博客园_真 OO无双之真乱舞书

(筆記) 如何移除VirtualBox所遺留下的驅動程式? (SOC) (VirtualBox)

2012-02-04T09:55:00Z

Abstract
有時儘管依照正常程序移除了VirtualBox，但是在裝置管理員還是會看到遺留下來無法移除的驅動程式，本文討論如何手動移除這些無法移除的驅動程式。

Introduction
使用環境：Windows XP XP3 + VirtualBox 4.1.2

Symptom

如下圖是當VirtualBox正常移除後，卻在裝置管理員所遺留下來的驅動程式：

若在裝置管理員手動移除這些驅動程式，會出現以下錯誤訊息而無法移除。

Root Cause & Solution
Step 1：裝置例項識別碼

選擇所要移除的驅動程式，滑鼠右鍵 –> 內容 –> 詳細資料

Step 2：手動在登錄編輯程式刪除註冊機碼

開啟登入編輯程式，在以下位置HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Enum找到如上的註冊機碼

此時若你直接刪除此註冊機碼，會出現無法刪除的錯誤訊息，主要是因為我們沒有權限去刪除之，這也是我們無法從裝置管理員去刪除此驅動程式的root cause。

Step 3：改變註冊機碼的權限

選擇要刪除的註冊機碼，滑鼠右鍵 –> 使用權限

將Everyone加入的『完全控制』變成『允許』。

或許你會擔心這樣的權限適當嗎? 反正這個註冊機碼馬上就要被刪除，所以讓Everyone完全控制也沒有關係。

Step 4：刪除註冊機碼

Step 5：到裝置管理員確認

原本無法移除的驅動程式已經正常移除了

Conclusion
這是參考Microsoft的官方解法Windows Driver uninstallation Failed in Windows XP，不只適用在VirtualBox，其他驅動程式若無法解除，也可以使用這種方式。

Reference
Windows Driver uninstallation Failed in Windows XP

本文链接

(筆記) always block內省略else所代表的電路 (SOC) (Verilog)

2012-01-29T10:45:00Z

Abstract
在Verilog中，always block可以用來代表Flip-Flop, Combination Logic與Latch，本文比較在不寫else下，always block所代表的電路。

Introduction
在C語言裡，省略else只是代表不處理而；已但在Verilog裡，省略else所代表的是不同的電路。

always@(a or b or en)
  if (en)
    c = a & b;

在combination logic中省略else，由於必須在~en保留原本的值，所以會產生latch。

always@(clk)
  if (en)
    c <= a & b;

雖然也必須在~en保留原本的值，但由於flip-flop就有記憶的功能，所以不會產生latch。if將產生mux，並將flip-flop的值拉回給mux。

Conclusion
在Verilog中，雖然只是小小的差異，但結果卻有天大的差異。

全文完。

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(原創) 如何使用Tri-state Conduit Bridge連接Flash與SSRAM? (SOC) (Nios II) (Qsys) (NEEK)

2012-01-17T23:23:00Z

Abstract
在實務上為了節省FPGA的pin腳，我們常會將Flash與SSRAM的address與data共用，在Qsys中必須使用Tri-state Conduit Bridge, Tri-state Conduit Pin Sharer與Generic Tristate Controller與Flash與SSRAM連在一起，和SOPC Builder只使用Tri-state Bridge不同。

Introduction
使用環境：Windows XP SP3 + VirtualBox 4.1.2 + Quartus II 11.0 + NEEK

本文將討論以下主題：

1.Flash與SSRAM共用address與data的設計

2.如何在Qsys使用Tri-state Conduit Bridge與Tri-state Conduit Pin Sharer？

3.Address與Data floating問題與解決方法

Reference
[1] Nios II Embedded Evaluation Kit (NEEK)
[2] Nios II System Architect Design Tutorial
[3] Qsys Interconnect
[4] Avalon Tri-State Conduit Components User Guide
[5] SOPC Builder to Qsys Migration Guidelines

未完，待續。

本文链接

(原創) 如何在Qsys Subsystem使用Interrupt? (SOC) (Nios II) (Qsys)

2012-01-04T15:12:00Z

Abstract
Qsys其中之一的賣點就是允許你建立hierarchical的subsystem。在SOC設計中，通常我們會將慢速的周邊使用較慢的clock而自成一個系統，在Qsys中允許我們將這些較慢的周邊包成一個peripheral subsystem，而不是像SOPC Builder一樣只能有一個system。當我們使用subsystem的架構時，該如何讓subsystem內IP使用interrupt的方式與Nios II溝通呢?

Introduction
使用環境：Windows XP SP3 + VirtualBox 4.1.2 + Quartus II 11.0

本文將討論以下主題：

1.如何使用IRQ Bridge連接subsystem的IRQ export到Nios II Processor?

2.如何避開Nios II SBT目前無法自動產生IRQ number常數在system.h的bug?

3.如何在App project使用Interrupt?

1.如何使用IRQ Bridge連接subsystem的IRQ export到Nios II Processor?

根據[1] Qsys Interconnect p.7-27 IRQ Bridge章節的建議，若要在subsystem使用interrupt，必須在包含Nios II的CPU subsystem使用IRQ Bridge接收Peripheral subsystem所export出來的IRQ，然後才連到Nios II Processor。至於下圖中的Merlin IRQ Mapper則並不是必需的，若你在CPU subsystem中也有IP要使用interrupt，這必須再包一層Merlin IRQ Mapper；若你在CPU subsystem沒有IP要使用interrupt，只有Peripheral subsystem使用interrupt，可以直接只使用IRQ Bridge連接到Nios II Processor。

常見的錯誤(也是我第一次的錯誤)是直接將Peripheral subsystem所export的IRQ直接連到Nios II Processor，這樣Qsys與Quartus II編譯都沒有任何錯誤，Nios II也沒有錯誤，不過Nios II的C code將收不到來自Peripheral subsystem的interrupt。

2.如何避開Nios II SBT目前無法自動產生IRQ number常數在system.h的bug?

除此之外，在[2] Quartus II 11.0 Release Notes的p.15已經承認在Quartus II 11.0有以下的bug。

簡單的說，就是若你在subsystem中使用interrupt，當你使用Generate BSP時，Nios II SBT根據*.sopcinfo在system.h所產生相對應的IRQ number常數，永遠都是-1，並無法反應出目前硬體架構中真正的IRQ number。且經過實測，這個問題在Quartus II 11.1也依然存在。

如圖所示，我們對push button使用interrupt，但在system.h的PERIPHERAL_SYSTEM_BUTTON_PIO_IRQ常數卻是-1，與在Qsys上的IRQ number不同。

這會造成什麼影響呢?只要你的App project使用到有使用interrupt的IP，編譯就會產生錯誤，如下圖我們在system timer有使用interrupt，所以一編譯就產生錯誤無法繼續。

詳細錯誤訊息如下：

Error: Interrupt not connected for peripheral_system_timer_0. The system clock driver requires an interrupt to be connected. Please select an IRQ for this device in SOPC builder.

root cause就是system.h的IRQ number都是-1，所以App project找不到該IP的IRQ number而無法編譯。

Solution
既然在system.h的IRQ number都是-1，我們只好重新自己在system.h手動定義IRQ number。根據[3] Altera Wiki : New Qsys Issues for Interrupts的建議

當然你可以直接去修改system.h，但別忘了BSP project的所有檔案最好不要手動修改，應該交由Nios II SBT或者command line script去修改才對，因為每當你執行Generate BSP或者BSP Editor時，Nios II SBT都會重新產生system.h，也就是你做的所有修改都會被覆蓋掉。所以[3] Altera Wiki : New Qsys Issues for Interrupts 的解法雖然可行，但並不完美。

根據 [2] Quartus II 11.0 Release Notes的建議

看起來是要我們自己另開一個my_system.h，然後將system.h所有內容複製到system.h，自己在my_system.h加上IRQ number常數，並且App project也使用my_system.h，這樣Generate BSP與BSP Editor就不會改到我的my_system.h了。

這樣看似理想，但卻衍生另外一個問題：BSP project有大量的檔案都include "system.h"，你必須手動一一的改成include "my_system.h"，這也是個大工程。所以[2] Quartus II 11.0 Release Notes 看似也不盡理想。

我在此提供一個小技巧對付Nios II SBT目前這個bug。

在system.h的尾部自己加上IP IRQ number的定義如下圖，先執行#undef取消這個常數的定義，再用#define重新這個常數，因為若同一個常數在system.h重複#define，會產生warning，若使用#undef就完全沒有warning。

然後將這些#undef與#define另存一個文字檔，每當你執行Generate BSP或者BSP Editor時，system.h就會被Nios II SBT重新產生蓋掉你原先的設定，再將這些#undef與#define貼到system.h的最下方。如此就只需修改system.h，其他BSP檔案都不用做任何修改。

如此修改重新編譯後，就可順利Build Project，沒有任何錯誤。

3.如何在App project使用Interrupt?

根據[4] Exception Handling p.8-16與p.8-17的建議，我們將App project寫成如下的code使用interrupt。

nios2_onchip_leg_push_button.c / C

 1 /* 
 2 (C) OOMusou 2011 http://oomusou.cnblogs.com
 3 
 4 Filename    : nios2_onchip_led_push_button.c
 5 Compiler    : Nios II SBT 11.0
 6 Description : test led, push_button & interrupt in subsystem
 7 Release     : Jan.06,2012 1.0
 8 */
 9 
10 #include <stdio.h>
11 #include "system.h"
12 #include "alt_types.h"
13 #include "sys/alt_irq.h"
14 #include "altera_avalon_pio_regs.h"
15 
16 volatile int edge_capture;
17 
18 #ifdef ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENT
19 void handle_key_interrupts(void *context) {
20 #else
21 void handle_key_interrupts(void *context, alt_u32 id) {
22 #endif
23 
24   volatile int *edge_capture_ptr = (volatile int*)context;
25   *edge_capture_ptr = IORD_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(PERIPHERAL_SYSTEM_BUTTON_PIO_BASE);
26   IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(PERIPHERAL_SYSTEM_BUTTON_PIO_BASE, 0);
27 
28   if (edge_capture == 0x01) {
29     printf("key 1 pressed!\n");
30     IOWR(PERIPHERAL_SYSTEM_LED_PIO_BASE, 0x00, 0xFE);
31     edge_capture = 0x00;
32   }
33   else if (edge_capture == 0x02) {
34     printf("key 2 pressed\n");
35     IOWR(PERIPHERAL_SYSTEM_LED_PIO_BASE, 0x00, 0xFD);
36     edge_capture = 0x00;
37   }
38   else if (edge_capture == 0x04) {
39     printf("key 3 pressed\n");
40     IOWR(PERIPHERAL_SYSTEM_LED_PIO_BASE, 0x00, 0xFB);
41     edge_capture = 0x00;
42   }
43   else if (edge_capture == 0x08) {
44     printf("key 4 pressed\n");
45     IOWR(PERIPHERAL_SYSTEM_LED_PIO_BASE, 0x00, 0xF7);
46     edge_capture = 0x00;
47   }
48   else if (edge_capture == 0x10) {
49     printf("key 5 pressed\n");
50     IOWR(PERIPHERAL_SYSTEM_LED_PIO_BASE, 0x00, 0xEF);
51     edge_capture = 0x00;
52   }
53   else if (edge_capture == 0x20) {
54     printf("key 6 pressed\n");
55     IOWR(PERIPHERAL_SYSTEM_LED_PIO_BASE, 0x00, 0xDF);
56     edge_capture = 0x00;
57   }
58   else if (edge_capture == 0x40) {
59     printf("key 7 pressed\n");
60     IOWR(PERIPHERAL_SYSTEM_LED_PIO_BASE, 0x00, 0xBF);
61     edge_capture = 0x00;
62   }
63   else if (edge_capture == 0x80) {
64     printf("key 8 pressed\n");
65     IOWR(PERIPHERAL_SYSTEM_LED_PIO_BASE, 0x00, 0x7F);
66     edge_capture = 0x00;
67   }
68 }
69 
70 
71 void init_key() {
72   void *edge_capture_ptr = (void *)&edge_capture;
73   IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_IRQ_MASK(PERIPHERAL_SYSTEM_BUTTON_PIO_BASE, 0xFF);
74   IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_EDGE_CAP(PERIPHERAL_SYSTEM_BUTTON_PIO_BASE, 0x0);
75 
76 #ifdef ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENT
77   alt_ic_isr_register(PERIPHERAL_SYSTEM_BUTTON_PIO_IRQ_INTERRUPT_CONTROLLER_ID,
78                       PERIPHERAL_SYSTEM_BUTTON_PIO_IRQ,
79                       handle_key_interrupts,
80                       edge_capture_ptr,
81                       0x0);
82 #else
83 
84   alt_irq_register(PERIPHERAL_SYSTEM_BUTTON_PIO_IRQ,
85                    edge_capture_ptr,
86                    handle_key_interrupts);
87 #endif
88 }
89 
90 
91 int main() {
92   printf("Nios II + Onchip + LED + Push Button Test!\n");
93 
94   init_key();
95 
96   while(1);
97 
98   return 0;
99 }

以上的code我不打算一行一行講解，詳細請參考[4] Exception Handling p.8-16與p.8-17，我要強調的是，一般在使用interrupt時，Altera都會建議你使用新的alt_ic_isr_register()，而不要使用舊的alt_irq_register()，並且說未來Nios II SBT版本將只支援alt_ic_isr_register()，若在只有一層Qsys的system下，可以使用alt_ic_isr_register()沒有問題，但在具有Qsys subsystem下使用interrupt時，若使用alt_ic_isr_register()將會造成編譯錯誤，會說找不到alt_ic_isr_register()，為什麼會這樣呢?

在一般只有一層Qsys system，在system.h可以看到#define ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENT，如下圖所示：

但在使用Qsys subsystem的system.h下，看不到#define ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENT

在BSP的

sys/alt_irq.h / C

  1 #ifndef __ALT_IRQ_H__
  2 #define __ALT_IRQ_H__
  3 
  4 /******************************************************************************
  5 *                                                                             *
  6 * License Agreement                                                           *
  7 *                                                                             *
  8 * Copyright (c) 2009 Altera Corporation, San Jose, California, USA.           *
  9 * All rights reserved.                                                        *
 10 *                                                                             *
 11 * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a     *
 12 * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),  *
 13 * to deal in the Software without restriction, including without limitation   *
 14 * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,    *
 15 * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the       *
 16 * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:        *
 17 *                                                                             *
 18 * The above copyright notice and this permission notice shall be included in  *
 19 * all copies or substantial portions of the Software.                         *
 20 *                                                                             *
 21 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR  *
 22 * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,    *
 23 * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE *
 24 * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER      *
 25 * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING     *
 26 * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER         *
 27 * DEALINGS IN THE SOFTWARE.                                                   *
 28 *                                                                             *
 29 * This agreement shall be governed in all respects by the laws of the State   *
 30 * of California and by the laws of the United States of America.              *
 31 *                                                                             *
 32 ******************************************************************************/
 33 
 34 /*
 35  * alt_irq.h is the Nios II specific implementation of the interrupt controller 
 36  * interface.
 37  *
 38  * Nios II includes optional support for an external interrupt controller. 
 39  * When an external controller is present, the "Enhanced" interrupt API
 40  * must be used to manage individual interrupts. The enhanced API also
 41  * supports the processor's internal interrupt controller. Certain API
 42  * members are accessible from either the "legacy" or "enhanced" interrpt
 43  * API. 
 44  *
 45  * Regardless of which API is in use, this file should be included by
 46  * application code and device drivers that register ISRs or manage interrpts.
 47  */
 48 #include <errno.h>
 49 
 50 #include "nios2.h"
 51 #include "alt_types.h"
 52 #include "system.h"
 53 
 54 #ifdef __cplusplus
 55 extern "C"
 56 {
 57 #endif /* __cplusplus */
 58 
 59 /*
 60  * Macros used by alt_irq_enabled
 61  */
 62 #define ALT_IRQ_ENABLED  1
 63 #define ALT_IRQ_DISABLED 0  
 64 
 65 /* 
 66  * Number of available interrupts in internal interrupt controller.
 67  */
 68 #define ALT_NIRQ NIOS2_NIRQ
 69 
 70 /*
 71  * Used by alt_irq_disable_all() and alt_irq_enable_all().
 72  */
 73 typedef int alt_irq_context;
 74 
 75 /* ISR Prototype */
 76 #ifdef ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENT
 77 typedef void (*alt_isr_func)(void* isr_context);
 78 #else
 79 typedef void (*alt_isr_func)(void* isr_context, alt_u32 id);
 80 #endif
 81 
 82 /*
 83  * The following protypes and routines are supported by both
 84  * the enhanced and legacy interrupt APIs
 85  */
 86  
 87 /*
 88  * alt_irq_enabled can be called to determine if the processor's global
 89  * interrupt enable is asserted. The return value is zero if interrupts 
 90  * are disabled, and non-zero otherwise.
 91  *
 92  * Whether the internal or external interrupt controller is present, 
 93  * individual interrupts may still be disabled. Use the other API to query
 94  * a specific interrupt. 
 95  */
 96 static ALT_INLINE int ALT_ALWAYS_INLINE alt_irq_enabled (void)
 97 {
 98   int status;
 99 
100   NIOS2_READ_STATUS (status);
101 
102   return status & NIOS2_STATUS_PIE_MSK; 
103 }
104 
105 /*
106  * alt_irq_disable_all() 
107  *
108  * This routine inhibits all interrupts by negating the status register PIE 
109  * bit. It returns the previous contents of the CPU status register (IRQ 
110  * context) which can be used to restore the status register PIE bit to its 
111  * state before this routine was called.
112  */
113 static ALT_INLINE alt_irq_context ALT_ALWAYS_INLINE 
114        alt_irq_disable_all (void)
115 {
116   alt_irq_context context;
117 
118   NIOS2_READ_STATUS (context);
119 
120   NIOS2_WRITE_STATUS (context & ~NIOS2_STATUS_PIE_MSK);
121   
122   return context;
123 }
124 
125 /*
126  * alt_irq_enable_all() 
127  *
128  * Enable all interrupts that were previously disabled by alt_irq_disable_all()
129  *
130  * This routine accepts a context to restore the CPU status register PIE bit
131  * to the state prior to a call to alt_irq_disable_all().
132  
133  * In the case of nested calls to alt_irq_disable_all()/alt_irq_enable_all(), 
134  * this means that alt_irq_enable_all() does not necessarily re-enable
135  * interrupts.
136  *
137  * This routine will perform a read-modify-write sequence to restore only
138  * status.PIE if the processor is configured with options that add additional 
139  * writeable status register bits. These include the MMU, MPU, the enhanced 
140  * interrupt controller port, and shadow registers. Otherwise, as a performance
141  * enhancement, status is overwritten with the prior context. 
142  */
143 static ALT_INLINE void ALT_ALWAYS_INLINE 
144        alt_irq_enable_all (alt_irq_context context)
145 {
146 #if (NIOS2_NUM_OF_SHADOW_REG_SETS > 0) || (defined NIOS2_EIC_PRESENT) || \
147     (defined NIOS2_MMU_PRESENT) || (defined NIOS2_MPU_PRESENT)
148   alt_irq_context status;
149   
150   NIOS2_READ_STATUS (status);
151   
152   status &= ~NIOS2_STATUS_PIE_MSK;
153   status |= (context & NIOS2_STATUS_PIE_MSK);
154   
155   NIOS2_WRITE_STATUS (status);
156 #else
157   NIOS2_WRITE_STATUS (context);
158 #endif
159 }
160 
161 /*
162  * The function alt_irq_init() is defined within the auto-generated file
163  * alt_sys_init.c. This function calls the initilization macros for all
164  * interrupt controllers in the system at config time, before any other
165  * non-interrupt controller driver is initialized.
166  *
167  * The "base" parameter is ignored and only present for backwards-compatibility.
168  * It is recommended that NULL is passed in for the "base" parameter.
169  */
170 extern void alt_irq_init (const void* base);
171 
172 /*
173  * alt_irq_cpu_enable_interrupts() enables the CPU to start taking interrupts.
174  */
175 static ALT_INLINE void ALT_ALWAYS_INLINE 
176        alt_irq_cpu_enable_interrupts ()
177 {
178     NIOS2_WRITE_STATUS(NIOS2_STATUS_PIE_MSK
179 #if defined(NIOS2_EIC_PRESENT) && (NIOS2_NUM_OF_SHADOW_REG_SETS > 0)
180     | NIOS2_STATUS_RSIE_MSK
181 #endif      
182       );
183 }
184 
185 
186 /*
187  * Prototypes for the enhanced interrupt API.
188  */
189 #ifdef ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENT
190 /*
191  * alt_ic_isr_register() can be used to register an interrupt handler. If the
192  * function is succesful, then the requested interrupt will be enabled upon 
193  * return.
194  */
195 extern int alt_ic_isr_register(alt_u32 ic_id,
196                         alt_u32 irq,
197                         alt_isr_func isr,
198                         void *isr_context,
199                         void *flags);
200 
201 /* 
202  * alt_ic_irq_enable() and alt_ic_irq_disable() enable/disable a specific 
203  * interrupt by using IRQ port and interrupt controller instance.
204  */
205 int alt_ic_irq_enable (alt_u32 ic_id, alt_u32 irq);
206 int alt_ic_irq_disable(alt_u32 ic_id, alt_u32 irq);        
207 
208  /* 
209  * alt_ic_irq_enabled() indicates whether a specific interrupt, as
210  * specified by IRQ port and interrupt controller instance is enabled.
211  */        
212 alt_u32 alt_ic_irq_enabled(alt_u32 ic_id, alt_u32 irq);
213 
214 #else 
215 /*
216  * Prototypes for the legacy interrupt API.
217  */
218 #include "priv/alt_legacy_irq.h"
219 #endif 
220 
221 
222 /*
223  * alt_irq_pending() returns a bit list of the current pending interrupts.
224  * This is used by alt_irq_handler() to determine which registered interrupt
225  * handlers should be called.
226  *
227  * This routine is only available for the Nios II internal interrupt
228  * controller.
229  */
230 #ifndef NIOS2_EIC_PRESENT
231 static ALT_INLINE alt_u32 ALT_ALWAYS_INLINE alt_irq_pending (void)
232 {
233   alt_u32 active;
234 
235   NIOS2_READ_IPENDING (active);
236 
237   return active;
238 }
239 #endif 
240 
241 #ifdef __cplusplus
242 }
243 #endif /* __cplusplus */
244 
245 #endif /* __ALT_IRQ_H__ */

186行

 1 /*
 2  * Prototypes for the enhanced interrupt API.
 3  */
 4 #ifdef ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENT
 5 /*
 6  * alt_ic_isr_register() can be used to register an interrupt handler. If the
 7  * function is succesful, then the requested interrupt will be enabled upon 
 8  * return.
 9  */
10 extern int alt_ic_isr_register(alt_u32 ic_id,
11                         alt_u32 irq,
12                         alt_isr_func isr,
13                         void *isr_context,
14                         void *flags);
15 
16 /* 
17  * alt_ic_irq_enable() and alt_ic_irq_disable() enable/disable a specific 
18  * interrupt by using IRQ port and interrupt controller instance.
19  */
20 int alt_ic_irq_enable (alt_u32 ic_id, alt_u32 irq);
21 int alt_ic_irq_disable(alt_u32 ic_id, alt_u32 irq);        
22 
23  /* 
24  * alt_ic_irq_enabled() indicates whether a specific interrupt, as
25  * specified by IRQ port and interrupt controller instance is enabled.
26  */        
27 alt_u32 alt_ic_irq_enabled(alt_u32 ic_id, alt_u32 irq);
28 
29 #else 
30 /*
31  * Prototypes for the legacy interrupt API.
32  */
33 #include "priv/alt_legacy_irq.h"
34 #endif

我們可以發現，當system.h有定義ALT_ENHANCED_INTERRUPT_API_PRESENT常數時，就有alt_ic_isr_register()可用，若沒定義，則#inlclude priv/alt_legacy_irq.h。

alt_legacy_irq.h / C

  1 #ifndef __ALT_LEGACY_IRQ_H__
  2 #define __ALT_LEGACY_IRQ_H__
  3 
  4 /******************************************************************************
  5 *                                                                             *
  6 * License Agreement                                                           *
  7 *                                                                             *
  8 * Copyright (c) 2009 Altera Corporation, San Jose, California, USA.           *
  9 * All rights reserved.                                                        *
 10 *                                                                             *
 11 * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a     *
 12 * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),  *
 13 * to deal in the Software without restriction, including without limitation   *
 14 * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,    *
 15 * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the       *
 16 * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:        *
 17 *                                                                             *
 18 * The above copyright notice and this permission notice shall be included in  *
 19 * all copies or substantial portions of the Software.                         *
 20 *                                                                             *
 21 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR  *
 22 * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,    *
 23 * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE *
 24 * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER      *
 25 * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING     *
 26 * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER         *
 27 * DEALINGS IN THE SOFTWARE.                                                   *
 28 *                                                                             *
 29 * This agreement shall be governed in all respects by the laws of the State   *
 30 * of California and by the laws of the United States of America.              *
 31 *                                                                             *
 32 ******************************************************************************/
 33 
 34 /*
 35  * This file provides prototypes and inline implementations of certain routines
 36  * used by the legacy interrupt API. Do not include this in your driver or 
 37  * application source files, use "sys/alt_irq.h" instead to access the proper
 38  * public API.
 39  */
 40  
 41 #include <errno.h>
 42 #include "system.h"
 43 
 44 #ifndef NIOS2_EIC_PRESENT
 45 
 46 #include "nios2.h"
 47 #include "alt_types.h"
 48 
 49 #include "sys/alt_irq.h"
 50 
 51 #ifdef __cplusplus
 52 extern "C"
 53 {
 54 #endif /* __cplusplus */
 55 
 56 /*
 57  * alt_irq_register() can be used to register an interrupt handler. If the 
 58  * function is succesful, then the requested interrupt will be enabled upon 
 59  * return.
 60  */
 61 extern int alt_irq_register (alt_u32 id, 
 62                              void*   context, 
 63                              alt_isr_func handler);
 64 
 65 /*
 66  * alt_irq_disable() disables the individual interrupt indicated by "id".
 67  */
 68 static ALT_INLINE int ALT_ALWAYS_INLINE alt_irq_disable (alt_u32 id)
 69 {
 70   alt_irq_context  status;
 71   extern volatile alt_u32 alt_irq_active;
 72 
 73   status = alt_irq_disable_all ();
 74 
 75   alt_irq_active &= ~(1 << id);
 76   NIOS2_WRITE_IENABLE (alt_irq_active);
 77 
 78   alt_irq_enable_all(status);
 79 
 80   return 0;
 81 }
 82 
 83 /*
 84  * alt_irq_enable() enables the individual interrupt indicated by "id".
 85  */
 86 static ALT_INLINE int ALT_ALWAYS_INLINE alt_irq_enable (alt_u32 id)
 87 {
 88   alt_irq_context  status;
 89   extern volatile alt_u32 alt_irq_active;
 90 
 91   status = alt_irq_disable_all ();
 92 
 93   alt_irq_active |= (1 << id);
 94   NIOS2_WRITE_IENABLE (alt_irq_active);
 95 
 96   alt_irq_enable_all(status);
 97 
 98   return 0;
 99 }
100 
101 #ifndef ALT_EXCEPTION_STACK
102 /*
103  * alt_irq_initerruptable() should only be called from within an ISR. It is used
104  * to allow higer priority interrupts to interrupt the current ISR. The input
105  * argument, "priority", is the priority, i.e. interrupt number of the current
106  * interrupt.
107  *
108  * If this function is called, then the ISR is required to make a call to
109  * alt_irq_non_interruptible() before returning. The input argument to
110  * alt_irq_non_interruptible() is the return value from alt_irq_interruptible().
111  *
112  * Care should be taken when using this pair of functions, since they increasing
113  * the system overhead associated with interrupt handling.
114  *
115  * If you are using an exception stack then nested interrupts won't work, so
116  * these functions are not available in that case.
117  */
118 static ALT_INLINE alt_u32 ALT_ALWAYS_INLINE alt_irq_interruptible (alt_u32 priority)
119 {
120   extern volatile alt_u32 alt_priority_mask;
121   extern volatile alt_u32 alt_irq_active;
122 
123   alt_u32 old_priority;
124 
125   old_priority      = alt_priority_mask;
126   alt_priority_mask = (1 << priority) - 1;
127 
128   NIOS2_WRITE_IENABLE (alt_irq_active & alt_priority_mask);
129 
130   NIOS2_WRITE_STATUS (1);
131 
132   return old_priority; 
133 }
134 
135 /*
136  * See Comments above for alt_irq_interruptible() for an explanation of the use of this
137  * function.
138  */
139 static ALT_INLINE void ALT_ALWAYS_INLINE alt_irq_non_interruptible (alt_u32 mask)
140 {
141   extern volatile alt_u32 alt_priority_mask;
142   extern volatile alt_u32 alt_irq_active;
143 
144   NIOS2_WRITE_STATUS (0);  
145 
146   alt_priority_mask = mask;
147 
148   NIOS2_WRITE_IENABLE (mask & alt_irq_active);  
149 }
150 #endif /* ALT_EXCEPTION_STACK */
151 
152 #ifdef __cplusplus
153 }
154 #endif /* __cplusplus */
155 
156 #endif /* NIOS2_EIC_PRESENT */
157 
158 #endif /* __ALT_LEGACY_IRQ_H__ */

61行

extern int alt_irq_register (alt_u32 id, 
                             void*   context, 
                             alt_isr_func handler);

則是我們所用舊的alt_irq_register()。

至於ISR的prototype新舊不一樣，trace的方式也一樣，就不再贅述。

至於為什麼目前在subsystem的interrupt只能使用舊的ISR register方式，我並不清楚，或許Quartus II未來版本會有所改變。

使用以上方法後，就可正確的在App project收到subsystem的interrupt了。

Conclusion
我們在本文看到了Qsys與SOPC Builder在subsystem與interrupt的處理有很大的差異，也看到了目前Qsys與Nios II SBT尚有些bug待修正。目前Quartus II 11.0與Quartus II 11.1都還有system.h的bug，相信未來的版本一定會修正這個問題。假如你現在要在subsystem使用interrupt，可暫時使用本文的方式當作short term solution。

Reference
[1] Qsys Interconnect
[2] Quartus II 11.0 Release Notes
[3] Altera Wiki : New Qsys Issues for Interrupts
[4] Exception Handling

全文完。

本文链接

(原創) Qsys或RTL做修改後，Nios II SBT該如何面對新的硬體? (SOC) (Nios II) (Qsys)

2012-01-03T12:51:00Z

Abstract
SOPC最可貴之處就是它的彈性，所以儘管已經建立了Nios II SBT project，你還可以去更改FPGA的RTL或者Qsys的架構與IP，此時Nios II SBT project該做哪些步驟才能反映出更改過的硬體架構呢?是該Generate BSP？還是該BSP Editor?或者該Build Project?其執行順序又是如何呢？

Introduction
使用環境：Windows XP SP3 + VirtualBox 4.1.2 + Quartus II 11.0

自從使用Nios II SBT，每次Qsys或者FPGA的RTL做修改後，就一直猶豫到底要只執行Build Project就好?還是要先Clean Project?還是必須先執行Generate BSP?那BSP Editor也要執行嗎?因為有時總會有些不可預期的錯誤產生，一直到我看到[1] Nios II Software Build Tools的p.4-30的Revising Your BSP章節，所有的疑問才豁然開朗。建議你也完整的看一下[1] Nios II Software Build Tools的Revising Your BSP章節。本文只是個人理解下的總結，不能取代Altera的官方資料。

Generate BSP：其執行流程如下：

值得注意的是Generate BSP會重新根據*.sopcinfo去產生drivers /HAL，也就是說若你在Qsys移除了某個IP，Generate BSP會自動幫你刪除drivers / HAL相關的檔案，且你之前若手動對drivers / HAL的C code做了修改，Generate BSP也會重新覆蓋過去，所以不建議手動去修改drivers / HAL的C code，應該由Generate BSP自動去產生即可。

BSP Editor：修改settings.bsp的設定，主要是偏韌體方面的設定。

Clean Project：相當於make clean，會將所有的object files刪除，由於若你在Qsys刪除某個IP，在Generate BSP會刪除該IP的drivers / HAL檔案，卻不會刪除該IP的object files，因此必須手動用Clean Project刪除。

Build Project：相當於make all，會重新根據Makefile編譯所有檔案。

Conclusion
大部分的人都知道最後是Clean Project與Build Project，這點問題不大，但Generate BSP與BSP Editor該誰先執行呢?答案是應先執行Generate BSP再執行BSP Editor，因為若先執行BSP Editor，你所做的設定是根據舊*.sopcinfo的settings.bsp所做的設定，並無法反映出最新的硬體，所以必須先執行Generate BSP後，先產生出反應最新硬體的settings.bsp，然後再執行BSP Editor。

總結其流程如下：

Reference
[1] Nios II Software Build Tools
[2] Nios II Software Build Tools Reference

全文完。

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(原創) 如何解決目錄改變時，Nios II project無法編譯的問題? (SOC) (Nios II) (DE2-70)

2011-12-21T13:48:00Z

Abstract
若我們從網路上下載範例程式，或者從書上的光碟將範例程式複製到硬碟時，只要是Quartus II版本正確，都可以正常地開啟Quartus II project並且編譯之，但Nios II project卻常常雖然能開啟，卻無法正常編譯，本文討論其root cause並提出解決方式。

Introduction
使用環境：Windows XP SP3 + VirtualBox 4.1.2 + Quartus II 11.0

本文將討論以下主題：

2.改變目錄名稱或目錄位置，在Nios II project會遇到什麼問題?

3.Root cause與解決方法。

4.使用Blank Project方法所面臨的問題。

1.為什麼會需要改變目錄名稱或目錄位置?

我們常會有各種理由會改變原來project的目錄名稱或目錄位置：

1.為了管理方便，可能將原來在d:\project\的所有project移到e:\project\下

2.同事將project整個目錄壓縮給我，因為我並不知道該project放在同事電腦什麼工作目錄下，所以我將壓縮檔解壓縮到我自己的工作目錄下

3.從網路上下載整包範例程式的壓縮檔後，因為我並不知道原本範例程式所存放的目錄，所以我將壓縮檔解壓縮到我自己的工作目錄下

4.從書上光碟複製範例程式到硬碟，因為我並不知道原本範例程式所存放的目錄，所以我將範例程式複製到我自己的工作目錄下

5.新的project與舊的project類似，想從舊的project去做修改即可，開了一個新的目錄，將舊的project所有檔案複製到新的目錄下

6.為了管理方便，想改變原本project的目錄名稱

以上的情形，若是純粹Quartus II project，只要Quartus II版本正確，開啟*.qpf檔即可順利開啟，並且正常編譯，唯一有問題的是Programmer的*.cdf檔可能因為路徑不對無法寫入，只是重新指定*.sof與*.pof的位置即可。

Quartus II的*.qpf project概念類似Visual C++ 6的*.dsw或者Visual Studio的*.sln，整個project內的檔案是相對路徑，所以改變專案名稱或者改變目錄位置都沒有關係，只要檔案相對位置沒有改變，整個project就可以正常運作。

但是Nios II project就沒這麼單純了!!

Nios II SBT是用Eclipse去改的，用的是Eclipse的workspace概念，很類似Visual Studio的*.sln概念，但又不完全一樣。Eclipse允許你在一個workspace下，去管理多個project，workspace記住的是project的絕對路徑，所以當你Nios II project目錄名稱改變，或者目錄位置改變，該workspace自然就找不到了。

依照Eclipse workspace哲學的正規解法，此時你應該將目錄改變的Nios II project重新Import到你的workspace下。但事實上真的如此嗎?

2.改變目錄名稱或目錄位置，在Nios II project會遇到什麼問題?

我們實際做個實驗，如下圖所示，原本DE2_70_SOPC_golden_mini是一個在Quartus II與Nios II SBT都完全正常的project。

我們現在將目錄名稱改變，從DE2_70_SOPC_golden_mini改成DE2_70_SOPC_golden_mini2

大家都知到改變目錄名稱或目錄位置不會影響Quartus II project的開啟與編譯，所以就略過不討論，現在將焦點放在Nois II project部分。

開啟Nios II SBT，將workspace目錄切換到新的目錄DE2_70_SOPC_golden_mini2

開啟後顯示更改目錄名稱之前的2個project：hello_world與hello_world_bsp，由於現在目錄名稱已經改變，所以只能看到project名稱，卻完全無法開啟。

由於2個project已經無法開啟，我們將這2個project從workspace中刪除之。

刪除完後，整個workspace完全沒有任何project。

根據Eclipse哲學的正規解法：因為目錄已經改變，我們必須將2個project使用import的方式載入到新的workspace。

由於之前是使用Nios II SBT產生makefile的project，所以在此選擇Import Nios II Software Build Tools Project。

首先將hello_world project import進來，值得注意的是：要將Clean project when importing打勾，也就是在import project完時，馬上執行make clean，將之前所留下的object file全部清除。

import完成後，顯示了以下的warning，告訴我們project想include舊的專案路徑的目錄，但因為目錄名稱改變，所以include失敗。這是第1個問題。

接下繼續import hello_world_bsp，也記得將Clean project when importing打勾。

import完成後，並沒有顯示任何錯誤訊息與warning。

若在hello_world_bsp執行Nios II –> Generate BSP，會出現以下錯誤訊息，表示找不到*.sopcinfo。這是第2個問題。

若在hello_world_bsp執行Nios II –> BSP Editor會出現以下錯誤訊息，表示找不到*.sopcinfo。這是第3個問題。

若實際Build App project(hello_world)與BSP project，雖然仍可出現*.elf與*.a，但會出現以下錯誤訊息，表示Makefile找不到*.sopcinfo。這是第4個問題。

總結以上實驗，我們發現若改變目錄名稱或者目錄位置，在Nios II project會出現以下4個問題：

1.App project(hello_world)會出現include path not found warning。
2.BSP project(hello_world_bsp)會無法執行Generate BSP。
3.BSP project(hello_world_bsp)會無法執行BSP Editor。
4.Build App project(hello_world)與BSP project(hello_world_bsp)會出現Makefile找不到SOPC File的warning。

3.Root cause與解決方法。

App project (hello_world) ：include path not found warning的Root cause

在hello_world的Properties的C/C++ General –> Paths and Symbols的GNC C與GNC C++，我們可以發現Include directories的目錄錯了，抓的都是修改前的目錄名稱，且這些目錄名稱還無法刪除或者修改，因為這是Eclipse自動抓的，這是第1個問題的root cause。

App project (hello_world) ：include path not found warning的Solution

Step 1：App project (hello_world)的properties

Step 2：C/C++ Build –> Discovery Options的Cygwin C Compier，按下Clear清除目前所抓的include path。

提示include path即將清除，將在Build時重新抓取include path，按『OK』繼續。

Step 4：C/C++ Build –> Discovery Options的Cygwin C++ Compier，按下Clear清除目前所抓的include path。

提示include path即將清除，將在Build時重新抓取include path，按『OK』繼續。

Step 5：檢查目前App project (hello_world)的include path

C/C++ General –> Paths and Symbols的Includes的GNC C，確定已經清除所有的include paths

C/C++ General –> Paths and Symbols的Includes的GNC C++，確定已經清除所有的include paths

原本App project (hello_world)的warnings也都不見了。

看到這裡，或許你會說：『不是應該要include新目錄的BSP project路徑才對嗎?』沒錯，如同Step 3與Step 4的提示所言，最後只要重新Build App project (hello_world)，就會重新discover include path，這我們等BSP project也解決後再一起重新Build。

BSP project (hello_world_bsp)無法Generate BSP的Root cause

首先了解Nios II SBT的Generate BSP到底做了什麼事情，根據[3] Nios II Software Build Tools Reference的p.15-8的nios2-bsp-generate-files與[4] Nios II Software Build Tools的p.4-30的Regenerating Your BSP所述，Generate BSP會根據BSP project的settings.bsp去尋找*.sopcinfo，再根據目前的*.sopcinfo去產生最新的drivers與HAL目錄所需要的檔案以及重新產生Makefile。

打開settings.bsp，會發現BspGeneratedLocation與SopcDesignFile所記錄的路徑都是改變目錄名稱之前的路徑，因此在Generate BSP時會找不到*.sopcinfo而導致執行錯誤。這是第2個問題的root cause。

BSP project (hello_world_bsp)無法Generate BSP的Solution

Step 1：修改BspGeneratedLocation與SopcDesignFile的路徑

修改完存檔時會出現以下錯誤訊息，主要是BspGeneratedTimStamp使用了中文時間，按下『Save as UTF-8』格式存檔即可。

Step 2：重新Generate BSP

可順利執行Generate BSP沒有任何錯誤訊息。

BSP project (hello_world_bsp)無法執行BSP Editor的Root cause

BSP Editor主要的目的在於修改settings.bsp一些只與BSP project相關的設定，BSP Editor無法執行，主要原因也是因為找不到*.sopcinfo。這是第3個問題的root cause。

BSP project (hello_world_bsp)無法執行BSP Editor的Solution

在之前的步驟已經修改過settings.bsp的*.sopcinfo路徑，所以也一併解決了這個問題，不必再做其他修改。

重新執行BSP Editor，可正常執行沒有任何錯誤訊息。

Build App project (hello_world)與BSP project (hello_world_bsp)會出現Makefile找不到SOPC File的warning的Root cause

App project (hello_world)與BSP project (hello_world_bsp)在Build時，事實上就是執行Make動作，所以需要參考Makefile，會出現warning主要是因為Makefile找不到*.sopcinfo。這是第4個問題的root cause。

Build App project (hello_world)與BSP project (hello_world_bsp)會出現Makefile找不到SOPC File的warning的Solution

理論上應該要去修改Makefile，不過由於執行Generate BSP時，nios2-bsp-generate-files已經根據修改過的settings.bsp更新過Makefile，所以我們不須再手動修改Makefile了。

重新Build BSP project (hello_world_bsp)，可順利Build沒有任何錯誤訊息。

最後重新Build App project (hello_world)，也可順利Build沒有任何錯誤訊息。

還記得在App project (hello_world) ：include path not found warning的Solution時，我們只清除了App project所include的錯誤路徑，但卻還沒有將正確地修正include路徑。

在Build完後App project (hello_world)後，馬上觀察hello_world的Properties的C/C++ General –> Paths and Symbols的GNC C與GNC C++，會發現正確的include路徑都回來了。

之前的洋洋灑灑，只是因為要邊解釋root cause邊介紹solution，其實整個步驟很簡單，只要5個步驟即可。

4.使用Blank Project方法所面臨的問題

Nios II project只要改變路徑就無法編譯的問題，其實從我使用Quartus II 6.0時就已經發現了，應該說Nios II要使用Eclipse，就注定會有這個workspace的問題，很多人的解法(包括我自己)都與[2] 张亚峰的[笔记].为何在Nios II SBTE中，直接拖放到工程文件夹的文件，编译会出错？一樣，都是重新開1個blank project，然後重新將所需要的*.c, *.cpp拖放進新建的blank project，最後在手動去修改Makefile，這樣的解法的確是可以避開include paths錯誤與*.sopcinfo路徑錯誤的問題，不過settings.bsp與Makefile都是新的，所以必須手動去檢查Makefile是否與原project一樣，然後手動修改Makefile。

在[1] Getting Started with the Graphical User Interface的p.2-11的User Source Management有以下一段文字：

簡單的說，就是既然你用了Nios II SBT，就不建議手動去改Makefile，應該採用GUI或者Command line script的方式，由tools去更改你的Makefile，而不該手動去更改你的Makefile。本文採用的方式，雖然知道Makefile有問題，但依照Nios II SBT的邏輯，使用了Nios II SBT的GUI方式與流程去修改Makefile，完全沒有手動去修改Makefile，這樣可確定Makefile的正確性，也省去了一一比對原本Makefile的功夫。

完整程式碼下載
DE2_70_SOPC_golden_mini2.7z

Conclusion
這篇博文中的解法，是參考了Altera的官方資料所做出的總結，並經過無數次的實驗所歸納的心得，因為這是我困擾好幾年的問題，假如你也為Nios II project路徑問題而困擾，可以參考本文的解法。

Reference
[1] Getting Started with the Graphical User Interface
[2] 张亚峰的[笔记].为何在Nios II SBTE中，直接拖放到工程文件夹的文件，编译会出错？
[3] Nios II Software Build Tools Reference
[4] Nios II Software Build Tools

全文完。

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(原創) Qsys Generation Tab的Simulation設定的意義 (SOC) (Nios II) (Qsys)

2011-12-20T15:38:00Z

Abstract
若要對含有Nios II的SOPC系統進行simulation，在Qsys的Generation Tab有新的設定，本文討論其設定的意義。

Introduction
使用環境：Windows XP SP3 + VirtualBox 4.1.2 + Quartus II 11.0

在Qsys的Generation tab的Simulation部分，有以下的設定：

根據[1] Quartus II Handbook 11.0 Volumn 1：Section II Chapter 5的P.5-12，對各選項的設定解釋如下：

我個人是對以上的解釋有看沒有懂，以下是我實驗後的總結：

Create simulation model：Qsys會產生simulation model與testbench，但不會產生命名為xxx_tb.sys的testbench Qsys system，這種就類似FPGA不使用SOPC時，在top module自己將所有module手動接起來一樣。

Create testbench Qsys system：Qsys會幫你產生命名為xxx_tb.sys的testbench Qsys system，而這個testbench Qsys system就相當於simulation的top module。值得注意的是：這個選項只會幫你建立1個testbench Qsys system，並不會建立testbench與simulation model。

Standard, BFMs for standard Avalon interfaces：所建立的testbench Qsys system會掛上所有的simulation model，包含各種記憶體與其他周邊，這是最完整的。

Simple, BFMs for clocks and resets：根據Altera的官方解釋，看起來所建立的testbench Qsys system只會掛上clocks與reset simulation model，事實上還會掛上所有記憶體的simulation model，其實這是合理的，因為Nios II要跑C code，一定要有記憶體才能跑，而且在Nios II SBT的Run As ModelSim時，會根據Linker Script的定義，產生要載入各種記憶體的*.hex或*.dat然後載入到各記憶體的simulation model。值得注意的是：這個選項不會掛上記憶體以外周邊的simulation model，所以Qsys在Generate時會快一些。

Create testbench simulation model：此選項會根據之前所產生的testbench Qsys system去產生testbench與simulation model。

Conclusion
實務上該如何設定這些選項呢?根據[2] Simulating Nios II Embedded Processor Designs，建議使用以下設定：

Create simulation model：None

Create testbench Qsys system：Standard, BFMs for standard Avalon interfaces

Create testbench simulation model：Verilog

理由是既然選擇使用testbench Qsys system，就不用再選擇使用『Create simulation model』，而且Standard, BFMs for standard Avalon interfaces可以產生最完整的testbench與simulation model，包含系統所有的記憶體與周邊。

Reference
[1] Quartus II Handbook 11.0 Volumn 1：Section II Chapter 5的P.5-12
[2] Simulating Nios II Embedded Processor Designs

全文完。

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(原創) 如何在Nios II使用SPI Core? (SOC) (Nios II) (Qsys) (DE2-70)

2011-12-08T14:04:00Z

Abstract
SPI為IC之間溝通中常見的介面，Qsys已經提供SPI Core，Nios II可以直接使用，本文詳細探討SPI core的使用方式以及實務上該如何開發使用SPI介面的韌體。

Introduction
使用環境：Windows XP SP3 + VirtualBox 4.1.2 + Quartus II 11.0 + + DE2-70

實務上IC最常見的3大通訊介面：I2C、SPI與UART，其中Qsys已經內建SPI core，Nios II可以直接使用。

本文將討論以下主題：

1.SPI Bus簡介

2.Qsys的SPI Core簡介

3.詳細探討alt_avalon_spi_command()的內部運作機制

4.實際使用SPI Core存取SPI Flash

5.實際開發存取SPI Flash的SDK

1.SPI Bus簡介

在DE2-70平台上的IC，唯有TRDB-LTM這個Touch Panel的觸控IC使用SPI將觸控的座標傳回，使用上較為複雜，若初學者只想單純的學習SPI，恐怕會模糊焦點，因此我特地找了一顆使用SPI的Flash，透過GPIO與DE2-70連接，如此就可在Nios II使用SPI core對Flash的register做read/write，也能實際對Flash做讀寫。

SPI為Serial Peripheral Interface縮寫，為Motorola所制定的標準，總共只有4根1 bit的信號，如下圖所示：

SCLK：為Serial Clock縮寫，由master所產生的clock給slave使用。

MOSI：為Master Output Slave Input縮寫，由master output至slave input。

MISO：為Master Input Slave Output縮寫，由slave output至master input。

SS_N：為Slave Select縮寫，由master告知slave是否enable。(active low)。

在多SPI slave的環境下，會以如下圖的方式連接：

其中SPI master會有n個SS_N port對應SPI slave 0, SPI slave 1…的SS_N，當該SPI slave的SS_N為low時，表示master選定了該slave。

其中較特殊的是master與slave的MISO port連接時，須加上一個tristate buffer，使該slave沒有被master選取時，MISO為Hi-Z，如此才能避免兩個slave同時drive一個MISO。

Clock polarity and phase

SPI根據其clock polarity與clock phase的排列組合，總共有以下4種可能：

Clock Polarity = 0, Clock Phase = 0

1.SCLK在idle時為low。

2.MOSI在SCLK的rising edge時被latch，在SCLK的falling edge時做transition。

Clock Polarity = 0, Clock Phase = 1

1.SCLK在idle時為low。

2.MOSI在SCLK的falling edge時被latch，在SCLK的rising edge時做transition。

Clock Polarity = 1, Clock Phase = 0

1.SCLK在idle時為high。

2.MOSI在SCLK的falling edge時被latch，在SCLK的rising edge時做transition。

Clock Polarity = 1, Clock Phase = 1

1.SCLK在idle時為high。

2.MOSI在SCLK的rising edge時被latch，在SCLK的falling edge時做transition。

看到這裡，或許你會問：『在實務上，我們是如何利用SPI介面與其他IC做溝通呢?』

我們以[3] Winbond SPI Flash datasheet的Read Status Register為例：

其中DIO就是MOSI，DO就是MISO(naming convention不同而已)，在前8個clk由master從MOSI送出instruction：05h，在下8個clk由slave從MISO傳回status register的值，由於status register可以連續的讀取，因此MISO可以連續的傳回status register值。

其中Mode 0就相當於clock polarity = 0，clock phase = 0，而Mode 3就相當於clock polarity = 1，clock phase = 1。

Reference
[1] Embedded Peripherals IP User Guide
[2] Serial Peripheral Interface Bus Wiki
[3] Winbond SPI Flash datasheet

未完，待續。

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(筆記) 如何寫入binary file某個byte連續n byte的值? (C/C++) (C)

2011-10-31T15:56:00Z

Abstract
通常公司為了保護其智慧財產權，會自己定義檔案格式，其header區會定義每個byte各代表某項資訊，所以常常需要直接對binary檔的某byte直接進行寫入，且連續寫入幾個byte表示某一數值資訊。

Introduction
使用環境：Windows XP SP3 + Visual C++ 6.0 SP6

將寫入wf.bin的0x33 byte處的連續4 byte值。

 1 /* 
 2 (C) OOMusou 2011 http://oomusou.cnblogs.com
 3 
 4 Filename    : WriteNByte.c
 5 Compiler    : Visual C++ 6.0
 6 Description : how to write n byte value with n-byte position?
 7 Release     : oct.31,2011 1.0
 8 */
 9 
10 #include <stdio.h>
11 
12 int main() {
13   FILE *fp;
14   int filesize;
15   unsigned char buff[4];
16     
17   fp = fopen("./wf.bin", "rb+");
18   if (!fp) {
19     fclose(fp);
20     return -1;
21   }
22      
23   buff[0] = 0xAC;
24   buff[1] = 0xFF;
25   buff[2] = 0x1B;
26   buff[3] = 0xAA;
27     
28   fseek(fp, 0x33, SEEK_SET);
29   fwrite(buff, sizeof(unsigned char), 4, fp);
30     
31   fclose(fp);
32         
33   return 0;
34 }

15行

unsigned char buff[4];

宣告4 byte char array。

17行

fp = fopen("./wf.bin", "rb+");

由於要修改目前開啟的binary f ile，所以使用rb+，詳細請參考(筆記) 如何寫入binary file某個byte的值? (C/C++) (C)。

23行

buff[0] = 0xAC;
buff[1] = 0xFF;
buff[2] = 0x1B;
buff[3] = 0xAA;

分別設定每個byte的值。

28行

fseek(fp, 0x33, SEEK_SET);

使用fseek將binary file的檔案位置移到0x33處，其中SEEK_SET表示offset是從檔頭開始。

29行

fwrite(buff, sizeof(unsigned char), 4, fp);

正式使用fwrite將buff寫入檔案，由於單位是unsigned char，所以size為4。

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(筆記) 如何寫入binary file某個byte的值? (C/C++) (C)

2011-10-31T15:18:00Z

Abstract
通常公司為了保護其智慧財產權，會自己定義檔案格式，其header區會定義每個byte各代表某項資訊，所以常常需要直接對binary檔的某byte直接進行寫入。

Introduction
使用環境：Windows XP SP3 + Visual C++ 6.0 SP6

將在wf.bin的0x33 byte處寫入0xAC值。

WriteByte.c / C

 1 /* 
 2 (C) OOMusou 2011 http://oomusou.cnblogs.com
 3 
 4 Filename    : WriteByte.c
 5 Compiler    : Visual C++ 6.0
 6 Description : how to write byte value with n-byte position?
 7 Release     : oct.31,2011 1.0
 8 */
 9 
10 #include <stdio.h>
11 
12 int main() {
13   FILE *fp;
14   int filesize;
15   unsigned char buff[1];
16     
17   fp = fopen("./wf.bin", "rb+");
18   if (!fp) {
19     fclose(fp);
20     return -1;
21   }
22     
23   buff[0] = 0xAC;
24     
25   fseek(fp, 0x33, SEEK_SET);
26   fwrite(buff, sizeof(unsigned char), 1, fp);
27     
28   fclose(fp);
29         
30   return 0;
31 }

17行

fp = fopen("./wf.bin", "rb+");

將wf.bin開啟，rb表示read binary，+表示除了read外，也可以做write。

23行

buff[0] = 0xAC;

由於要寫入的是1個byte，其值為0xAC，故先宣告buff這個char array，將0xAC填入。

25行

fseek(fp, 0x33, SEEK_SET);

使用fseek將binary file的檔案位置移到0x33處，其中SEEK_SET表示offset是從檔頭開始。

26行

fwrite(buff, sizeof(unsigned char), 1, fp);

正式使用fwrite將buff寫入檔案。

完整程式碼下載
WriteByte.7z

Conclusion
以上的code看起來都很直觀，但讓我搞一天的地方是在17行，我原本以為既然是要寫入binary file，所以很直覺的這樣寫：

fp = fopen("./wf.bin", "wb");

wb表示write binary，看起來非常直覺，但結果卻會變成位置0x33處的確會寫入0xAC，但檔案卻到此為止，後面的資料完全不見了!!

為什麼會這樣呢?

在C IN A NUTSHELL語法暨程式庫標準辭典[1] p.208第7行：

如果模式字串以r開始，此檔案必須有存在檔案系統中才行。如果模式字串以w開始，那麼如果檔案不存在，就會建立一個新檔案；如果存在，那麼之前的內容就會遺失，因為在write中，fopen()函式會將檔案的長度截為0。

也就是說，因為使用wb開啟，且又使用fseek()移動了binary file的位置到0x33，所以0x33之後檔案長度被截為0，然後fwrite()將0xAC寫到檔案位置0x33處。

所以雖然只是小小的差異，但結果卻天差了十萬八千里啊。

在此筆記fopen()所有參數排列組合的意義[2]

r	打開現有text file以便讀取
w	生成新text file或截短現有text file至零長度以便寫入
a	附加。生成新text file或打開現有text file以便在文件結束處寫入
rb	打開現有binary file以便讀取
wb	生成新binary file或將現有binary file截至零長度以便寫入
ab	附加。生成新binary file或打開現有binary file以便在文件結束處寫入
r+	打開現有text file，以便更新(讀和寫)
w+	生成新text file或將現有text file截至零長度以便更新。
a+	附加。生成新text file或打開現有text file以便更新，在文件結束處寫入
r+b或rb+	打開現有binary file以便更新(讀和寫)
w+b或wb+	生成新binary file或截短現有文件至零長度以便更新
a+b或ab+	附加。生成新binary file或截短現有文件至零長度以便更新，在文件結束處寫入

Reference
[1] Peter Prinz & Tony Crawford 2005, 蔡學鏞編譯，C IN A NUTSHELL語法暨程式庫標準辭典，美商歐萊禮股份有限公司

[2] P.J Plauger, The Standard C Library

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