不用处理器控制FPGA总线的方法

图4显示了系统框图。注意，数字控制振荡器(NCO)可以由移位寄存器或PIO内核进行控制。移位寄存器用于调试，因为它可以直接控制NCO。将GPIO线置高将激活SPI-Avalon桥，进而控制Avalon总线上的32位PIO端口。PIO输出随即用于控制NCO频率。

图4：FPGA系统框图

借助基本的一些系统操作，可以将额外的外设内核连接到总线上。为了帮助系统设计，Altera提供了一款名为Qsys的工具，它提供了连接各个IP的图形用户界面(GUI)。Qsys可以将GUI设计的系统(图5)翻译为HDL。外设地址是完全可配置的。在这个案例中，PIO被设为基地址0x0。

图5：Qsys GUI

当设计在FPGA中实现后，LinearLabTools中提供的Python库包含的两个函数就能连接到设计：

transaction_write(dc2026, base, write_size, data) transaction_read(dc2026, base, read_size)

这些函数的第一个参数是Linduino的串口实例。第二个参数是Avalon总线上的外设地址。这两个函数分别用于接收和返回字节列表。当读写IP时这两个函数具有一定的灵活性。为了设置给定例子的NCO，只需要transaction_write一个函数。公式1用于确定调节字。

要将NCO设为1kHz并具有50MSPS采样率，调节字的值需要设为85899或0x00014F8B，并按4个字节一起传送。这样，将数模转换器设为1kHz的Python代码是： transaction_write(linduino_serial_instance, 0, 0, [0x0, 0x01, 0x4F, 0x8B])

图6：Python Avalon总线例子

图6中的Python脚本描述了用于配置NCO的简单文本接口。值得一提的是：SPI桥使用SPI模式3。这是通过不断的试错，并通过分析Altera例子中的Nios处理器的SPI接口验证后才确定的模式。 本设计实例提供了一种无需使用嵌入式处理器就能控制系统的方法，它能帮助硬件工程师在不打扰软件工程师的情况下搞定一个项目，并且对硬件设计的影响最小。