PIO核是具有Avalon总线接口的并行输入/输出（parallel input/output，即PIO）核，在Avalon存储器映射（ Avalon Memory-Mapped，即 Avalon-MM）从端口和通用I/O端口之间提供了一个存储器映射接口，I/O端口既可以连接到片上用户逻辑，也可以连接到连接外设到FPGA的IO引脚。PIO核是SOPC Builder内部集成的模块，易于集成到由SOPC Builder
创建的任何系统中。
二、功能描述
每个PIO核可以提供最多32个I/O端口。像微处理器这样的智能主机通过读/写寄存器映射的Avalon-M M接口控制PIO端口。在主机控制下，PIO核捕获输入端口的数据，并驱动数据到输出端口。当PIO端口直接与I/O引脚相连时，主机通过写PIO核中的控制寄存器对I/O引脚进行三态控制。
三、寄存器描述与中断
Avalon-MM的主外设（例如CPU）通过4个32位寄存器控制并与PIO通信，表1-1假设PIO核的I/O端口被配置为n位宽度，
Ø 数据寄存器
读从Data（数据）寄存器返回的呈现在输入端口的值。如果PIO核硬件被配置为output-only（只输出）模式，读Data寄存器将返回一个未定义的值。
写Data寄存器将存储值到寄存器中以驱动输出端口。如果PIO核硬件被配置为input-only（只输入）模式，写Data寄存器无影响。如果PIO核硬件被配置为双向模式，则仅当在 Direction（方向）寄存器中相应的位被置1（输出）时，被寄存的值才会出现在输出端口上。
Ø 方向寄存器
Direction（方向）寄存器控制每个PIO端口的数据方向，假定端口是双向的，当位n在方向寄存器中被置1时，端口n在Dat寄存器的相应位驱动输出值。
仅当PIO核硬件被配置为双向模式时，Direction寄存器才存在。模式（输入、输出或双向）在系统创建时指定，并且在运行时不能修改。在输入或输出模式中，Direction寄存器不存在，在这种情况下，读Direction返回一个未定义的值，写Direction无影响。
在复位后，方向寄存器的所有位都是0，所以所有双向I/O端口都被配置为输入。如果那些PIO端口被连接到FPGA器件的引脚，则这些引脚保持高阻状态。在双向模式，为了改变PIO端口的方向，要重新编程Direction寄存器。
Ø 中断屏蔽寄存器
设置Interruptmask（中断屏蔽）寄存器中的位为1允许相应PIO输入端口中断。中断行为取决于PIO核的硬件配置。详见“中断行为”。
Interruptmask寄存器仅当硬件被配置为能产生IRQ时才存在。如果PIO核不能产生IRQ，读Interruptmask返回一个未定义的值，写Interruptmask无影响。
在复位后，所有Interruptmask寄存器的位都是0，所以所有的PIO端口中断都被禁用。
Ø 边沿捕获寄存器
如果Edgecapture（边沿捕获）寄存器中的位n被设置位1，在输入端口n上的边沿将会被探测到。Avalon-MM主外设能够读Edgecapture寄存器以确定是否有一个边沿出现在任何PIO输入端口。写任何值到Edgecapture将清除寄存器中的所有位。
要探测的边沿的类型在系统创建时就已经选定在硬件中。Edgecapture寄存器只能在硬件被配置位捕获边沿时存在。如果PIO核没有被配置成捕获边沿，读Edgecapture将返回一个未定义的值，写Edgecapture无影响。
Ø 输出置位和输出清零寄存器
可以使用输出置位和输出清零（Outset和Outclear）寄存器置1或清0指定的输出端口的位。例如，要设置输出端口的第六位，可以写0x40（0100 0000）到outset寄存器。写0x08（0000 1000）到Outclear寄存器可清0输出端口的第3位。
这两个寄存器只有在选择Enable individual bit set/clearoutput register寄存器为开启时才可用。
Ø中断行为
PIO核输出一个能够连接到任意在系统中的主外设的单个IRQ信号。主外设既能够读Data寄存器，也能够用Edgecapture寄存器来确定哪一个输入端口引发出了中断。
当硬件被配置为电平敏感中断时，当Data和Interruptmask寄存器中相应的位是1时，IRQ被确定。当硬件被配置为边沿敏感中断时，当Edgecapture和Interruptmask寄存器中相应的位是1时，IRQ被确定。IRQ保持确定直到禁用Interruptmask中相应的位或者写Edgecapture相应的位以明确地确认为止。
四、输入输出
PIO核的I/O端口既可以连接片上逻辑，也可以连接片外逻辑，PIO核可以配置为输入、输出或双向。若用来控制双向I/O引脚，则PIO核提供具有三态控制的双向模式。
读和写数据寄存器的硬件逻辑是独立的。读数据寄存器返回当前输入端口的值；写数据寄存器影响驱动输出端口的值。由于这些端口是独立的，因此读数据寄存器并不返回上次写入的数据。
对于Nios II处理器的用户，Altera提供了定义PIO核寄存器的HAL系统库头文件。与PIO核相关的软件文件是altera_avalon_pio_regs.h（在安装路径里可以找到），该文件定义了PIO
核的寄存器映射，提供符号常量来访问底层硬件，应用程序开发者不要修改这些文件。
五、程序实例
1、使用库函数
//-----------------Include files-------------------------//
#include "system.h"
#include "altera_avalon_pio_regs.h"
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
//-----------------Function------------------------------//
int main (void)
{
while (1)
{
IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_LED_BASE, 1);//led 亮
usleep(500000);
IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_LED_BASE, 0);//led 灭
usleep(500000);
}
}
2、使用寄存器驱动LED灯
#include"system.h"
//----------------- Typedef------------------------------//
typedef struct
{
volatile unsigned long int DATA;
volatile unsigned long int DIRECTION;
volatile unsigned long int INTERRUPT_MASK;
volatile unsigned long int EDGE_CAPTURE;
volatile unsigned long int OUTSET;
volatile unsigned long int OUTCLEAR;
}PIO_T;
#define LED ((PIO_T *)(PIO_LED_BASE|1<<31))
int main()
{
while(1)
{
LED->DATA = 1;
usleep(500000);
LED->DATA = 0;
usleep(500000);
}
return 0;
}
（PIO_LED_BASE | 1 << 31）”是将PIO基地址的最高位置1（因为Nios内核选用f（快速）型，这时需要将最高位置1来旁路掉缓存，从而直接与外设通讯），并通过”(PIO_T*)“将其强制转换为一个PIO_T指针，再用宏定义让标示符LED代替PIO_T指针，接下来直接使用“LED->DATA=1”语句使LED亮，用“LED->DATA=0”语句使其灭。
楼主
标题置顶
标题高亮
