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SOPC自定义模块的添加和接口信号的自动识别

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在采用SOPC Builder构建通用系统互连结构的过程中,最重要的一项工作是添加符合Avalon接口规范的自定义模块。模块可以采用HDL文件形式,通过 Component Editor添加到SOPC Builder的模块库中,从而在今后的项目中使用和重用。

在添加文件后,Component Editor会调用Quartus II中的Analyzer对文件进行分析,获取文件的接口信号信息,再通过一系列的配置页面设定自定义模块和Avalon设备信号的对应关系,进而生成特定的配置文件,供SOPC Builder生成Avalon互连结构与自定义模块的连接。

Component Editor只提取文件的接口属性,不关心文件的内容(但是由于Quartus II中的Analyzer会分析文件的语法,所以语法有问题的文件是不能通过Component Editor的第一步处理的)。我们可以利用这一点,只给Component Editor提供一个Wrapper文件,即只有接口描述而没有逻辑描述的文件,缩短文件的分析时间。在Wrapper文件添加成功后,可以重新编辑 Wrapper文件的内容,或者在Wrapper文件中例化包含有效逻辑的设计文件,不需要重新在Component Editor中处理。

上述方法适用于接口确定,逻辑可进一步改变的设计文件。但是当文件的接口发生改变时,就需要在Component Editor中重新添加模块设计文件和生成配置文件。这里有一点很不方便:Component Editor只读入模块设计文件而不读入已有的配置文件,造成先前的配置全部失效,需要用户重新配置。在文件接口复杂和数量较多的情况下会非常不方便:一方面容易出错,另一方面由于Component Editor运行速度较慢,重新配置需要较长的时间。

在自主开发SOPC Builder模块时,这样的问题是很常见的。在没有工程压力,只想尝试一下的情况下,几个来回以后,我就没有耐心了。

其实,Altera提供了一种模块接口命名方式,可以让Component Editor自动识别和映射自定义模块的接口信号,不需要用户手动配置。在Quartus II Version 7.1 Handbook Volume 4: SOPC Builder中专门有一段,给出了自动识别信号命名规范:在Section I. SOPC Builder Features中的5. Component Editor中的Signals Tab里的Naming Signals for Automatic Type and Interface Recognition。

该方法可以通过在HDL文件中恰当地命名接口信号,让Component Editor自动识别任何类型的Avalon设备信号。包括:主设备接口信号(avm_*)、从设备接口信号(avs_*)、三态从设备接口信号(ats_*)和全局控制信号(gls_*)四种信号。其中包括与Avalon无关的对外接口信号(*_*_export_*)。

采用这种方法后,即使需要Component Editor重新分析模块设计文件,原有的映射关系也不会被破坏;既省去了第一次手动配置的工作,也省去了进一步编辑模块的配置工作。提高了工作效率。

如果对.PTF文件有很深入的认识,也可以手工编辑和修改.PTF文件,代替Component Editor的工作:Component Editor的目标就是为了生成.PTF文件。

值得一提的是,在Quartus II7.1版中,SOPC Builder开始支持.TCL文件作为模块的接口配置文件,在运行Component Editor后生成的也只有.TCL文件。出于向下兼容的考虑,.PTF文件仍然是有效的配置文件,但是在新模块的添加中不再采用这种格式。.TCl文件的形式更简洁,内容更清晰,更加有利于手工编辑。

此外,SOPC Builder生成的文件组织结构和以前也有差异:更简洁,更规范,相关性更强,更有利于移植和维护。

还需要提到的一点是:Component Editor的HDL页也有变化。一个模块只能也只需要添加一个顶层文件,其余的下层文件在Quartus II执行综合时需要在用户自定义库或包含文件列表中添加。对于仿真,需要在Component Editor的HDL页的仿真文件中添加顶层文件和下层文件。这一点,也是几年来SOPC Builder的一大改进。毕竟,Component Editor只关心文件的接口,不关心文件的内容。

总结一下,本文要点如下:

1. 采用Wrapper文件代替原始设计文件添加到Component Editor中,有利于采用自顶向下的开发流程。

2. 采用Altera的自动识别命名方式,可以显著减少手动配置的工作量。

3. 手工编辑和修改.PTF或.TCL文件也是添加SOPC Builder模块的一种高效方式。

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