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习题练习一、填空题1、Altrea公司于21世纪初推出SOPC技术，其SOPC称为___可编程片上系统__________。2、Altera公司的SOPC集成了_硬核______或软核CPU、DSP、锁相环（PLL）、_存储器_____、I/O接口及可编程逻辑，SOPC开发工具将软、____硬件___的设计结合起来，为用户提供很好的开发环境。3、SOPC的设计包括，设计准备（方案论证，系统设计，器件选择）、设计输入（图文、文本、存储器、波形灯TOP-DOWN）、设计编译（分析综合、适配、编程、时序分析）、设计仿真（功能仿真、时序仿真）、器件编程（将设计处理的编程数据文件下载到pld），_硬件测试（在开发系统中对设计的系统进行测试）等设计流程。4、用FPGA实现DSP并不是指用FPGA来构造一个_DSP____芯片，是直接用__FPGA_______硬件来实现DSP功能。5、Altera公司的DSPBuilder可以帮助开发者完成基于FPGA的DSP设计，自动完成大部分的设计过程和仿真，直至把设计文件下载至___FPGA______中。6、DSPBuilder将用户设计的DSP模块转换成__硬件_____描述语言（HDL）,最终在FPGA上实现。二、单项选择题1、SOPCBuilder是Altera公司推出的一种可加快在PLD内实现___1_____嵌入式处理器及其相关接口的设计工具。（1）NiosII；（2）ARM9；（3）Intel；（4）ARM7。2、NiosII是一个用户可以自行定制的CPU，用户可以增加新的外设，增加新的指令，分配外设的地址等。NiosII的硬件开发就是由用户定制合适的___4_____。（1）处理器芯片；（2）输入输出设备；（3）HAL及API；（4）CPU和外设。3、SOPCBuilder界面分成三个部分，界面左边是组件选择栏，用树型结构列出了SOPCBuilder的组件；右边空白处用于加入用户定制___1_____；下方是提示栏，用于显示SOPCBuilder的提示信息和警告错误信息。。（1）NiosII系统的组件；（2）CycloneII目标芯片；（3）用户建立的工程组件；（4）Altera公司系列FPGA。4、HAL系统库可为与硬件通信的程序提供简单的__1______。（1）设备驱动接口；（2）硬件端口；（3）硬件设备描述文件；（4）设备顶层文件。5、_4___是HAL系统库的基础，它提供了关于NiosⅡ系统硬件的软件描述。（1）System.h文件；（2）NiosⅡIDE；（3）stdio.h；（4）ANSIC。6、系统标识systemID是SOPC中的一个___1_____。（1）简单只读组件；（2）IP外围设备；（3）运行程序的ID号；（4）FPGA中的硬件电路。7、__2___调试方式面向对象，通过直观的软件界面上按钮来完成调试的各种操作。（1）IDE；（2）SOPCBuilder；（3）QuartusII；（4）SDK。8、通用___1_____PIO包括输入、输出和双向三态IO。（1）输入输出端口；（2）可编程接口；（3）外围设备接口；（4）可编程外围设备接口。9、SOPCBuilder允许用户修改已经存在的设计，为其添加新的___4_____。（1）用户程序；（2）IP组件；（3）NiosII系统的组件（4）设备和功能。10、NiosII的硬件开发就是由用户定制合适的___4_____。（1）FPGA器件；（2）FPGA目标芯片；（3）IP软、硬核；（4）CPU和外设。11、___1____是Altera公司推出的一种可加快在PLD内实现NiosII嵌入式处理器及其相关接口的设计工具。（1）SOPCBuilder；（2）DSPBuilde；（3）NiosIIIDE；（4）QuartusII。12、___4_____是一个用户可以自行定制的CPU，用户可以增加新的外设，增加新的指令，分配外设的地址等。NiosII的硬件开发就是由用户定制合适的CPU和外设。（1）SOPCBuilder；（2）CycloneII；（3）ED2开发板；（4）NiosII。13、SOPCBuilder界面分成三个部分，界面左边是组件选择栏，用树型结构列出了SOPCBuilder的组件；右边空白处用于加入用户定制___1_____；下方是提示栏，用于显示SOPCBuilder的提示信息和警告错误信息。。（1）NiosII系统的组件；（2）目标芯片；（3）用户建立的工程组件；（4）Altera公司系列FPGA。14、HAL系统库可为与___1_____的程序提供简单的设备驱动接。（1）硬件通信口；（2）硬件设备；（3）硬件设备描述文件；（4）设备顶层文件。15、System.h文件是HAL系统库的基础，它提供了关于NiosⅡ系统硬件的__4______。（1）软件描述；（2）NiosⅡIDE调试；（3）描述；（4）HAL的API程序。16、系统标识__1______是SOPC中的一个简单只读组件。（1）systemID；（2）IP外围设备；（3）运行程序的ID号；（4）FPGA中的目标芯片。17、__2___调试方式面向过程，通过各种命令的执行来完成程序的调试和运行。（1）IDE；（2）SOPCBuilder；（3）QuartusII；（4）SDK。18、通用输入输出端口PIO包括输入、输出和___1_____。（1）双向三态IO；（2）可编程接口；（3）外围设备接口；（4）可编程外围设备接口。19、SOPCBuilder允许用户修改已经存在的设计，为其添加新的__4______。（1）用户程序；（2）IP组件；（3）NiosII系统的组件（4）设备和功能。20、NiosII的硬件开发就是由用户定制合适的____4____。（1）FPGA器件；（2）FPGA目标芯片；（3）IP软、硬核；（4）CPU和外设。三、问答题1、Avalon总线是ALTERA公司提出的，用于在基于FPGA片上系统中连接哪些组件或设备的总线结构？答：Avalon总线是ALTERA公司提出的，用于在基于FPGA片上系统中连接片内处理器和片内外设的总线结构。连接到Avalon总线的设备分为主从设备，并各有其工作方式。2、说出可以帮助用户完成基于FPGA的DSP系统的设计工具。使用该设计工具进行DSP系统开发必须要安装哪两种软件？答：用户首先利用Matlab进行DSP模块设计，然后用DSPBuilder将用户设计的DSP模块转换成硬件描述语言（HDL），最终在FPGA上实现。使用Matlab/DSPBuilder进行DSP系统的开发必须要安装Matlab和DSPBuilder软件。3、在SOPCBuilder的组件库中，提供的NiosII系列微处理器有几个成员？通常选用的成员是哪种类型？答：提供了三个成员供选择：①NiosⅡ/e(经济型)成员，具有占用最小逻辑的优化，占用600～700逻辑元件。②NiosⅡ/f(快速型)成员，具有高性能的优化，占用1400～1800逻辑元件。③NiosⅡ/s(标准型)成员，在占用逻辑和高性能优化方面的性能居中，占用1200～1400逻辑元件。、通常选用的成员是NiosⅡ/s(标准型)成员。4、NiosⅡ系统中，需要一块复位电路Reset_Delay实现系统的复位操作，为什么还需要一块锁相环电路SDRAM_PLL产生系统时钟？答：因为需要给外部时钟倍频给cpu5、Avalon总线是由哪个公司提出的？在基于FPGA片上系统中有哪些用途？答：Avalon总线是ALTERA公司提出的，用于在基于FPGA片上系统中连接片内处理器和片内外设的总线结构。连接到Avalon总线的设备分为主从设备，并各有其工作方式。6、说出HAL支持的外围设备有哪几种？答：①字符模式设备，包括UART核、JTAG核和LCD16207显示控制器。②Flash存储器设备，包括通用Flash接口芯片和AlteraEPCS串行配置设备控制器。③文件子系统，包括只读文档系统。④定时器设备，包括定时器核。⑤DMA设备，包括DMA控制器核。⑥以太网设备，包括LABN91C111以太网MAC/CHY控制器。7、NiosIIIDE调试分为几个步骤？分别是哪些步骤？答：NiosIIIDE调试分为四个步骤，分别是新建软件工程、编译工程、调试工程和运行工程。8、锁相环电路SDRAM_PLL在NiosⅡ系统中的作用是什么？答：给外部时钟倍频给cpu四、简答题.1、在DE2开发板上，有哪些常用的支持NiosII系统的外部设备？答：在DE2开发板上，支持NiosII系统的外部设备包括SDRAM、SRAM、FLASH、LCD、七段数码管、开光二极管、按钮开关、电平开关、VGA、ISP1362、I²C器件等。2、简要说明硬件抽象层（HAL）的用途及HAL支持的外围设备。答：用途：作为支持NiosII处理器系统的软件包，为用户的嵌入式系统上的外围设备提供了与之相匹配的接口程序。用户不用自己建立或复制HAL文件，也不需要编辑HAL中的任何源代码，使用时只需要在C/C++源程序中指明代表这些接口程序的库函数包含的头文件即可。支持的外围设备：①字符模式设备，包括UART核、JTAG核和LCD16207显示控制器。②Flash存储器设备，包括通用Flash接口芯片和AlteraEPCS串行配置设备控制器。③文件子系统，包括只读文档系统。④定时器设备，包括定时器核。⑤DMA设备，包括DMA控制器核。⑥以太网设备，包括LABN91C111以太网MAC/CHY控制器。3、生成NiosII硬件系统要完成的工作。答：生成NiosII核后还要将其下载到目标芯片中，转换成实际的硬件电路并进行调试，验证设计的正确性。生成NiosII硬件系统需要建立相应的顶层设计文件，顶层设计文件可以用原理图编辑法实现，也可以用HDL文本编辑法实现。基于DE2开发板的NiosII硬件系统的顶层文件，采用VerilogHDL文本编辑方式实现。4、试简要说明NiosII的IDE与SDK调试方法的区别。答：IDE调试方式面向对象，通过直观的软件界面上的按钮来完成调试的各种操作，但编译程序和进入运行程序的时间较长；SDK调试方式是面向过程，通过各种命令的执行来完成程序的调试和运行，但编译程序和进入运行程序的时间较短。5、简述HAL系统库的构成。答：HAL可以为与硬件进行通信的程序提供简单的设备驱动接口。HAL系统库为用户提供下列支持：①与ANSIC合成标准库，提供类似的C语言的标准函数库。②提供访问系统中每个设备的驱动程序。③提供标准的接口程序。④完成对处理器的初始化。⑤完成对系统外围设备的初始化。6、简要说明DSPBuilde的用途及特点。答：用途：帮助开发者完成基于FPGA的DSP设计，自动完成大部分的设计工程和仿真，直至把设计文件下载至FPGA中。特点：应用灵活，成本低，但在速度上比用硬件实现的DSP要慢很多。7、说出生成NiosII硬件系统要完成的主要工作。答：新建工程→添加CPU→添加外部设备→锁定引脚→编辑顶层文件→硬件调试8、试简述QuartusII原理图输入法的设计流程。答：图形编辑输入设计文件→编译设计文件→仿真设计文件→编程下载设计文件5、工程应用题1、请你以文字或图示方法说明NiosⅡ嵌入式系统软、硬件开发流程。答：硬件开发：新建SOPC设计项目→加入NiosII系统组件→调整SDRAM地址→编辑NiosII顶层文件→引脚锁定→再次编译顶层设计文件软件开发：新建软件系统→编辑工程→调试工程→运行工程2、说出下面的文件类型及用途，此文件完成了哪些定义？typedefsignedcharalt_8;//定义8位有符号整数typedefunsignedcharalt_u8;//定义8位无符号整数typedefsignedshortalt_16；//定义16位有符号整数typedefunsignedshortalt_u16;//定义16位无符号整数typedefsignedlongalt_32