6.3.2 调试/运行程序
进行完调试和运行环境的设置之后，调试和运行程序只要点击Run菜单，然后选择Run As/Debug As，再选择相应的运行/调试环境，如Nios II Haredware。控制台会显示调试和运行程序的信息。 6.3.3 下载程序到Flash
用户可以将软件文件、FPGA配置文件和数据文件存储到flash存储器中。对flash存储器编程能够使硬件在启动的时从flash装载软件和 FPGA的配置。用户可以使用Nios II IDE flash programmer编程连接到FPGA的flash存储器。 用户好似用flash programmer配置来管理flash存储器的编程。flash
programmer 配置是影响特定的目标硬件的flash编程进程的一组设置。用户可以创建多个flash programmer配置，每一个具有自己的编程参数。如果用户在多个目标板上开发项目时很有帮助。用户也可以建立一个flash programmer配置来编程文件的组合，允许用户一次操作编程两或三个文件。 1. 打开flash programmer，创建flash programmer配置
在Tools菜单中，点击Flash Programmer....，出现Flash Programmer 对话窗口。
在配置列表中右键单击Flash Programmer，然后在弹出菜单中单击New，一个新的flash programmer 配置出现。
在Name框中为该配置输入一个唯一的、有意义的名字。
2. 指定要编程到flash存储器的文件
在配置列表中，单击一个flash programmer 配置。 点击Main页。
如果要将可执行文件编程到flash存储器，采用如下的步骤： 选中Program software project into flash memory。
在Project 框中指定工程。flash programmer会自动找到用户工程的Nios II ELF Executable和目标硬件。
如果用户不是将可执行文件编程到flash存储器，采取如下的步骤： 选中Program software into flash memory.
删除Project框中的内容。
不选择Program software into flash memory。SOPC Builder System 框可用. 在SOPC Builder System框中指定目标硬件文件。
如果要将FPGA配置编程到flash存储器，采取如下的步骤：
选中Program FPGA configuration data into hardware-image region of flash memory.
在FPGA configuration (.sof)框中指定数据文件. 在Hardware Image 列表中选择FPGA 配置位置。 在Memory列表中，选择flash存储器设备。
在Offset框中，键入flash存储器设备中的配置文件起始位置的偏移量。 如果用户要将数据文件编程到flash存储器，采用如下的步骤： 选中Program a file into flash memory。 在File框指定要编程到flash的文件。 在Memory列表中，选择flash存储器设备。
在Offset框中，输入数据文件的在flash存储器设备中起始位置的偏移量。
指定编程的线缆和目标flash存储器设备
在配置列表中，单击一个flash programmer配置。 单击Target Connection页。
在JTAG cable列表中，选择连接到目标板的JTAG cable。如果用户只有一条电缆，automatic 的设置会自动地确定用户的下载线。如果用户的下载线没有出现在列表中，确认是否正确地安装和连接，然后点击Refresh 将其添加到列表中。 在JTAG device列表中，选择要编程的Nios II 系统。如果用户只有更一个连接到JTAG Cable的Nios II 系统，automatic 的设置自动确定用户的系统。如果用户的Nios II系统没有显示在列表中，确认硬件是否正确地安装和连接， 然后点击Refresh将其添加到列表中。 编程目标板上的flash存储器
在配置列表中，点击一个flash programmer配置。Main和Target Connection页上的设置必须是合法的。 点击右下角的Program Flash开始对flash编程。flash的编程过程需要几分钟，具体的时间取决于下载的数据的大小。 如果用户的工程不是最新的， 在将工程编程到flash存储器之前， Nios II IDE 会自动地编译用户的工程。用户也可以关闭自动编译，在Window 菜单，点击Preferences, 然后展开Run/Debug，点击 Launching，然后去掉Build (if required) before launching的选项。
如果需要的话，flash programmer自动地在编程数据之前添加上boot-loader代码。
第4节 硬件抽象层库（HAL）
6.4.1 HAL 简介
HAL是轻量级（lightweight）的运行环境，提供了简单的设备驱动程序接口，应用程序 使用设备驱动程序接口同底层硬件之间进行通信。HAL应用程序接口(application program interface——API) 同ANSI C 标准库结合在一起。HAL API使得用户可以使用熟悉的C语言的库函数来访问硬件设备或文件，如printf()、fopen()、fwrite()等函数。
HAL作为Nios II处理器系统的设备驱动程序软件包， 为系统中的外设提供了相匹配的接口。SOPC Builder和Nios II 软件开发工具之间的紧密集成，使得特定硬件系统的HAL可以自动产生。当SOPC Builder产生了硬件系统，Nios II IDE或者Nios II 软件生成工具可以生成和硬件配置相匹配的定制的HAL系统库或者板支持包 (BSP)。如果在底层硬件上做了改动，则HAL设备驱动配置会自动地更新，避免了底层硬件的改动产生Bug的可能。
HAL设备驱动抽象使得应用程序和驱动程序之间很明显地区分开来。 驱动抽象促进了应用程序代码的可重用性，应用程序和底层硬件的通信依靠统一的接口函数，底层硬件的改动对应用程序的代码没有影响。而且，HAL标准使得和 已有外设相匹配的新外设的驱动程序编写起来更加简单。
在用户使用Nios II IDE创建新工程的时候，也同时创建了HAL系统库。用户不必创建或 拷贝HAL文件， 也不必编辑任何HAL的源代码。 Nios II IDE会为用户产生和管理HAL系统库。 HAL是基于一个特定的SOPC Builder系统。 SOPC Builder系统即是Nios II 处理器核和外设与 存储器集成在一起的系统(由 SOPC Builder)。在新建工程的时候，用户必须选择相应的硬件系统，见图6-5。
6.4.2 HAL 体系结构
HAL提供下面的服务：
? ? ? ? ?
同newlib ANSI C 标准库集成——提供用户熟悉的C标准库函数。 驱动程序——提供对系统中每个设备的访问。
HAL API——为HAL的服务提供了一个统一的、 标准的接口， 如设备访问、 中断处理等。
系统初始化——在main()执行之前，执行处理器和运行环境的初始化的任务。
设备初始化——在main()执行之前，例化和初始化系统中的每个设备。
图 6-22 显示了基于 HAL 系统的分层结构，从硬件层到用户程序，可以看到 HAL 将硬件层和应用程序层联系起来。
应用程序和驱动程序
嵌入式系统的软件开发分为两部分：应用程序开发和设备驱动程序的开发。应用程序开 发占有更大的比重，包括系统的main() 函数和其它的子程序。应用程序同系统硬件资源的 通信是通过C标准库函数或者HAL API。驱动程序是提供给应用程序开发人员开发应用程序之用的，驱动程序通过底层的硬件访问宏直接和硬件通信。 通用设备模型
HAL为嵌入式系统中的外设种类提供了通用设备模型。 如timers、 Ethernet MAC/PHY 芯 片、 字符型I/O外设。通用设备模型是HAL强大功能的核心。通用设备模型使得用户可以使 用统一的API来编写程序，不用考虑底层的硬件。 通用设备模型的种类：HAL 为下面种类的设备提供模型：
字符型设备 （Character-mode device） ——串行发送和/或接收字符的硬件外设， 如UART。
? 定时器设备（Timer devices）——能够对时钟脉冲计数，并且能够产生周期性的中断请 求的外设。
? 文件子系统（File subsystems）——提供访问存储在物理设备中的文件的一种机制。取 决于内部的实现，文件子系统驱动程序可以直接访问底层的设备，或者使用一个单独的 设备驱动程序。例如，用户可以使用Flash存储设备的HAL API来编写一个Flash的文件子系统来访问Flash。
? ?
以太网设备（Ethernet devices）——对网络协议栈（如Altera的Nios II版本的TCP/IP协议栈）提供以太网连接的访问。
DMA设备（DMA devices）——执行数据源、宿之间大批量数据传输的外