FPGA上的嵌入式系统设计实例 作者 赵峰_ 第8章.ppt
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1、第8章快速点餐系统设计FPGA上的嵌入式系统设计实例 作者 赵峰_ 第8章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第8章快速点餐系统设计在线教务辅导网:在线教务辅导网:http:/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址:或者直接输入下面地址:http:/第8章快速点餐系统设计8.1 案案 例例 简简 介介本案例实现了远程主机通过Web网络对终端开发板进行操作和控制,
2、致力于为中高档酒店提供完善、个性化的点餐厨房处理系统(fastordersolution&service),可以有效降低酒店餐厅的运营成本,提高对顾客点菜单的处理效率,以及提高顾客的满意度。第8章快速点餐系统设计1.功能描述功能描述在V2PRO开发板上进行基于Web的点餐系统的设计,完成了WebSERVER的功能,并且可以利用网络访问该服务器的内容。本设计具有实时性、高效性、信息传递稳定精确、误操作少和系统功耗低等性能特点,并具有友好的用户界面。第8章快速点餐系统设计2.开发环境开发环境(1)硬件环境与工具包含如下:FPGA开发板及其相关附件(XUPV2PROBOARD)。硬件连线:RS232
3、串口线,RJ45网线。网络设备:以太网集线器(HUB)。第8章快速点餐系统设计(2)软件环境与工具包含如下:EDK8.2i(不可选用其他版本或其升级版本,如8.2.03i)。FedoraCore4(或RedHat9Linux)操作系统。虚拟机VMware5.0.0build13124。第8章快速点餐系统设计3.案例源码案例源码本案例所使用的源码请参考本书配套光盘/Chapter8/目录:/Doc:本案例的操作指导文档。/Src:源代码与Web网页所需资源,以及LED、DIP驱动源文件。/Tools:本案例中使用的工具,包含uClinux配置文件uclinux_v1_00_d文件夹、交叉工具链m
4、icroblazeelftools20060213.tar.gz、uClinux源码包uClinuxdist20060803.tar.bz2。第8章快速点餐系统设计8.2 搭建搭建MicroBlaze硬件平台硬件平台本节主要介绍如何搭建MicroBlaze硬件平台。(1)启动XPS8.2i,软件系统弹出图8.2.1所示的对话框,选中“BaseSystemBuilderwizard(recommended)”,以新建一个MicroBlaze硬件平台,点击“OK”按钮,进入硬件平台搭建向导。第8章快速点餐系统设计图8.2.1配置向导第8章快速点餐系统设计(2)在弹出的对话框中,点击Browse,选
5、择一个目标磁盘并建立一个工程文件夹,双击进入所建立的工程文件夹后,点击保存按钮,系统会自动为此项目命名为system.xmp。点击“OK”按钮,进入BSB欢迎对话框。(3)在欢迎对话框内,选择“Iwouldliketocreatanewdesign”项,然后点击“Next”按钮。第8章快速点餐系统设计(4)进入开发板选择对话框(见图8.2.2)后,进行如下的系统配置:Boardvendor:XilinxBoardname:XUPVirtexProDevelopmentSystemBoardrevision:C设置完毕后点击“Next”按钮。第8章快速点餐系统设计图8.2.2开发板选择窗口第8章
6、快速点餐系统设计注:如果“Boardname”没有出现如上所示选项,则需先安装XUPVirtexPro开发板的支持包,具体操作如下:将Xilinx_XUP_V2P开发板支持包拷贝到EDK软件目录下的boardXilinxboards文件夹下。(5)进入处理器选择对话框(见图8.2.3),选择“MicroBlaze”处理器,之后点击Next按钮。第8章快速点餐系统设计图8.2.3处理器选择窗口第8章快速点餐系统设计(6)进入MicroBlaze配置对话框,如图8.2.4所示,确认选择“NoCache”,并在后续步骤中选择DDR512MB作为内存,点击“Next”按钮。第8章快速点餐系统设计图8.
7、2.4处理器配置窗口第8章快速点餐系统设计(7)进入I/O端口配置对话框(见图8.2.5),选择打开“RS232_Uart_1”端口及以太网端口的中断服务,波特率设为“115200”,其他采用默认设置,然后点击“Next”按钮。第8章快速点餐系统设计图8.2.5I/O端口配置(一)第8章快速点餐系统设计(8)继续配置I/O端口,如图8.2.6所示,打开所有外设端口的中断服务,点击“Next”按钮。图8.2.6I/O端口配置(二)第8章快速点餐系统设计(9)由于本案例中使用了操作系统,因而需要添加定时器,如图8.2.7所示,点击“AddPeriperals”按钮,在弹出的对话框中选择“OPBTI
8、MER”,并点击“OK”按钮。第8章快速点餐系统设计图8.2.7添加OPBTIMER第8章快速点餐系统设计(10)接下来的对话框(见图8.2.8)显示了Timer的配置参数,这里,我们只需要一个Timer,并把中断打开,最后点击“Next”按钮。第8章快速点餐系统设计图8.2.8配置OPBTIMER第8章快速点餐系统设计(11)在“SoftwareSetup”对话框中只选择“Memorytest”,并取消“Peripheralselftest”,如图8.2.9所示。图8.2.9测试程序选择第8章快速点餐系统设计(12)余下的设置均采用默认配置即可,直至出现图8.2.10所示的对话框,点击“Ge
9、nerate”按钮。第8章快速点餐系统设计图8.2.10硬件系统基本信息表第8章快速点餐系统设计(13)点击“Finish”按钮后,系统会弹出一个窗口,如图8.2.11所示,选择“StartusingPlatformStudio”。图8.2.11系统配置结束第8章快速点餐系统设计(14)此时系统会出现如图8.2.12所示的界面,即“XilinxPlatformStudio”的操作界面。图8.2.12XPS操作界面第8章快速点餐系统设计8.3 在在EDK中配置项目软件环境中配置项目软件环境本节将介绍在EDK中配置项目软件环境的方法。(1)由于此次设计中,我们需要在MicroBlaze处理器上运行
10、uClinux,因此首先应将uClinux的配置文件uclinux_v1_00_d文件夹拷贝到EDKswlibbsp文件夹下,否则后续的配置工作将会遇到很多问题。第8章快速点餐系统设计(2)启动EDK,打开8.2节中搭建的MicroBlaze硬件系统工作目录文件夹下的system.xmp文件。(3)在打开MicroBlaze系统文件后,可以在EDK开发环境中看到相关的系统信息,如图8.3.1所示。如果切换到“BusInterface”,就可以看到MicroBlaze系统中各个模块与总线的连接情况。第8章快速点餐系统设计图8.3.1硬件平台系统信息第8章快速点餐系统设计(4)这里,我们需要对此系
11、统做出如下修改:把窗口切换到Ports之后,打开“debug_module”,点击“Interrupt”中的Net选项,选择“debug_module_interrupt”,见图8.3.2。第8章快速点餐系统设计图8.3.2中断配置(一)第8章快速点餐系统设计(5)点开Ports选项下的“opb_inct_0,”接着双击“LtoH”,见图8.3.3。图8.3.3中断配置(二)第8章快速点餐系统设计(6)此时系统会弹出图8.3.4所示的对话框。图8.3.4中断添加(一)第8章快速点餐系统设计(7)我们需要把“debug_module_Interrupt”加入到“ConnectedInterrup
12、ts”栏中,具体方法是选中“PotentialInterruptConnections”栏中的“debug_module_Interrupt”,点击加号,即可被加入到ConnectedInterrupts栏中,如图8.3.5所示。第8章快速点餐系统设计图8.3.5中断添加(二)第8章快速点餐系统设计(8)添加完成后,系统显示如图8.3.6所示。图8.3.6中断添加完成第8章快速点餐系统设计(9)进行软件平台配置时,点击“Software”菜单,启动“SoftwarePlatformSettings”,如图8.3.7所示。图8.3.7启动软件平台配置第8章快速点餐系统设计(10)系统弹出软件平台
13、的配置窗口,如图8.3.8所示,可以看到共有四个可配置项:“SoftwarePlatform”、“OSandLibraries”、“Drivers”、“InterruptHandle”。第8章快速点餐系统设计图8.3.8软件平台配置窗口第8章快速点餐系统设计(11)对SoftwarePlatform进行配置时,点击“SoftwarePlatform”,如图8.3.9所示,在窗口右侧为可配置参数。在“OS&LibrarySettings”子窗口中,打开“OS”的下拉菜单,由于我们选择使用的操作系统为uClinux,因而这里选择“uclinux”。特别值得注意的是,如果步骤(1)没有完成,那么在点
14、开OS的下拉菜单后,将没有uclinux选项。第8章快速点餐系统设计图8.3.9操作系统选择第8章快速点餐系统设计(12)完成上述配置后,选中“OSandLibrary”可配置选项(见图8.3.10),以实现开发板对uClinux的BSP进行配置,包括FLASH与MEMORY以及输入/输出调试端口的配置,我们主要对以下参数进行修改:main_memory_bank:0main_memory:DDR_512MB_64MB64_rank2_row13_col10_col2_5stdin:RS232_Uart_1stdout:RS232_Uart_1第8章快速点餐系统设计图8.3.10操作系统与库配
15、置第8章快速点餐系统设计(13)Drivers及InterruptHandle两项不需要进行配置,直接点击“OK”按钮,退出界面。至此,基于uClinux的MicroBlaze软件平台配置就完成了,下一步是根据软件平台的配置生成针对MicroBlaze处理器的BSP与库,使uClinux与开发板的信息交互成为可能。第8章快速点餐系统设计(14)进入EDK的“DeviceConfiguration”菜单,点击“UpdateBitstream”,XPS会进行硬件平台的生成和软件库的生成以及应用程序的编译,见图8.3.11。现在我们就可以在MicroBlaze硬件系统工作目录文件夹下的microbl
16、aze_0libsrcuclinux_v1_00_d文件夹内找到autoconfig.in文件了。第8章快速点餐系统设计图8.3.11更新Bitstream第8章快速点餐系统设计8.4 uClinux交叉编译环境的搭建交叉编译环境的搭建首先在Linux下建立uClinux交叉编译环境,这需要将交叉编译器microblazeelftools和内核源码包uClinuxdist解压到指定的目录下。说明:以下均假定Windows主机的D盘下存有文件夹share,该文件夹下包括所需的交叉工具链和uClinux的压缩包。第8章快速点餐系统设计8.4.1 建立共享文件夹建立共享文件夹本节中,我们需要建立一个
17、可以在Windows与Linux之间共享的文件夹,通过虚拟机VMware来建立。从VMware5开始,VMware支持直接将Windows下的文件夹映射到Linux的mnthgfs目录下,从而实现Windows与Linux间的共享。(1)运行虚拟机VMware软件,点击“VM”菜单中的“Settings”选项,如图8.4.1所示。第8章快速点餐系统设计图8.4.1配置虚拟机第8章快速点餐系统设计(2)在出现的设置页面中选择“SharedFolders”,并确认以下内容:虚拟机中设置的Windows主机共享文件夹名称为“share”,指向包含交叉工具链和uClinux压缩包的文件夹“d:shar
18、e”,见图8.4.2。系统启动后,虚拟机会把此共享文件夹挂接到mnthgfs中。在虚拟机的Linux系统中,用户可通过mnthgfsshare访问到Windows文件夹。如图8.4.3所示,在“hgfs”下已经出现了“share”文件夹。第8章快速点餐系统设计图8.4.2配置共享目录第8章快速点餐系统设计图8.4.3查看共享目录第8章快速点餐系统设计8.4.2 建立交叉编译环境建立交叉编译环境(1)在虚拟机中以用户名root登录,在/home下建立名为embed的文件夹,然后在embed文件下建立microblazeelftools文件夹,即输入以下命令:cd/homemkdirembedcd
19、embedmkdirmicroblazeelftools第8章快速点餐系统设计(2)从Windows主机中将交叉工具链(microblazeelftools20060213.tar.gz)复制到指定的目录(如d:share)下,即在虚拟机终端中输入以下命令:cp/mnt/hgfs/share/microblazeelftools20060213.tar.gz/home/embed/microblazeelftools(3)解压交叉工具链的压缩包,输入以下命令:tarzxvfmicroblazeelftools20060213.tar.gz第8章快速点餐系统设计(4)打开当前用户的.bash_p
20、rofile文件,并修改/root目录下的该文件,即输入以下命令:vi/.bash_profile如图8.4.4所示,将MicroBlaze交叉工具链所在的路径加到PATH中,即输入以下命令:PATH=/home/embed/microblazeelftools/bin:$PATH第8章快速点餐系统设计图8.4.4修改“bash_profile”第8章快速点餐系统设计(5)执行如下命令,使路径设置生效:source/.bash_profile再执行如下命令,检查路径设置是否已经生效:echo$PATH(6)显示MicroBlaze交叉工具链的版本信息,即输入命令:mbgccv,将出现图8.4.
21、5所示的画面,则说明MicroBlaze交叉工具链安装成功。第8章快速点餐系统设计图8.4.5uClinux的目录结构第8章快速点餐系统设计(7)在安装uClinux源码包时,首先将uClinux源码包(uClinuxdist20060803.tar.bz2)复制到指定的目录(如/home/embed)下,命令如下:cp/mnt/hgfs/share/uClinuxdist20060803.tar.bz2/home/embed其次切换到用户目录/home/embed中,解压缩uClinux源码包,即使用以下命令:cd/home/embedtarjxvfuClinuxdist20060803.t
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