在有关Redd的远程调试复合体的最后一篇文章中，我展示了使用该复合体不仅适用于FPGA。不仅如此，FPGA只是一个非常有趣的部分，但是仍然是该组合中非常具体的部分。它的主要部分是FTDI桥和其他USB设备。这个话题并没有引起太大的兴趣，但是，尽管如此，现在每个人都知道复杂系统中使用了哪种特定的硬件。再一次，我们可以回到一个有趣的话题——FPGA。我们继承了上一个模块的传统，并继续寻找可选部件。今天，我们将学习如何在没有Nios II处理器内核的情况下进行操作。是的是的。在Nios II处理器系统中，处理器核心本身是重要的元素，但不是必需的元素。我们将练习在不使用该系统的情况下制作系统，将所有控制功能提高到Redd中心的中央处理器水平。
为什么需要处理器核心，为什么不需要
正如我在前一篇文章的理论部分已经提到的那样，当使用Redd复杂系统时，所有非标准设备都是辅助设备。它仅在项目阶段才短期使用，不会与客户疏远。因此，不太可能将各个开发人员分配给该人员。和他一起工作，学习太多其他东西是没有意义的。这就是为什么我建议不要基于Verilog（或VHDL或其他某种特定语言）的开发方法，而只是基于现有设备创建Nios II系统，并将它们与总线连接。我选择了处理器核，而不是控制机，因为它的开发语言更接近于现代系统程序员。当然，如果没有足够的多维数据集创建系统，则必须添加缺少的多维数据集。但是随后它们可以在其他项目中重用，因此完成的库将很快被键入。这种方法有很多优点。实际上，我们已经在实践中修复了此方法。但是，当我考虑要在讨论中提出的新示例时，FPGA存储器的匮乏便成为主流。我想为FIFO提供更多的内存，但是处理器的程序和数据也需要存储在某个地方。而且第四个旋风除尘器没有那么多的内存。每个人可能还不够。第二个问题- 在上一篇文章中，我们已经制作了一个Nios II处理器和中央处理器之间的通信系统。它还占用了其FIFO的内存，此外-它的使用使图片混乱，隐藏了本文中描述的本质。如果您可以拒绝这种情况，则最好拒绝（尽管这种拒绝并非总是可能的）。但是谁来管理系统？没有处理器内核又如何抛出数据？跟我碰面！组件Altera JTAG-to-Avalon-MM。
一方面，它连接到标准JTAG总线（即标准总线，您不需要外部任何东西，只需通过标准USB-Blaster即可工作）。另一个连接到AVALON总线，可访问所有设备。处理器内核提供了完全相同的访问。最初，该单元是为了对其内核进行初始调试而设计的，以便从主机中唤醒。但是没有人禁止将其用于其他任务，因为Redd复合体中的JTAG适配器一直存在！当然，基于此模块的系统无法提高交易效率。 JTAG通道本身并不快，但是基于Redd复合体中使用的微控制器的USB-Blaster适配器也使其完全放松。但是如何制作快速向导-我们已经知道了。没有人禁止每种情况选择对他来说更方便的方法。在计划用于未来文章的项目中，管理速度并不关键。将会有一个分析器得到命令，将数据复制到SDRAM，之后它将进入自身，直到RAM已满或命令停止工作。这些命令将在几微秒或几十毫秒内执行-差别不大。好吧，通过JTAG进行数据传输的速度将比通过FT245慢。但是话又说回来，我们已经知道如何通过FT245泵送所有东西。知道新的选择并不禁止我们选择旧的。但是，在熟悉了新选项之后，我们将有机会使系统变得更慢，但更易于开发，并且在资源方面更加经济。更多技术，不同而不同！因此，我们继续进行实验。硬件
关于网络中硬件（相对于软件）的制造，有很多文章。通常，在所有示例中，内部FPGA存储器，LED和按钮都添加到了系统中。与整个国家一样，我们的组织现在已紧急地转移到一个偏僻的地方，所以我什至没有人要求将示波器连接到复杂的连接器，因此在此示例中，我将只限于记忆。谁将在普通面包板模型上重复实验，可以向输出添加GPIO以控制LED，并向输入添加GPIO以观察按钮的操作。我们创建了一个处理器系统（我在这里进行了描述），但是放置了Altera JTAG-to-Avalon-MM模块而不是处理器。他被带到这里：
好吧，我们增加了内存，以便至少可以检查今天的工作。接下来，我们将所有这些与总线连接，自动分配地址并获得如下信息：
请注意，复位信号的切换非常不标准。这是因为我不想花时间在它的实际生产上。实际上，对于今天的设备-仅此而已。我们生成系统，分配clk支路（今天不使用其他支路）。我提醒您，我将复位支脚设为虚拟（虚拟引脚），本文介绍了此过程（搜索短语“虚拟引脚”）。结果，结果应该是：
我们收集，填写FPGA ...我们继续进行实验。通过TCL脚本编程
此外，所有讨论使用Altera JTAG-to-Avalon-MM块的教科书都说应该使用TCL脚本来完成这项工作。在冲入未知的深渊之前，最好先动手做一个有据可查的文件，这样我们就不会例外，我们也会着手进行实验。关于什么是TCL，有关哈布雷的文章很多。我将提供指向其中一个的链接，因为它与FPGA相关联：https : //habr.com/en/post/308962/。英特尔FPGA（以前的Altera网站）提供了使用该语言的完整在线课程。要了解如何在其上发出命令，您可以在开发环境中运行系统控制台：
结果，将打开一个华丽的环境。
直到GUI应用程序的开发，它都能发挥奇迹。但是，在本文的框架内，我们将仅从表面上讨论此问题（为什么-我稍后再解释）。我们只是尝试给几个团队。哪支球队？为此，您需要找到并下载文档“ 使用系统控制台分析和调试设计”（一如既往，我提供名称，但不提供链接，因为链接始终会更改）。我们将尝试与该文档组的团队进行实验：
首先，请查看发送给我们的消息。由于我是从远程下载“固件”的，因此系统本身发现了一个远程JTAG服务器：
我们将在此窗口中发出命令：
首先，让我们尝试将一个常量写入内存。为此，您可以输入以下命令：master_write_32
但是麻烦在于它的第一个参数是<service_path>。因此，在提交有用的命令之前，您必须首先学习如何接收此service_path。我们正在文档中寻找合适的站点：
太好了！我们尝试使用文档中的示例来提交适当的命令。% get_service_paths master
/devices/10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#1-5.4.2.1#192.168.10.146/(link)/JTAG/alt_sld_fab_sldfabric.node_0/phy_0/master_0.master
%
不知何故很难手动输入。选项：% lindex [get_service_paths master] 0
/devices/10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)| ..@1#1-5.4.2.1#192.168.10.146/(link)/JTAG/alt_sld_fab_sldfabric.node_0/phy_0/master_0.master
%
没有任何更好的。仅当有多个设备时，它才有用。好。让我们尝试文档中示例的完整版本：% set m_path [lindex [get_service_paths master] 0]
/devices/10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#..@1#1-5.4.2.1#192.168.10.146/(link)/JTAG/alt_sld_fab_sldfabric.node_0/phy_0/master_0.master
%
现在-尝试记录：% master_write_32 $m_path 0x0 0x01234567
error: master_write_32: /devices/10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#..@1#1-5.4.2.1#192.168.10.146/(link)/JTAG/alt_sld_fab_sldfabric.node_0/phy_0/master_0.master is not an open master service
while executing
"master_write_32 $m_path 0x0 0x01234567"
%
我们将继续研究说明...% open_service master $m_path
%
现在可以工作吗？% master_write_32 $m_path 0x0 0x01234567
% master_write_32 $m_path 0x4 0x89abcdef
%
没有错误讯息。我们尝试阅读：% master_read_32 $m_path 0x0 0x2
0x01234567 0x89abcdef
%
作品！我们学会了写和读内存。设备寄存器也被投影到其上，因此将来我们将能够管理设备。总体而言，正确的操作顺序如下所示：
set m_path [lindex [get_service_paths master] 0]
open_service master $ m_path
master_write_32 $ m_path 0x0 0x01234567
master_write_32 $ m_path 0x4 0x89abcdef
master_read_32 $ m_path 0x0 0x2
那些对系统控制台和TCL语言的功能感兴趣的人可以研究网络上数量众多的描述，示例和视频资料，在本文的框架内，我将继续介绍我个人在网络上找不到的内容...从TCL移至C ++
TCL是一种相当强大的语言。进行研究总是很有用的，特别是如果您计划与FPGA紧密合作。通常，对于开发人员来说，流利使用另一种强大的编程语言是一大优势。但这就是全部。特别是，了解另一种语言的需求与本文中阐述的原则背道而驰。我们认为Redd复合体是辅助复合体，系统开发人员应该可以使用广泛的语言轻松地掌握它们。就是说，总是会说另一种语言，但这不是先决条件。因此，我决定从旧的C / C ++中查找如何使用JTAG桥。但是，也许我是盲人，但是在花大量时间进行搜索查询汇编的练习时，我没有取得任何值得的成就。最有趣的是，许多请求给了我关于有趣的quartel的文章的链接，但它显示了如何从Java程序调用系统控制台，并且必须提前创建脚本文件，这显然会进一步破坏性能，而如果没有这样的话由于JTAG串行链接和缓慢的适配器，所以该比率不是很高。但是，使用Java的人员可以在内存中刷新该文章并采用方法。一无所获，我决定使用PSoC系列文章之一中显示的原理。。该方法的本质很简单：如果没有文档，我们将研究交付内容。与Quartus一起完成的是许多TCL脚本。通过研究他们，我被语言的力量所深深吸引。但是，另一方面，我对如何花多少时间的想法深感困惑。是的，现在没有太多工作了，但是，首先，它仍然存在，其次，当您阅读这些内容时，我真的希望世界已经回到高速生活中。最后，我找到了一个非常有趣的文件：C：\ intelFPGA_lite \ 17.1 \ quartus \ bin64 \ tcl_server.tcl根据其内容判断，它会创建一个服务器，通过它您可以调用我们已经访问过的函数。也就是说，我们可以很好地编写我们的客户端，该客户端将通过网络连接并开始发出命令...该客户端可以用我最喜欢的C ++编写。也就是说，该问题将得到解决。因此，我们继续对该文件进行分析。在本地计算机上试验tcl_server.tcl文件
我们继续在黑暗中从有据可查的目标过渡到隐藏的目标。我们正在尝试从Windows（在我的家用计算机上）学习所有内容，但是已经将其连接到远程JTAG服务器（在办公室的Redd综合大楼中）。起初，调查走错了路。文件中有一个有趣的设计：if { [info exists env(QUARTUS_ENABLE_TCL_SERVER)] } {
if { $env(QUARTUS_ENABLE_TCL_SERVER) == 1 } {
_q_setup_server $_q_port
}
}
当然，我将单词QUARTUS_ENABLE_TCL_SERVER放入搜索引擎。结果不多。只有两个。其中，只有一个值得：https : //www.intel.com/content/www/us/en/programmable/quartushelp/13.0/mergedProjects/eda/synthesis/synplicity/eda_pro_synplty_setup.htm。喜出望外，我创建了适当的环境变量，但是netstat –a命令显示端口2589上没有服务器。好。然后，我尝试使用以下菜单项通过系统控制台运行整个脚本：
并且出现错误：
我是一个简单的人。在我的机器上没有找到关于此耻辱的描述（但在github上找到了它，并怀疑我们有简单的消息输出），我制作了一个脚本文件的副本并删除了相应的行：
在整个过程中，我删除了上述环境变量QUARTUS_ENABLE_TCL_SERVER的检查，因为无论如何我们必须手动运行脚本。启动脚本后，侦听端口2589出现在系统中，您可以通过Telnet连接到它。我再次提醒您，目前我正在Windows家用计算机上进行实验。稍后我们将移至远程计算机。因此，我们已连接：
我们收到一个空的终端窗口。敲了几次键后，我们看到他们听到了我们的声音，但听不懂：
我们寻求帮助。help
1 couldn't find help for command . Try help help.
已经更好了。澄清请求。我只会显示答案的一部分：help help
<…>
get_service_paths
get_service_types
get_services_to_add
get_version
<…>
master_read_16
master_read_32
master_read_8
master_read_memory
master_read_to_file
master_write_16
master_write_32
master_write_8
熟悉的话！好吧，让我们尝试输入我们已经知道的行：get_service_paths master
1 Error: Invalid command
抱歉! 但是我们只被允许发出get_service_paths命令！我们检查脚本中是否存在无效命令行。她被发现在那里！关于此设计的中间部分： set ecmd [lindex $line 0]
if { $ecmd != "project" && $ecmd != "device" &&
$ecmd != "cmp" && $ecmd != "sim" && $ecmd != "show_main_window"
&& $ecmd != "hide_main_window" && $ecmd != "get_version"
&& $ecmd != "help" && $ecmd != "convert"
&& $ecmd != "import_assignments_from_maxplus2" } {
set res "Error: Invalid command";
} elseif [catch { set res [eval $line] } result] {
set res "Error: $result";
}
if { $res == "" } {
set res " "
}
事实证明，该脚本仅处理来自终端的少量命令。这实际上是一个非常有用的检查。将来，我们将能够在此位置处理脚本命令。当我们掌握TCL语言时，我们将能够将越来越多的代码带到脚本级别，并且仅从外部程序调用它（显然，这比通过网络驱动所有线路要快）。好吧，那些无法识别的命令仍然直接扔到解释器中。理想情况下，我们将慢慢研究TCL，然后逐步逐步进行。如果可以解决。同时，停止执行脚本（关闭系统控制台），并用以下内容替换指定的部分： set ecmd [lindex $line 0]
if [catch { set res [eval $line] } result] {
set res "Error: $result";
}
if { $res == "" } {
set res " "
}
我们运行脚本来执行，连接，尝试运行我们的参考命令序列：set m_path [lindex [get_service_paths master] 0]
1 /devices/10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#..@1#1-5.4.2.1#192.168.10.146/(link)/JTAG/alt_sld_fab_sldfabric.node_0/phy_0/master_0.master
open_service master $m_path
1 Error: can't read "m_path": no such variable
我们遗忘的变量。一方面，令人恶心。但是另一方面，我们将以编程方式填充行，因此将名称打包到参数中并不是那么麻烦。我们正在尝试提交详细的命令，在该命令中将不使用变量，而是使用变量的值。open_service master /devices/10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#..@1#1-5.4.2.1#192.168.10.146/(link)/JTAG/alt_sld_fab_sldfabric.node_0/phy_0/master_0.master
我们得到了结果1.很棒！继续进行实验！master_write_32 /devices/10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#..@1#1-5.4.2.1#192.168.10.146/(link)/JTAG/alt_sld_fab_sldfabric.node_0/phy_0/master_0.master 0x0 0x01234567
master_write_32 /devices/10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#..@1#1-5.4.2.1#192.168.10.146/(link)/JTAG/alt_sld_fab_sldfabric.node_0/phy_0/master_0.master 0x4 0x89abcdef
master_read_32 /devices/10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#..@1#1-5.4.2.1#192.168.10.146/(link)/JTAG/alt_sld_fab_sldfabric.node_0/phy_0/master_0.master 0x0 0x2
我们得到答案：1 0x01234567 0x89abcdef
1是执行功能的结果。接下来是读取的数据。也就是说，通过网络访问不是理想的，但是存在！在远程计算机上使用tcl_server.tcl进行实验
通常，我们已经可以运行该程序并开始使用处理器系统，但是我们在JTAG设备的速度上增加了网络速度。当然，最好在远程计算机上运行工作程序，以使其在本地计算机上可以正常运行。因此，它将明显更快。就在那时，执行将在最初计划的Redd复合系统的中央处理器上进行。要运行哪个文件？打破一些文档，找出quartus_sh是什么。好。虽然我们不会喜欢脚本，但是，像在Windows中一样，我们将尝试以交互方式发出命令。展望未来，我会说这将很有趣。因此，我们给出以下命令：user@redd:~$ sudo /opt/intelFPGA/18.1/qprogrammer/bin/quartus_sh -s
我们提供提交tcl-lines的方法：
但是我们最喜欢的命令会导致错误：tcl> get_service_paths master
invalid command name "get_service_paths"
事实证明，您需要通过提交两个命令来加载缺少的库：load_package systemconsole
initialize_systemconsole
没错，以下已经熟悉我们的团队甚至在使用库时也会出错：
哦，很长一段时间以来，我一直在寻找原因！我翻遍了所有图书馆，翻遍了搜索引擎上的大量文章，没有这样的团队。但是还有其他。但是它们不起作用。但是至少有。我不小心发现了一个不显眼的文档，并提供了解决方案。事实证明，我们需要Claim_path命令。您好，一次又一次跨平台。这个顺序将引导我们成功：设置m_path [lindex [get_service_paths master] 0]
设置Claim_path [claim_service master $ m_path mylib]
master_write_32 $ Claim_path 0x0 0x01234567
master_write_32 $ Claim_path 0x4 0x89abcdef
master_read_32 $ Claim_path 0x0 0x2
通过Telnet检查
在交互模式下，一切正常，我们通过创建服务器的脚本检查工作。向其中添加缺少的行（加载库的两行）并运行：user @ redd：〜$ sudo /opt/intelFPGA/18.1/qprogrammer/bin/quartus_sh -t tcl_server1.tcl它崩溃。侦听套接字未出现。事实证明，我们需要添加不允许我们退出服务器打开功能的行：
相同的文字：proc _q_setup_server {port} {
global _q_lsock;
if [catch { set _q_lsock [socket -server _q_accept $port] } emsg] {
}
vwait forever
return;
}
我们运行正确的脚本，然后尝试通过Telnet连接到生成的服务器：
我们发出这样的命令（命令以粗体显示，答案以纯文本形式显示，例如在Windows中，我们用以前答案中的短语替换变量）：lindex [get_service_paths master]1 {/ devices /10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#1-5.4.2.1/(link)/JTAG/(110:132 v1＃0）/ phy_0 / master}Claim_service master {/ devices /10CL006(Y|Z)|10CL010(Y|Z)|..@1#1-5.4.2.1/(link)/JTAG/(110:132 v1＃0）/ phy_0 / master} mylib1 /通道/ remote1 / mylib / master_1master_write_32 /通道/ remote1 / mylib / master_1 0x0 0x012345671master_write_32 / channels / remote1 / mylib / master_1 0x4 0x89abcdef1master_read_32 / channel / remote1 / mylib / master_1 0x0 0x21 0x01234567 0x89abcdef一切正常！然后林务员来到了，分散了所有人……还是不是所有人？
在撰写本文时，我设法找到了一种有趣的技术，不需要编写可通过网络进行访问的脚本。 C具有popen函数（在Windows中为_popen）。它允许您通过捕获控制台程序的输入或输出流来打开其子进程。结果，在Windows上，您可以使用以下参数打开系统控制台：C：\ intelFPGA_lite \ 17.1 \ quartus \ sopc_builder \ bin \ system-console.exe --disable_readline –cli而且您可以在没有任何网络的情况下发出命令。但是麻烦在于我没有找到如何同时发送命令和接收答案的方法。_popen函数的参数只能是r或w但不是两者都一次。有一种特定于Windows的技术，但它远非跨平台的。就像在Quartusel上的文章中一样，可以将脚本作为系统控制台程序的参数提交，并以流的形式获取答案，但每次启动都不会很快...在Linux中，初始化系统控制台的功能也很慢，因此最好执行一次。 Google似乎说过，在Linux中popen函数具有参数“ r +”，它打开了双向通道。然后，我们可以打开quartus_sh并与之通信，但是我在Linux上不是很坚强，并且Google在没有解决方案的论坛上找到了链接，但对于是否在所有程序集中都存在争议，进行了激烈的辩论。因此，我今天不会携带该程序。Telnet功能的实现可能是不必要的，但是我不知道如何制作一个理想的程序来拦截两个流。如果有人在评论中提供现成的解决方案，我将不胜感激。首先-在Debian下，以免通过网络驱动大量数据流。同时，我们将自己局限于一个可行的概念。结论
我们熟悉基于Nios II开发的不直接包含处理器核心的处理器系统的方法。这样的系统不能被推荐为通用的，因为它们的速度还远远不够，但是在某些情况下，控制核心的速度并不是重要的因素。但是，在此类系统中实现内部RAM FPGA节省的成本就显得尤为重要。对于他们来说，推荐使用所描述的技术。对此类系统进行编程的经典方法是TCL脚本，但是在Redd复杂概念的框架内，本文开发并描述了C ++编程方法。可以从此处下载Quartus 17.1 Lite发行套件的源tcl_server.tcl脚本。编辑后获得的版本-在这里。FPGA的示例项目可以在这里获得。