doc/README.dk1c20_std32

   1
   2 TODO:   specify IDE i/f
   3         specify ASMI i/f
   4         specify OCI
   5
   6
   7 ===============================================================================
   8         C P U ,   M E M O R Y ,   I N / O U T   C O M P O N E N T S
   9 ===============================================================================
  10 see also [1]-[6]
  11
  12 CPU:    "standard_32"
  13         32 bit NIOS for 50 MHz
  14         256 Byte for register file (15 levels)
  15         4 KByte instruction cache (2 bytes in each cache line)
  16         4 KByte data cache (4 bytes in each cache line)
  17         2 KByte On Chip ROM with GERMS boot monitor
  18         no On Chip RAM
  19         MSTEP multiplier
  20         no Debug Core
  21         On Chip Instrumentation (OCI) enabled
  22
  23         U-Boot CFG:     CONFIG_SYS_NIOS_CPU_CLK      = 50000000
  24                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_ICACHE           = 4096
  25                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_DCACHE           = 4096
  26                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_REG_NUMS         = 256
  27                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_MUL      = 0
  28                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_MSTEP            = 1
  29                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_DBG_CORE         = 0
  30
  31 OCI:    (TODO)
  32
  33 IRQ:     Nr.  | used by
  34         ------+--------------------------------------------------------
  35          16   | TIMER0    |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TIMER0_IRQ = 16
  36          25   | UART0     |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_UART0_IRQ  = 25
  37          30   | LAN91C111 |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_LAN0_IRQ   = 30
  38          35   | PIO5      |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO5_IRQ   = 35
  39          40   | PIO0      |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO0_IRQ   = 40
  40          45   | ASMI      |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_ASMI0_IRQ  = 45
  41          50   | TIMER1    |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TIMER1_IRQ = 50
  42
  43 MEMORY:  8 MByte Flash
  44          1 MByte SRAM
  45         16 MByte SDRAM
  46
  47 ASMI:   (TODO) <-- ASMI part is 4M bits
  48
  49 Timer:  TIMER0: high priority programmable timer (IRQ16)
  50         TIMER1: low priority fixed timer for 10 ms @ 50 MHz (IRQ50)
  51
  52         U-Boot CFG:     CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TICK_TIMER       = 1
  53                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_USER_TIMER       = 0
  54
  55 PIO:     Nr.  | description
  56         ------+--------------------------------------------------------
  57          PIO0 | BUTTON:     4 inputs for user push buttons (IRQ40)
  58          PIO1 | LCD:       11 in/outputs for ASCII LCD
  59          PIO2 | LED:        8 outputs for user LEDs
  60          PIO3 | SEVENSEG:  16 outputs for user seven segment display
  61          PIO4 | RECONF:     1 in/output for . . . . . . . . . . . .
  62          PIO5 | CFPRESENT:  1 input for CF present event (IRQ35)
  63          PIO6 | CFPOWER:    1 output to controll CF power supply
  64          PIO7 | CFATASEL:   1 output to controll CF ATA card select
  65
  66         U-Boot CFG:     CONFIG_SYS_NIOS_CPU_BUTTON_PIO       = 0
  67                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_LCD_PIO          = 1
  68                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_LED_PIO          = 2
  69                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SEVENSEG_PIO    = 3
  70                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_RECONF_PIO       = 4
  71                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_CFPRESENT_PIO   = 5
  72                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_CFPOWER_PIO     = 6
  73                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_CFATASEL_PIO    = 7
  74
  75 UART:   UART0: fixed baudrate of 115200, fixed protocol 8N1,
  76                without handshake RTS/CTS (IRQ25)
  77
  78 LAN:    SMsC LAN91C111 with:
  79           - offset 0x300 (LAN91C111_REGISTERS_OFFSET)
  80           - data bus width 32 bit (LAN91C111_DATA_BUS_WIDTH)
  81
  82 IDE:    (TODO)
  83
  84
  85 ===============================================================================
  86         M E M O R Y   M A P
  87 ===============================================================================
  88
  89 - - - - - - - - - - -  external memory 2  - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
  90
  91   0x02000000 ---32-----------16|15------------0-
  92                |               :               | \
  93                |               :               | |
  94   SDRAM        |               :               |  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SDRAM_SIZE
  95                |               :               | |   = 0x01000000
  96                |               :               | /
  97   0x01000000 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SDRAM_BASE
  98                |                               |
  99                :              gap              :
 100                :                               :
 101
 102 - - - - - - - - - - -     on chip i/o     - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 103
 104                :                               :
 105                :              gap              :
 106                |                               |
 107   0x________ ---32-----------16|15------------0-
 108                |               |               | \
 109                :  (real size   :               : |
 110   ASMI i/f     :   and content :               :  > 0x________
 111   [5]          :   unknown)    :               : |
 112                |               |               | /
 113   0x00920b00 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_ASMI0
 114                |                               |
 115                :              gap              :
 116                |                               |
 117   0x00920a80 ---32-----------16|15------------0-
 118                |               |               | \
 119                :  (real size   :               : |
 120   IDE i/f      :   and content :               :  > 0x00000080
 121   [6]          :   unknown)    :               : |
 122                |               |               | /
 123   0x00920a00 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_IDE0
 124                |                     (unused)  | \
 125         + 0x1c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 126                |                     (unused)  | |
 127         + 0x18 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 128                |                     (unused)  | |
 129         + 0x14 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 130   TIMER1       |                     (unused)  | |
 131   [3]   + 0x10 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000020
 132                |                     (unused)  | |
 133         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 134                |                     (unused)  | |
 135         + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 136                |  control (1 bit)        (rw)  | |
 137         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 138                |  status (2 bit)         (rw)  | /
 139   0x009209e0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TIMER1
 140                |                     (unused)  | \
 141         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 142   PIO7         |                     (unused)  | |
 143   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 144                |                     (unused)  | |
 145         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 146                |  data (1 bit)           (wo)  | /
 147   0x009209d0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO7
 148                |                     (unused)  | \
 149         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 150   PIO6         |                     (unused)  | |
 151   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 152                |                     (unused)  | |
 153         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 154                |  data (1 bit)           (wo)  | /
 155   0x009209c0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO6
 156                |  edgecapture (1 bit)    (rw)  | \
 157         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 158   PIO5         |  interruptmask (1 bit)  (rw)  | |
 159   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 160                |                     (unused)  | |
 161         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 162                |  data (1 bit)           (ro)  | /
 163   0x009209b0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO5
 164                |                     (unused)  | \
 165         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 166   PIO4         |                     (unused)  | |
 167   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 168                |  direction (1 bit)      (rw)  | |
 169         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 170                |  data (1 bit)           (rw)  | /
 171   0x009209a0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO4
 172                |                     (unused)  | \
 173         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 174   PIO3         |                     (unused)  | |
 175   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 176                |                     (unused)  | |
 177         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 178                |  data (16 bit)          (wo)  | /
 179   0x00920990 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO3
 180                |                     (unused)  | \
 181         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 182   PIO2         |                     (unused)  | |
 183   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 184                |                     (unused)  | |
 185         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 186                |  data (8 bit)           (wo)  | /
 187   0x00920980 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO2
 188                |                     (unused)  | \
 189         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 190   PIO1         |                     (unused)  | |
 191   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 192                |  direction (11 bit)     (rw)  | |
 193         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 194                |  data (11 bit)          (rw)  | /
 195   0x00920970 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO1
 196                |  edgecapture (4 bit)    (rw)  | \
 197         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 198   PIO0         |  interruptmask (4 bit)  (rw)  | |
 199   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 200                |                     (unused)  | |
 201         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 202                |  data (4 bit)           (ro)  | /
 203   0x00920960 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO0
 204                |                     (unused)  | \
 205         + 0x1c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 206                |                     (unused)  | |
 207         + 0x18 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 208                |  snaph (16 bit)         (rw)  | |
 209         + 0x14 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 210   TIMER0       |  snapl (16 bit)         (rw)  | |
 211   [3]   + 0x10 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000020
 212                |  periodh (16 bit)       (rw)  | |
 213         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 214                |  periodl (16 bit)       (rw)  | |
 215         + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 216                |  control (4 bit)        (rw)  | |
 217         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 218                |  status (2 bit)         (rw)  | /
 219   0x00920940 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TIMER0
 220                |                               | \
 221                :              gap              :  > (space for UART1)
 222                |                               | /
 223   0x00920920 ---32-----------16|15------------0-
 224                |                     (unused)  | \
 225         + 0x1c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 226                |                     (unused)  | |
 227         + 0x18 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 228                |                     (unused)  | |
 229         + 0x14 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 230   UART0        |                     (unused)  |  > 0x00000020
 231   [2]   + 0x10 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 232                |  control (10 bit)       (rw)  | |
 233         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 234                |  status (10 bit)        (rw)  | |
 235         + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 236                |  txdata (8 bit)         (wo)  | |
 237         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 238                |  rxdata (8 bit)         (ro)  | /
 239   0x00920900 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_UART0
 240
 241 - - - - - - - - - - -  on chip debugging  - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 242
 243   0x00920900 -----------------------------------
 244                |                               | \
 245                :  (real size                   : |
 246   OCI Debug    :   and content                 :  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_OCI_SIZE
 247                :   unknown)                    : |   = 0x00000100
 248                |                               | /
 249   0x00920800 -----------------------------------    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_OCI_BASE
 250
 251 - - - - - - - - - - -   on chip memory    - - - - - - - - - - -
 252
 253   0x00920800 ---32-----------16|15------------0-
 254                |               :               | \
 255                |               :               | |
 256   GERMS        |               :               |  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_ROM_SIZE
 257                |               :               | |   = 0x00000800
 258                |               :               | /
 259   0x00920000   |- - - - - - - - - - - - - - - -+- - CONFIG_SYS_NIOS_CPU_RST_VECT
 260   0x00920000 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_ROM_BASE
 261
 262 - - - - - - - - - - -    external i/o     - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 263
 264   0x00920000 ---32-----------16|15------------0-
 265                |              gap              | \
 266   0x00910310 --+-------------------------------| |
 267                |                               | |
 268                |  register bank (size = 0x10)  | |
 269                | +--------.---.---.---         | |
 270                | | bank 0 \ 1 \ 2 \ 3 \        | |
 271                | |---------------------------+ | |
 272   LAN91C111    | | BANK        | RESERVED    | | |
 273                | |- - - - - - -|- - - - - - -| |  > na_lan91c111_size
 274                | | RPCR        | MIR         | | |   = 0x00010000
 275                | |- - - - - - -|- - - - - - -| | |
 276                | | COUNTER     | RCR         | | |
 277                | |- - - - - - -|- - - - - - -| | |
 278                | | EPH STATUS  | TCR         | | |
 279                | +---------------------------+ | |
 280   0x00910300 --+--LAN91C111_REGISTERS_OFFSET---| |
 281                |              gap              | /
 282   0x00910000 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_LAN0_BASE
 283                |                               |
 284                :              gap              :
 285                :                               :
 286
 287 - - - - - - - - - - -  external memory 1  - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 288
 289                :                               :
 290                :              gap              :
 291                |                               |
 292   0x00900000 ---32-----------16|15------------0-
 293   0x00900000 --+32-----------16|15------------0+
 294                |               :               | \ \
 295                |               :               | | |
 296                |               :               | |  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_VEC_SIZE
 297                |               :               | | |   = 0x00000100
 298                |               :               | | /
 299   0x008fff00   |- - - - - - - -:- - - - - - - -+-|- CONFIG_SYS_NIOS_CPU_VEC_BASE
 300   0x008fff00   |- - - - - - - -:- - - - - - - -+-|- CONFIG_SYS_NIOS_CPU_STACK
 301                |               :               | | \
 302                |               :               | | |
 303                |               :               | |  > stack area
 304                |               :               | | |
 305                |               :               | | V
 306                |               :               | |
 307   SRAM         |               :               |  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SRAM_SIZE
 308                |               :               | |   = 0x00100000
 309                |               :               | /
 310   0x00800000 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SRAM_BASE
 311   0x00800000 ---8-------------4|3-------------0-
 312                |  sector 127                   | \
 313     + 0x7f0000 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 314                |               :               | |
 315   Flash        |-   -   -   -  :  -   -   -   -|  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_FLASH_SIZE
 316                |  sector 1     :               | |   = 0x00800000
 317     + 0x010000 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 318                |  sector 0 (size = 0x10000)    | /
 319   0x00000000 ---8-------------4|3-------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_FLASH_BASE
 320
 321
 322 ===============================================================================
 323         F L A S H   M E M O R Y   A L L O C A T I O N
 324 ===============================================================================
 325
 326   0x00800000 ---8-------------4|3-------------0-
 327                |               :               | \
 328   SAFE         |               :               |  > 1 MByte
 329   FPGA conf.   |               :               | /    (NOT usable by software)
 330   0x00700000 --+- - - - - - - -:- - - - - - - -+-
 331                |               :               | \
 332   USER         |               :               |  > 1 MByte
 333   FPGA conf.   |               :               | /    (NOT usable by software)
 334   0x00600000 --+- - - - - - - -:- - - - - - - -+-
 335                |               :               | \
 336                |               :               | |
 337   WEB pages    |               :               |  > 2 MByte
 338                |               :               | |    (provisory usable)
 339                |               :               | /
 340   0x00400000 --+- - - - - - - -:- - - - - - - -+-
 341                |               :               | \
 342                |               :               | |
 343                |               :               | |
 344                |               :               |  > 4 MByte free for use
 345                |               :               | |
 346   0x00040000 --+- - - - - - - -:- - - - - - - -+-|- u-boot _start()
 347                |               :               | /
 348   0x00000000   |- - - - - - - -:- - - - - - - -+- - u-boot environment
 349   0x00000000 ---8-------------4|3-------------0-
 350
 351
 352 ===============================================================================
 353         R E F E R E N C E S
 354 ===============================================================================
 355 [1]     http://www.altera.com/literature/manual/mnl_nios_board_cyclone_1c20.pdf
 356 [2]     http://www.altera.com/literature/ds/ds_nios_uart.pdf
 357 [3]     http://www.altera.com/literature/ds/ds_nios_timer.pdf
 358 [4]     http://www.altera.com/literature/ds/ds_nios_pio.pdf
 359 [5]     http://www.altera.com/literature/ds/ds_nios_asmi.pdf
 360         http://www.altera.com/literature/wp/wp_epcs_cyc.pdf
 361 [6]     http://www.opencores.org/projects/ata/
 362         http://www.t13.org/index.html
 363
 364
 365 ===============================================================================
 366 Stephan Linz <linz@li-pro.net>