Một thiết bị ngoại vi Avalon là một thiết bị logic, hoặc được tích hợp sẵn hoặc nằm rời bên ngoài, thực hiện một số chức năng ở mức hệ thống và giao tiếp với các
47 thành phần khác trong hệ thống thông qua Avalon bus. Các thiết bị này có thể được thêm vào hoặc lấy ra khỏi hệ thống vào thời điểm thiết kế để phù hợp với yêu cầu của hệ thống.
Thiết bị ngoại vi Avalon có thể là các bộ nhớ, vi xử lý, hay các thành phần thiết bị ngoại vi truyền thống như UART, PIO, bộ định thời…. Bất kì logic người dùng nào cũng có thể là một thiết bị ngoại vi, chỉ cần cung cấp giao tiếp địa chỉ, dữ liệu và điều khiển cho Avalon bus. Một thiết bị ngoại vi sẽ kết nối với các cổng riêng biệt trên Avalon bus module.
Chức năng của các thiết bị ngoại vi Avalon được phân loại thành master hoặc slave. Một thiết bị ngoại vi chủ( master) là một thiết bị mà có thể khởi tạo quá trình truyền dữ liệu trên Avalon bus. Nó cần ít nhất một cổng master nối với Avalon bus, và có thể có các cổng slave để nhận dữ liệu từ các thiết bị chủ khác. Một thiết bị slave là một thiết bị chỉ chấp nhận việc truyền dữ liệu từ Avalon bus và không thể khời tạo quá trình truyền. Một số thiết bị slave điển hình như bộ nhớ hay cổng nối tiếp sẽ có duy nhất một cổng slave nối với Avalon bus.
Master Port: Một cổng chủ là tập hợp các cổng trên một thiết bị chủ mà các cổng này được sử dụng để khởi tạo các quá trình truyền trên Avalon bus. Cổng chủ nối trực tiếp tới Avalon bus module. Trên thực tế, một thiết bị ngoại vi thường có một hoặc nhiều cổng chủ, cũng như cồng slave. Sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các cổng này tùy vào thiết kế của thiết bị.
Cổng slave: Một cổng slave là một nhóm các cổng trên một thiết bị ngoại vi mà chấp nhận việc truyền dữ liệu qua Avalon bus từ một cổng chủ.
Cặp chủ-tớ( master-slave pair): Một cặp chủ-tớ là sự kết hợp giữa một cổng slave và một cổng master thông qua Avalon bus module. Về mặt cấu trúc, những cổng master và slave này kết nồi đến cổng tương ứng trên Avalon bus module và phải được chỉ rõ khi thiết kế trong SOPC Builder.
48
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN
Chương này sẽ trình bày nội dung thực hiện công việc của đề tài bao gồm sơ đồ hệ thống tổng quát, chi tiết thiết kế, lưu đồ thuật toán, sơ đồ nguyên lý và hình ảnh module thực tế.
Sơ đồ tổng quát hệ thống 3.1
Sơ đồ tổng quát của hệ thống như sau:
49 Sơ đồ khối tổng quát bao gồm những thành phần:
Computer: Dùng để nạp chương trình xuống KIT và truyền nhận dữ liệu để điều khiển.
NIOS II Processor: Khu xử lý trung tâm đóng vai trò truyền nhận và xử lý dữ liệu.
JTAG Debug Module: Nạp chương trình xuống KIT.
Rs232: Kết nối điều khiển từ máy tính xuống KIT thông qua cáp nối Rs232.
SRAM on chip: Bộ nhớ chương trình.
Avalon Bus: Giao tiếp giữa các Component trong một hệ thống SoPC.
EFAN: Các tín hiệu điều khiển hộp số của Quạt.
LCD: Các tín hiệu điều khiển LCD Character.
LED Controler: Điều khiển LED.
FAN: Tín hiệu kết nối với Quạt.
LCD Character: Hiển thị trạng thái ngoại vi.
Lamp: Tín hiệu kết nối với Đèn.
50
Chi tiết thiết kế hệ thống 3.2
3.2.1. NIOS II Processor – nios2_qsys_0
Với yêu cầu của đề tài, tính năng của hệ thống còn cơ bản, không cần nhiều chức năng nên chọn lõi NIOS II phiên bản NIOS II/e như hình bên dưới.
Hình 3-2: Chọn phiên bản NIOS II/e
Với phiên bản NIOS II/e này chúng ta có 1 bộ vi xử lý 32 bit. Với Jtag debug Module là Level 1. Gồm các thành phần tín hiệu cơ bản sau:
Clk: Clock Input
Reset_n: Reset Input
Data_master: Avalon Memory Mapped Master
Intruction_master: Avalon Memory Mapped Master
Jtag_debug_module_reset: Reset Output
Jtag_debug_module: Avalon Memory Mapped Slave
51