基于Nios软核的嵌入式Internet系统设计

时间：2023-05-01 08:10:31 计算机论文我要投稿

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摘要：介绍如何在Altera开发平台上，使用Nios软核CPU来构建嵌入式Internet系统；并结合以太网远程数据采集系统的实例，介绍此类系统硬件，软件的设计方法。

关键词：嵌入式Internet Nios μCOS

引言

自上个世纪末开始的网络化浪潮，在很多领域都引发了技术进步和革新，嵌入式Internet便是嵌入式技术与网络技术结合的产物。简单来说，嵌入式Internet是指在一个嵌入式设备上配备网络接口，通过网络可以与远程设备进行信息的交互。从管理的角度上来讲，嵌入式Internet经历了三个发展阶段：集中管理阶段、分散管理阶段、智能管理阶段。前两个阶段主要是致力于解决如何把一个具体的设备真实地嵌入到Internet中，第三阶段人们考虑更多的是如何利用现有的技术来更好地进行远程控制，更加丰富控制功能。

Altera公司的Nios软核嵌入式处理器是一种可特许的通用RISC CPU，也就是说，Altera公司以IP核的方式将它提供给设计者。它可以与各种各样的外设、定制指令和硬件加速单元相结合，构成一个定制的SOPC。该处理顺具有可由用户配置的L1（第一层）指令与数据超高速缓存。Nios处理器还具有一种基于JTAG的OCI（片上仪器）芯核，使软件开发人员在实时调试方面具有更明显的优势。该处理器的软件支持可扩展到对APR、IP、ICMP、TCP、UDP和以太网的网络协议支持。

本文介绍的以太网远程数据采集模块的设计，充分利用了前述两种技术。主要功能是进行数据采集、数据远程传输以及可接受远程控制。该模块具有成本低廉、结构简单、可靠性高、可扩展性强等特点。

1 设计实例分析

通过对以太网远程数据采集模块设计实例，介绍如何利用前面提到的技术来实现一个嵌入式Internet系统。

1.1 硬件设计

（1）系统整体结构

根据以太网远程数据采集模块的功能要求，考虑到系统的稳定性和可扩展性，本系统主要包括以下部分：

*Cyclone FPGA,包括Nios软核CPU、操作系统使用的定时器、网络协议栈使用的定时器、CPU同外围设备的接口；

*EPCS4，用来在上电时对FPGA进行配置；

*Flash，主要用来存放软件代码以及一些需要保存的参数；

*SRAM，用来在系统运行时的代码和数据存储；

*8位A/D，用来采集输入信号；

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