基于Nios Ⅱ处理器的VGA控制器的设计与实现

摘要

Altera公司提出的片上可编程系统(SOPC)解决方案，是基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的SoC嵌入式解决方案，具有灵活的软硬件可裁减特性，它可以将处理器、存储器、I/O口以及需要的功能模块集成到一个 FPGA器件上，构建成一个可编程的片上系统。特别地，在视频图像处理系统设计中，数据量大，要求处理速度快，灵活性高，FPGA有其独特的优势。
　　本文分析了近年来微电子技术应用方向，以及在应用开发中使用到的新技术，即IP技术、SoC技术和SOPC技术，结合这些新技术开发基于Nios II软核处理器的VGA控制器。文章主体首先介绍了Altrta公司的Nios II处理器的结构与功能特点，Avalon总线所提供的服务与传输特性，深入研究基于IP核技术的SOPC系统软硬件设计方法。然后，根据实际需要配置SOPC系统中的外围组件，并根据VGA工业标准自行设计带有Avalon接口的VGA控制器IP核，将其集成到 SOPC系统当中，通过编写基于HAL层的软件测试程序用以对VGA控制器进行功能测试，实现在640×480分辨率下的色彩显示。最后，通过对uClinux嵌入式操作系统的合理定制与裁减，开发了根据Framebuffer（帧缓冲）设备的VGA控制器驱动程序，构成了针对本系统的嵌入式操作系统平台。
　　本设计用于验证的硬件平台是 Altrta公司的DE2开发板，软件平台是Altera公司的Quartus II和Nios II IDE。采用软硬件协同设计方法解决设计和调试过程中出现在 VGA控制器模块、IP复用、系统验证上的关键问题，保证了系统的稳定性和可验证性。整个系统的设计充分体现了SOPC技术的优势，能够增加设计的灵活性，缩短设计周期、降低设计成本。

目录

基于Nios II 处理器的VGA 控制器的设计与实现

THE DESIGN AND REALIZATIONOF VGA CONTROLLERBASED ON NIOS II PROCESSOR

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 概述

1.2 课题背景及研究意义

1.3 研究内容及论文结构

第2章 SOPC 系统软硬件设计

2.1 SOPC 系统软硬件设计流程

2.2 Nios II 嵌入式软核处理器

2.3 Avalon 交换架构

2.4 SOPC 外围硬件系统搭建

2.5 本章小结

第3章 VGA 控制器系统设计

3.1 VGA 显示原理

3.2 VGA 控制器硬件设计

3.3 数/模转换器ADV7123

3.4 VGA 控制器功能测试

3.5 系统软硬件协同开发

3.6 本章小结

第4章 基于uClinux 的驱动开发

4.1 uClinux 嵌入式操作系统

4.2 uClinux 设备驱动

4.3 uClinux 下VGA 控制器驱动设计

4.4 uClinux 移植与启动测试

4.5 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢

个人简历