doc/README.dk1s40_std32

   1
   2 TODO:   specify IDE i/f
   3         specify OCI
   4
   5
   6 ===============================================================================
   7         C P U ,   M E M O R Y ,   I N / O U T   C O M P O N E N T S
   8 ===============================================================================
   9 see also [1]-[5]
  10
  11 CPU:    "standard_32"
  12         32 bit NIOS for 50 MHz
  13         256 Byte for register file (15 levels)
  14         4 KByte instruction cache (4 bytes in each cache line)
  15         4 KByte data cache (4 bytes in each cache line)
  16         2 KByte On Chip ROM with GERMS boot monitor
  17         64 KByte On Chip RAM
  18         MSTEP multiplier
  19         no Debug Core
  20         On Chip Instrumentation (OCI) enabled
  21
  22         U-Boot CFG:     CONFIG_SYS_NIOS_CPU_CLK      = 50000000
  23                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_ICACHE           = 4096
  24                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_DCACHE           = 4096
  25                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_REG_NUMS         = 256
  26                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_MUL      = 0
  27                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_MSTEP            = 1
  28                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_DBG_CORE         = 0
  29
  30 OCI:    (TODO)
  31
  32 IRQ:     Nr.  | used by
  33         ------+--------------------------------------------------------
  34          16   | TIMER0    |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TIMER0_IRQ = 16
  35          25   | UART0     |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_UART0_IRQ  = 25
  36          30   | LAN91C111 |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_LAN0_IRQ   = 30
  37          35   | PIO5      |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO5_IRQ   = 35
  38          40   | PIO0      |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO0_IRQ   = 40
  39          50   | TIMER1    |  CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TIMER1_IRQ = 50
  40
  41 MEMORY:  8 MByte Flash
  42          1 MByte SRAM
  43         16 MByte SDRAM
  44
  45 Timer:  TIMER0: high priority programmable timer (IRQ16)
  46         TIMER1: low priority fixed timer for 10 ms @ 50 MHz (IRQ50)
  47
  48         U-Boot CFG:     CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TICK_TIMER       = 1
  49                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_USER_TIMER       = 0
  50
  51 PIO:     Nr.  | description
  52         ------+--------------------------------------------------------
  53          PIO0 | BUTTON:     4 inputs for user push buttons (IRQ40)
  54          PIO1 | LCD:       11 in/outputs for ASCII LCD
  55          PIO2 | LED:        8 outputs for user LEDs
  56          PIO3 | SEVENSEG:  16 outputs for user seven segment display
  57          PIO4 | RECONF:     1 in/output for . . . . . . . . . . . .
  58          PIO5 | CFPRESENT:  1 input for CF present event (IRQ35)
  59          PIO6 | CFPOWER:    1 output to controll CF power supply
  60          PIO7 | CFATASEL:   1 output to controll CF ATA card select
  61
  62         U-Boot CFG:     CONFIG_SYS_NIOS_CPU_BUTTON_PIO       = 0
  63                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_LCD_PIO          = 1
  64                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_LED_PIO          = 2
  65                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SEVENSEG_PIO    = 3
  66                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_RECONF_PIO       = 4
  67                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_CFPRESENT_PIO   = 5
  68                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_CFPOWER_PIO     = 6
  69                         CONFIG_SYS_NIOS_CPU_CFATASEL_PIO    = 7
  70
  71 UART:   UART0: fixed baudrate of 115200, fixed protocol 8N1,
  72                without handshake RTS/CTS (IRQ25)
  73
  74 LAN:    SMsC LAN91C111 with:
  75           - offset 0x300 (LAN91C111_REGISTERS_OFFSET)
  76           - data bus width 32 bit (LAN91C111_DATA_BUS_WIDTH)
  77
  78 IDE:    (TODO)
  79
  80
  81 ===============================================================================
  82         M E M O R Y   M A P
  83 ===============================================================================
  84
  85 - - - - - - - - - - -  external memory 2  - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
  86
  87   0x02000000 ---32-----------16|15------------0-
  88                |               :               | \
  89                |               :               | |
  90   SDRAM        |               :               |  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SRAM_SIZE
  91                |               :               | |   = 0x01000000
  92                |               :               | /
  93   0x01000000 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SRAM_BASE
  94                |                               |
  95                :              gap              :
  96                :                               :
  97
  98 - - - - - - - - - - -     on chip i/o     - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
  99
 100                :                               :
 101                :              gap              :
 102                |                               |
 103   0x00920a80 ---32-----------16|15------------0-
 104                |               |               | \
 105                :  (real size   :               : |
 106   IDE i/f      :   and content :               :  > 0x00000080
 107   [5]          :   unknown)    :               : |
 108                |               |               | /
 109   0x00920a00 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_IDE0
 110                |                     (unused)  | \
 111         + 0x1c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 112                |                     (unused)  | |
 113         + 0x18 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 114                |                     (unused)  | |
 115         + 0x14 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 116   TIMER1       |                     (unused)  | |
 117   [3]   + 0x10 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000020
 118                |                     (unused)  | |
 119         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 120                |                     (unused)  | |
 121         + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 122                |  control (1 bit)        (rw)  | |
 123         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 124                |  status (2 bit)         (rw)  | /
 125   0x009209e0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TIMER1
 126                |                     (unused)  | \
 127         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 128   PIO7         |                     (unused)  | |
 129   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 130                |                     (unused)  | |
 131         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 132                |  data (1 bit)           (wo)  | /
 133   0x009209d0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO7
 134                |                     (unused)  | \
 135         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 136   PIO6         |                     (unused)  | |
 137   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 138                |                     (unused)  | |
 139         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 140                |  data (1 bit)           (wo)  | /
 141   0x009209c0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO6
 142                |  edgecapture (1 bit)    (rw)  | \
 143         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 144   PIO5         |  interruptmask (1 bit)  (rw)  | |
 145   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 146                |                     (unused)  | |
 147         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 148                |  data (1 bit)           (ro)  | /
 149   0x009209b0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO5
 150                |                     (unused)  | \
 151         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 152   PIO4         |                     (unused)  | |
 153   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 154                |  direction (1 bit)      (rw)  | |
 155         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 156                |  data (1 bit)           (rw)  | /
 157   0x009209a0 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO4
 158                |                     (unused)  | \
 159         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 160   PIO3         |                     (unused)  | |
 161   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 162                |                     (unused)  | |
 163         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 164                |  data (16 bit)          (wo)  | /
 165   0x00920990 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO3
 166                |                     (unused)  | \
 167         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 168   PIO2         |                     (unused)  | |
 169   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 170                |                     (unused)  | |
 171         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 172                |  data (8 bit)           (wo)  | /
 173   0x00920980 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO2
 174                |                     (unused)  | \
 175         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 176   PIO1         |                     (unused)  | |
 177   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 178                |  direction (11 bit)     (rw)  | |
 179         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 180                |  data (11 bit)          (rw)  | /
 181   0x00920970 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO1
 182                |  edgecapture (4 bit)    (rw)  | \
 183         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 184   PIO0         |  interruptmask (4 bit)  (rw)  | |
 185   [4]   + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000010
 186                |                     (unused)  | |
 187         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 188                |  data (4 bit)           (ro)  | /
 189   0x00920960 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_PIO0
 190                |                     (unused)  | \
 191         + 0x1c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 192                |                     (unused)  | |
 193         + 0x18 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 194                |  snaph (16 bit)         (rw)  | |
 195         + 0x14 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 196   TIMER0       |  snapl (16 bit)         (rw)  | |
 197   [3]   + 0x10 |- - - - - - - - - - - - - - - -|  > 0x00000020
 198                |  periodh (16 bit)       (rw)  | |
 199         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 200                |  periodl (16 bit)       (rw)  | |
 201         + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 202                |  control (4 bit)        (rw)  | |
 203         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 204                |  status (2 bit)         (rw)  | /
 205   0x00920940 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_TIMER0
 206                |                               | \
 207                :              gap              :  > (space for UART1)
 208                |                               | /
 209   0x00920920 ---32-----------16|15------------0-
 210                |                     (unused)  | \
 211         + 0x1c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 212                |                     (unused)  | |
 213         + 0x18 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 214                |                     (unused)  | |
 215         + 0x14 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 216   UART0        |                     (unused)  |  > 0x00000020
 217   [2]   + 0x10 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 218                |  control (10 bit)       (rw)  | |
 219         + 0x0c |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 220                |  status (10 bit)        (rw)  | |
 221         + 0x08 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 222                |  txdata (8 bit)         (wo)  | |
 223         + 0x04 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 224                |  rxdata (8 bit)         (ro)  | /
 225   0x00920900 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_UART0
 226
 227 - - - - - - - - - - -  on chip debugging  - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 228
 229   0x00920900 -----------------------------------
 230                |                               | \
 231                :  (real size                   : |
 232   OCI Debug    :   and content                 :  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_OCI_SIZE
 233                :   unknown)                    : |   = 0x00000100
 234                |                               | /
 235   0x00920800 -----------------------------------    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_OCI_BASE
 236
 237 - - - - - - - - - - -  on chip memory 2   - - - - - - - - - - -
 238
 239   0x00920800 ---32-----------16|15------------0-
 240                |               :               | \
 241                |               :               | |
 242   GERMS        |               :               |  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_ROM_SIZE
 243                |               :               | |   = 0x00000800
 244                |               :               | /
 245   0x00920000   |- - - - - - - - - - - - - - - -+- - CONFIG_SYS_NIOS_CPU_RST_VECT
 246   0x00920000 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_ROM_BASE
 247
 248 - - - - - - - - - - -    external i/o     - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 249
 250   0x00920000 ---32-----------16|15------------0-
 251                |              gap              | \
 252   0x00910310 --+-------------------------------| |
 253                |                               | |
 254                |  register bank (size = 0x10)  | |
 255                | +--------.---.---.---         | |
 256                | | bank 0 \ 1 \ 2 \ 3 \        | |
 257                | |---------------------------+ | |
 258   LAN91C111    | | BANK        | RESERVED    | | |
 259                | |- - - - - - -|- - - - - - -| |  > na_lan91c111_size
 260                | | RPCR        | MIR         | | |   = 0x00010000
 261                | |- - - - - - -|- - - - - - -| | |
 262                | | COUNTER     | RCR         | | |
 263                | |- - - - - - -|- - - - - - -| | |
 264                | | EPH STATUS  | TCR         | | |
 265                | +---------------------------+ | |
 266   0x00910300 --+--LAN91C111_REGISTERS_OFFSET---| |
 267                |              gap              | /
 268   0x00910000 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_LAN0_BASE
 269
 270 - - - - - - - - - - -  on chip memory 1   - - - - - - - - - - -
 271
 272   0x00910000 ---32-----------16|15------------0-
 273                |               :               | \
 274                |               :               | |
 275   onchip RAM   |               :               |  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_RAM_SIZE
 276                |               :               | |   = 0x00010000
 277                |               :               | /
 278   0x00900000 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_RAM_BASE
 279
 280 - - - - - - - - - - -  external memory 1  - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 281
 282   0x00900000 ---32-----------16|15------------0-
 283   0x00900000 --+32-----------16|15------------0+
 284                |               .               | \ \
 285                |               .               | | |
 286                |               .               | |  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_VEC_SIZE
 287                |               .               | | |   = 0x00000100
 288                |               .               | | /
 289   0x008fff00   |- - - - - - - - - - - - - - - -+-|- CONFIG_SYS_NIOS_CPU_VEC_BASE
 290   0x008fff00   |- - - - - - - - - - - - - - - -+-|- CONFIG_SYS_NIOS_CPU_STACK
 291                |               .               | | \
 292                |               .               | | |
 293                |               .               | |  > stack area
 294                |               .               | | |
 295                |               .               | | V
 296                |               .               | |
 297   SRAM         |               .               |  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SRAM_SIZE
 298                |               .               | |   = 0x00100000
 299                |                               | /
 300   0x00800000 ---32-----------16|15------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_SRAM_BASE
 301   0x00800000 ---8-------------4|3-------------0-
 302                |  sector 127                   | \
 303     + 0x7f0000 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 304                |               :               | |
 305   Flash        |-   -   -   -  :  -   -   -   -|  > CONFIG_SYS_NIOS_CPU_FLASH_SIZE
 306                |  sector 1     :               | |   = 0x00800000
 307     + 0x010000 |- - - - - - - - - - - - - - - -| |
 308                |  sector 0 (size = 0x10000)    | /
 309   0x00000000 ---8-------------4|3-------------0-    CONFIG_SYS_NIOS_CPU_FLASH_BASE
 310
 311
 312 ===============================================================================
 313         F L A S H   M E M O R Y   A L L O C A T I O N
 314 ===============================================================================
 315
 316   0x00800000 ---8-------------4|3-------------0-
 317                |               :               | \
 318                |               :               | |
 319   SAFE         |               :               |  > 2 MByte
 320   FPGA conf.   |               :               | |    (NOT usable by software)
 321                |               :               | /
 322   0x00600000 --+- - - - - - - -:- - - - - - - -+-
 323                |               :               | \
 324                |               :               | |
 325   USER         |               :               |  > 2 MByte
 326   FPGA conf.   |               :               | |    (NOT usable by software)
 327                |               :               | /
 328   0x00400000 --+- - - - - - - -:- - - - - - - -+-
 329                |               :               | \
 330                |               :               | |
 331   WEB pages    |               :               |  > 2 MByte
 332                |               :               | |    (provisory usable)
 333                |               :               | /
 334   0x00200000 --+- - - - - - - -:- - - - - - - -+-
 335                |               :               | \
 336                |               :               | |
 337                |               :               |  > 2 MByte free for use
 338   0x00040000 --+- - - - - - - -:- - - - - - - -+-|- u-boot _start()
 339                |               :               | /
 340   0x00000000 ---8-------------4|3-------------0-
 341
 342
 343 ===============================================================================
 344         R E F E R E N C E S
 345 ===============================================================================
 346 [1]     http://www.altera.com/literature/manual/mnl_nios_board_stratix_1s40.pdf
 347 [2]     http://www.altera.com/literature/ds/ds_nios_uart.pdf
 348 [3]     http://www.altera.com/literature/ds/ds_nios_timer.pdf
 349 [4]     http://www.altera.com/literature/ds/ds_nios_pio.pdf
 350 [5]     http://www.opencores.org/projects/ata/
 351         http://www.t13.org/index.html
 352
 353
 354 ===============================================================================
 355 Stephan Linz <linz@li-pro.net>