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基于Nios軟核的嵌入式Internet系統(tǒng)設計
摘要：介紹如何在Altera開發(fā)平臺上，使用Nios軟核CPU來構建嵌入式Internet系統(tǒng)；并結合以太網(wǎng)遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實例，介紹此類系統(tǒng)硬件，軟件的設計方法。關鍵詞：嵌入式Internet Nios μCOS
引言
自上個世紀末開始的網(wǎng)絡化浪潮，在很多領域都引發(fā)了技術進步和革新，嵌入式Internet便是嵌入式技術與網(wǎng)絡技術結合的產(chǎn)物。簡單來說，嵌入式Internet是指在一個嵌入式設備上配備網(wǎng)絡接口，通過網(wǎng)絡可以與遠程設備進行信息的交互。從管理的角度上來講，嵌入式Internet經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：集中管理階段、分散管理階段、智能管理階段。前兩個階段主要是致力于解決如何把一個具體的設備真實地嵌入到Internet中，第三階段人們考慮更多的是如何利用現(xiàn)有的技術來更好地進行遠程控制，更加豐富控制功能。
Altera公司的Nios軟核嵌入式處理器是一種可特許的通用RISC CPU，也就是說，Altera公司以IP核的方式將它提供給設計者。它可以與各種各樣的外設、定制指令和硬件加速單元相結合，構成一個定制的SOPC。該處理順具有可由用戶配置的L1（第一層）指令與數(shù)據(jù)超高速緩存。Nios處理器還具有一種基于JTAG的OCI（片上儀器）芯核，使軟件開發(fā)人員在實時調試方面具有更明顯的優(yōu)勢。該處理器的軟件支持可擴展到對APR、IP、ICMP、TCP、UDP和以太網(wǎng)的網(wǎng)絡協(xié)議支持。
本文介紹的以太網(wǎng)遠程數(shù)據(jù)采集模塊的設計，充分利用了前述兩種技術。主要功能是進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)遠程傳輸以及可接受遠程控制。該模塊具有成本低廉、結構簡單、可靠性高、可擴展性強等特點。
1 設計實例分析
通過對以太網(wǎng)遠程數(shù)據(jù)采集模塊設計實例，介紹如何利用前面提到的技術來實現(xiàn)一個嵌入式Internet系統(tǒng)。
1.1 硬件設計
（1）系統(tǒng)整體結構
根據(jù)以太網(wǎng)遠程數(shù)據(jù)采集模塊的功能要求，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴展性，本系統(tǒng)主要包括以下部分：
*Cyclone FPGA,包括Nios軟核CPU、操作系統(tǒng)使用的定時器、網(wǎng)絡協(xié)議棧使用的定時器、CPU同外圍設備的接口；
*EPCS4，用來在上電時對FPGA進行配置；
*Flash，主要用來存放軟件代碼以及一些需要保存的參數(shù)；
*SRAM，用來在系統(tǒng)運行時的代碼和數(shù)據(jù)存儲；
*8位A/D，用來采集輸入信號；
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