(shù) .......................................................... 5 開發(fā)環(huán)境 .......................................................... 6 硬件描述語言 — — Verilog HDL ....................................... 7 第三章 VGA 顯示的實現(xiàn) .................................................. 8 VGA 顯示原理 .......................................................... 8 VGA 色彩顯示 ..................................................... 10 VGA 時序分析 ..................................................... 11 VGA 時序?qū)崿F(xiàn) ..................................................... 12 用 VERILOG HDL 描述 VGA ................................................ 12 第四章 俄羅斯方塊硬件設(shè)計 ............................................. 14 系統(tǒng)需求和設(shè)計思路 ................................................... 14 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ......................................................... 14 基于 NIOS II 的硬件開發(fā)設(shè)計 ............................................ 15 Quartus II 軟件設(shè)計 .............................................. 15 SOPC Builder 組件添加 ............................................ 19 第五章 NIOS II 軟件設(shè)計 ............................................... 30 功能描述 ............................................................ 31 功能模塊設(shè)計 ........................................................ 33 游戲執(zhí)行的主要流程 .............................................. 33 游戲方塊功能 .................................................... 35 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................ 36 函數(shù)功能描述 ........................................................ 38 程序?qū)崿F(xiàn) ............................................................ 39 第六章 俄羅斯方塊結(jié)果演示及分析 ........................................ 42 收獲、體驗和致謝 ..................................................... 44 參考文獻 ............................................................. 45 第 1 頁 第一章 引言 由莫斯科數(shù)學家亞歷克西 經(jīng)過實驗和測試結(jié)果的驗證，證明本系統(tǒng)設(shè)計的正確性和基于 NIOS II 處理器開發(fā)游戲的可行性，為 NIOS II 處理器開發(fā)游戲奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 NIOS IDE 中 并采用 C 語言設(shè)計了運行于該系統(tǒng)上的俄羅斯方塊游戲。同時，在開發(fā)周期個價格上具有極大的優(yōu)勢。論文編碼（原論文分類號） ： TP39 首都師范大學 本科學生畢業(yè) 論文 基于 NIOS II 的俄羅斯方塊 設(shè)計與實現(xiàn) The Design and Implementation of Russian box Based on NIOS II 論文作者 院 系 信息工程學院 專 業(yè) 計算機科學與技術(shù) 學 號 指導老師 完成日期 2021 年 5 月 10 日 I 提要 俄羅新方塊游戲是 一種古老而又有趣的游戲，游戲軟件不計其數(shù)，本設(shè)計的實現(xiàn)是 基于 NIOS II 的俄羅斯方塊設(shè)計與實現(xiàn) ， 采用 SOPC 技術(shù)方案和基于 NIOS II 處理器開發(fā)游戲，嘗試著把 NIOS II 軟核處理器系統(tǒng)應用到俄羅斯方塊游戲中，實現(xiàn)對游戲的控制功能。SOPC 即可編程片上系統(tǒng)，是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)，它結(jié)合了 SOC 和 PLD、 FPGA 各自的優(yōu)點，具有多方面的特點，譬如，至少包含一個嵌入式處理器內(nèi)核、豐富的 IP Core 資源可供選擇、有足夠的片上可編程邏輯資源、低功耗、微封裝等優(yōu)點，提高了應用上的靈活性。 在構(gòu)造基于 NIOS II 嵌入式處理器的俄羅斯方塊游戲系統(tǒng)中， 通過軟核中的 VGA 顯示與 DE270 開發(fā)板 的硬件連接， 成功的在顯示器上進行游戲運行。 通過 DE270 開發(fā)板上的按鈕輸入，實現(xiàn)了俄羅斯方塊的移動、旋轉(zhuǎn)、消除滿行、計分和加速等功 能。 關(guān)鍵詞： SOPC NIOS II VGA 俄羅斯方塊游戲 DE270 II Abstract Russia is an ancient puzzle game new and fun games, games software countless realization of this design is based on the Russian box NIOS II design and implementation of programs using SOPC technology and develop games based on the Nios Ⅱ processor, try with the Nios Ⅱ soft core processor system applied to the Tetris game, to achieve control of the game. SOPC can be programmed onchip system, is a special embedded system, which bines the SOC and the PLD, FPGA respective advantages, they had many characteristics, for example, contains at least one embedded processor core, rich IP Core Resources to choose from, there are enough resources for programmable logic chip, low power, the advantages of microencapsulation to improve the application flexibility. Meanwhile, prices in the development cycle a great advantage. In the structure embedded processorbased Nios Ⅱ Tetris game system, through the soft core of the VGA displ