第1回関西fpga・de0勉強会コマンドラインでfpgaプロジェクト～quartus, sopc builder編～

コマンドラインでFPGAプロジェクト
～Quartus, SOPC Builder編～

ISE (@iseroid)

関西FPGA・DE0勉強会 20120519

自己紹介
• ISE (@iseroid)
• XilinxのISEとは関係ないヨ
• http://iseroid.blogspot.jp/
• 神戸在住・大阪勤務の組み込みエンジニア
• 仕事で結構FPGA使ってます(Cyclone, Stratix, Spartan, Virtex)
• キーワード
• FPGA, Verilog, NiosII, Linux, Cygwin,
Android, マイコン(PIC, AVR, H8, Cortex-M),
ZigBee, USB, Ruby


プレゼン内容
FPGAプロジェクト (Altera, Verilog & SOPC(NiosII)) について
• コマンドラインの使いどころを紹介

• 全ての手順をコマンドラインで行うわけではないです
• テスト(ModelSim)、実機デバッグ(SignalTapII, Content Editor)等は省
いてます


なぜコマンドライン?
コマンドライン好きだから!
• Linux PCにSSH接続してVimやらMakeやら
それはそれとして……
• GUIより合成とかが速い(気がする)
• WindowsよりLinuxの方が合成とかが速い(気がする)

USB
こういう環境で開発できる

LAN

パワフルLinux PC 貧弱Win NotePC


コマンドラインってどこから使うの?
• Windowsの場合
• スタートメニューの「NiosII Command Shell」
• 正体はQuartus同梱のCygwinのbash
• Linuxの場合
• .../nios2eds/nios2_command_shell.sh
• 普段tcsh派なんだけど仕方ない……


前提の環境
ディレクトリ構造階層構造
hw/
トップ階層(Verilog)
• Quartus実行用
• .qps, .qsf, .sopc, .v

サブモジュール Megacore
bsp/
• BSPビルド用
• settings.bsp SOPC階層

fw/ NiosII
On-Chip SOPC
RAM Component
• FWビルド用
• Makefile, .c, .h


まずはSOPC無し
Wizard サンプル MegaWiz
手書き
(GUI) から ard

.qpf, .qsf .v

quartus_sh この形のが
コマンドライン実行

.sof

nios2-configure-sof


まずはSOPC無し
• ともかく .qpf, .qsf, .v等をhw/に準備
• 適宜GUIのQuartusやMegaWizard等を使って準備

• hw/$ quartus_sh --flow compile hoge

• これで map, fit, sta, asm 一通りやってくれます

• hw/$ nios2-configure-sof hoge.sof

• JTAG経由でFPGAにprogramされる
• quartus_pgmでもOK


SOPC階層(NiosII無し)を加える
SOPC
Builder(GUI)

.sopc

sopc_builder

.qpf, .qsf .v .v, etc.(SOPC) .sopcinfo

quartus_sh

.sof

SOPC階層(NiosII無し)を加える
• GUIのSOPC Builderで構成を編集
• .sopcが生成されます

• hw/$ sopc_builder --generate hoge.sopc

• リポジトリから取り出した .sopcからgenerateする時とか便利
• LinuxでX Window System使えない環境だと動かないorz

• Generateはjava, perl, make等がガチャガチャ動いているっぽい

• KasperskyとCygwin相性悪い (速度低下)


NiosIIも加える
.sopcinfo settings.bsp eclipse

nios2-bsp-generate- BSP
files 生成

Makefile(BSP) HAL等

Makefile(FW) .c, .h

FW
make ビルド

.elf

NiosIIも加える
• とりあえず最初はNios用eclipseでBSP&FWプロジェクト作成
• BSPのsettings.bspとFWのMakefileを得る

• bsp/$ nios2-bsp-generate-files --settings=settings.bsp
--bsp-dir=.

• SOPC構成の変更でBSP再生成時に便利

• fw/$ make download-elf

• 先にsofをconfigureしておいて、FWをJTAG経由で転送

• fw/$ nios2-terminal
• JTAG UARTのターミナル(先に起動しておくのがいい)


FWをOn-Chip RAMの初期値に
BSP Makefile(FW) .c, .h

make

.qpf, .qsf .hex .v .v, etc.(SOPC)

quartsu_sh

.sof

FWをOn-Chip RAMの初期値に
• fw/$ make mem_init_install
• fw/のMakefileにhw/への相対パス追記しておく
QUARTUS_PROJECT_DIR = ../hw/
• hw/にhoge.hexがコピーされる

• hw/$ quartus_sh --flow compile hoge
• hoge.hexが織り込まれたsofができる
• 別コマンドで再論理合成無しに実現できるかも?

• SOFをprogramするだけでNiosIIのFW込みでシステム全体が動作開始

• もちろんpof化してフラッシュに焼いても有効


おまけ
eclipseでもmake mem_init_installはできます
• MakefileへのQUARTUS_PROJECT_DIR追記は必要
• 右クリック-[Make Targets]-[Build...]
• ダイアログでmem_init_install選択して[Build]


まとめ
• コマンドライン使うとちょっと幸せ
• GUIも適宜使いつつ……
• sopc_builder, nios2-bsp-generate-files, make, quartus_sh,
nios2-configure-sof, nios2-terminal
これらコマンドで一通りの作業ができる
• バージョン管理の話に繋げたかったが、また次の機会に～

Let’s enjoy CUI!


第1回関西fpga・de0勉強会コマンドラインでfpgaプロジェクト～quartus, sopc builder編～

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