一種基于SoPC的FPGA在線測試方法

DMA讀從外設包括了3個端口，即控制從端口、DMA從端口以及FIFO寫端口。DMA讀從外設的控制從端口包括3個寄存器，分別是狀態寄存器status、控制寄存器control、FIFO已使用字數寄存器usedw。NiosⅡ通過讀／寫這些寄存器獲取此外設的狀態以及實現對此外設的控制。另外，控制端口還包含了中斷接口用于此外設向NiosⅡ發起中斷請求。DMA讀從外設產生中斷請求有2種情況：一是內部FIFO寫滿；二是收到外部測試數據的包結束信號。此時，即使FIFO未寫滿，DMA讀從外設也會發起中斷請求，從而實現采集的測試數據的立即傳輸。DMA從端口采用帶流控制信號的AvalonMM總線，用于實現DMA控制器的測試數據讀操作；管道接口是測試數據寫入此外設的FIFO接口，包括數據總線、寫有效信號和一些狀態信號(如FIFO寫滿信號等)。DMA寫從外設的結構與DMA讀從外設類似，只是沒有中斷請求信號，這里不再詳述。

4 數據傳輸的NiosⅡ控制
4．1 DMA控制器的操作
Altera公司為DMA控制器提供了硬件抽象層(HAL)接口函數，使用這些函數編程需要注意的地方主要有2點：一是要考慮到Cache數據的一致性問題，在調用發送／接收函數之前需要調用相關函數清除數據Cache中的內容；另外一個需要注意的地方是DMA控制器的alt_dma_txchan _send()函數以及alt_dma_rxchan_prepare()函數的第3個參數表示的是請求DMA控制器發送／接收的字節數，而不是字或者雙字、四字數。
4．2 Host-Base File System
Altera公司提供的Host-Base File System組件可以使正在目標板上執行的程序讀／寫存儲在主機上的文件，文件的數據是NiosⅡIDE通過Altera下載線纜與目標板進行數據交互的。目標板上的程序可以使用ANSIC標準庫函數如fopen、fread等函數來進行文件的操作，用戶使用Host-Base File System前必須先在NtosII IDE工程中添加這個軟件組件，而且只能運行在Debug模式下。另外，對于上傳至PC的測試數據，也可以使用設置標準輸入／輸出信息存放于主機上的某個文件(在NiosⅡIDE／Run／Run…／Common下指定)而繞開Host-BaseFile System，但是對于主機文件數據下載給目標板的情況，對文件的操作必須添加這個組件。
4．3 測試數據讀、寫控制
當需要采集測試數據時，首先在FPGA內部用硬件語言編寫模塊把測試數據存入DMA讀從外設的FIFO，然后DMA讀從外設產生中斷請求，NiosⅡ接到中斷請求后，首先查看中斷產生的原因是FIFO寫滿還是數據包結束。若中斷原因是數據包結束，則NiosⅡ讀DMA讀從外設的usedw寄存器獲取FIFO已使用字數，并把這個值作為DMA控制器的傳輸長度發起DMA傳輸；若是FIFO寫滿，則發起固定長度(如FIFO深度)的DMA讀傳輸，DMA傳輸完畢后用ANSIC標準函數fwrite()把數據寫入PC機的數據文件。
對于存儲在PC機上的數據激勵文件，NiosⅡIDE首先通過ANSIC標準函數fread()讀入NiosⅡ的數據存儲器，在查詢DMA寫從外設中FIFO未滿時，把數據寫入外部的FIFO，完成數據激勵文件的傳輸。