Carte de développement : ALTERA Excalibur NIOS
Cette page est destinée à apporter quelques informations sur l'utilisation de la carte de développement ALTERA Excalibur NIOS et à présenter quelques applications.
La description technique de la carte est disponible dans le fichier : nios_development_board_guide.pdf (1,2 MOctets,source : ALTERA) ; le schéma détaillé de la carte se trouve dans le fichier :
nios_board_schematic.pdf.
La carte utilise un grosFPGA comme coeur et dispose de mémoire Flash et SRAM ainsi que de boutons poussoirs, LED 7 segments, d'un oscillateur et de connecteurs d'extension ; voici la description de ces éléments (liste non-exhaustive) :
est composée de 2 composants programmables, un EPLD et un FPGA, chacun pouvant être utilisé indépendamment de l'autre :
- FPGA : (APEX EP20k200E -2X) : 200.000 portes utilisables dans un boîtier de 484 broches (BGA) ; il s'agit du centre nerveux de la carte.
- CPLD : (MAX7064A) : 64 macrocellules dans un boîtier de 44 broches ; ce composant n'est pas disponible à l'utilisateur, il est dédié au contrôle de la configuration de la carte (boot sur la Flash, par exemple).
- Flash (AM29LV800B) : 512k*16, cette mémoire permet de stocker de manière non-volatile un programme de boot (processeur NIOS), la configuration du FPGA ou le programme utilisateur (processeur NIOS) ; la raccordement au FPGA se fait par l'intermédiaire du contrôleur (CPLD).
- SRAM (2*IDT71V016) : 2 modules de 64K*16 (12ns) chacun connectés au FPGA par l'intermédiaire du contrôleur (CPLD).
- Oscillateur (33,3333 MHz) : fournit le signal d'horloge au FPGA.
- Interfaces :
- Afficheurs LED (7 segments) : 2 digits, reliés au FPGA.
- Connecteur RS232 : de type DB9, il permet le raccordement à un port série ; il sert aussi à faire du "monitoring" en mode NIOS et à programmer la mémoire Flash.
- Boutons Poussoirs : il y a 4 boutons d'usage général et 2 boutons dédiés Reset (configuration du FPGA) et Clear (Programme Nios).
- DIP Switches : 8 interrupteurs sont disponibles en bordure de carte.
- Connecteurs PMC : au nombre de 2, ils permettent de brancher des cartes filles (format au standard IEEE-1386.
- Connecteur SODIMM (144 broches) : il permet de connecter un module SDRAM (64 bit, single-data-rate).
- Connecteur JTAG (HE-10) : il permet la configuration et le test de la carte (FPGA, CPLD, Flash, PMC) suivant le protocole JTAG ; la carte dispose de 3 connecteurs permettant de configurer la chaîne JTAG).
- Connecteurs génériques : au nombre de 6, ils permettent d'interfacer la carte avec l'extérieur.
La configuration des composants se fait par liaison JTAG.
Applications utilisant la carte ALTERA Excalibur NIOS :
Petit exemple de projet sous Quartus (tiré du sujet "Louviers" sous MaxPlus2)
(Ces applications sont téléchargeables à partir du répertoire excalibur )
Quelques éléments utiles
Brochage de la carte
le fichier pinouts.txt permet d'accélérer la définition du brochage sous Quartus II ; pour l'utiliser, il faut quitter Quartus, éditer le fichier "mon_projet.csf" et rajouter les éléments de brochages à partir de pinout.txt.
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Didacticiel NIOS
le fichier nios_tutorial.pdf permet faire les premiers pas dans l'environnement Quartus - NIOS
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Site du CNFM
les pages WEB du CNFM proposent des infos intéressantes concernant les environnements Altera.
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CCIR601
Il s'agit de traiter de la vidéo numérique au format CCIR601 4:2:2 sur le composant FPGA ; pour cela, on utilise les cartes de décodage et d'encodage vidéo développées par l'équipe, branchées sur le connecteur JP11. Les briques de base utilisées sont :
- ccir_decoder : extraction des composantes Y et C (Cr et Cb) (version VHDL),
- cod_encoder : création d'un flux CCIR601 à partir de Y et C (version VHDL).
La figure suivante présente une base d'utilisation de ces éléments, une attention paritculière doit être portée à la réservation de broches sur le FPGA pour éviter tout conflit électrique.
Pour utiliser les modules ccir_decoder et ccir_encoder, il faut rapatrier les fichiers dans votre répertoire de travail ; le fichier de base à utiliser pour intégrer un traitement se trouve dans le répertoire ccir601, il est conseiller de le conserver comme projet, cela évite d'avoir à redéfinir toutes les broches d'E/S.
Une application autour du CCIR601 basée sur la carte Excalibur (avec carte d'encodage vidéo) : Apex_mire
La suite des applications .... on y travaille ! (patience)
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Remarques à Jacques.Weiss@supelec.fr
