中京大学電気電子工学科
ディジタル回路とHDL


実習

実習指導書

この指導書の手順に従って実習を進めてください.

なお,参考に貸し出すテキスト「FPGAチャレンジャー」(表紙が青色の本)には正誤表が添付されていますので, 修正箇所に注意しながら実習を進めてください.
テキストの訂正情報(中京大学追記版)

(参考)FPGAボード上の不揮発性メモリに設計データを書き込む方法(ROM化)

通常は,コンパイルによってSRAMオブジェクトファイル(.sof)を生成し,ProgrammerでFPGAへ書き込みます. この場合,電源を切ると揮発性のSRAMへの書き込みのため,書き込んだデータを失ってしまいます.
DE0-nanoFPGAボードは,不揮発性メモリが搭載されおり,SRAMオブジェクトファイル(.sof)をJTAG indirect configurationファイル(.jic)に変換して書き込むことで 電源を切っても回路情報を記憶しておくことができます.

FPGAボード初期化の方法

実習終了時には,上記またはFPGAチャレンジャーp.38以降に記載された方法で不揮発性メモリに書き込んで保存し,次の人のための初期化を行ってください.

FPGAボード初期化データ

実行ではなく,デスクトップ等に保存して利用します.保存後,実行してファイルを展開します.

初期化の手順

  1. 上記の初期化ファイルをデスクトップ上にダウンロードする
  2. ダウンロードしたファイルを右クリックして,デスクトップ上に展開する
  3. パソコンにFPGAチャレンジャー(FPGAボード)をUSB接続する(接続は机上のケーブルを使用)
  4. パソコンでQuartusIIを起動しプロジェクトファイル(DE0_NANO.qpf)を開く
  5. ProcessingメニューからStart Compilationをクリックし,コンパイルし,.sofファイルを作成する
  6. 上記の「FPGAボード上の不揮発性メモリに設計データを書き込む方法(ROM化)」に従って.jicファイルを作成し,.jicファイルをFPGAボードに書き込む
  7. FPGAボードのUSBケーブルを抜き差しして電源を入れなおし,LEDが左右にブリンクする初期動作を確認する
  8. 初期化が完了したら,パソコン上に一時的に保存した初期化データをフォルダごと削除します.

開発ツールのインストール方法

現在,実験室のPCにインストールされている開発ソフトウェアのインストール方法です.
自宅のWindows PCにインストールして自習することができます.
(ALTERA社がINTEL社に買収され,ソフトウェア名称も「Quartus II Web edition」から「Quartus Prime ライト・エディション」 に変更されましたので,改めて2017年11月現在のインストール方法を示します)

電気電子工学科実験室のPCには,他の講義等の都合もあり,テキストより多少上位の「Quartus Prime ライト・エディション(旧Quartus II Web edition) 13.0sp1」がインストールされています. これ以外のバージョンでは,実験室のFPGAが動作しないことがあります.バージョンを合わせてインストールしてください.
Windows10(64bit)で13.0sp1版のインストールができないとの情報があります.その場合はこちらの情報を参考にしてインストールしてみてください(ただし,操作方法等が多少異なります)

  1. INTEL社のQuartus Prime ライト・エディションのダウンロードページにアクセスする.
    (ファイルのダウンロードの際に,INTEL社からユーザ登録(無料)を求められる場合があります.また,パソコンの管理者権限が必要になる場合があります)
  2. ソフトウェアセレクターから,エディションを「Lite」,バージョンを「13.0sp1」を選択する.
  3. 表示されたソフトウェアをすべてダウンロードする.
    (デフォルトのまま「ダウンロード」を開始します,一式またはDVD形式でもダウンロードできます)
  4. まず「QuartusSetupWeb-13.0.1.232.exe」を実行してQuartus Prime Lite editionをインストールする
    (このとき,上記すべてのファイルが同じフォルダ内にあることを確認してから実行します)
  5. 指示に従って,インストールを進めます(必要なファイルが自動的に認識されインストールされます).

  6. 次に,ドライバのインストールを行います.
    (実際にパソコンにFPGAボードを接続して動作させる場合には,次の手順でドライバを追加インストールする必要があります. FPGAボードが手元にない場合は,以上で終了です.Quartusを使用してコンパイルのみを行い,FPGAボードへの書き込み(programmer)は大学のPC等を利用してください)
    1. パソコンとFPGAボードをUSBケーブルで接続します.
    2. FPGAボードの電源LEDが点灯することを確認します.
    3. Windowsのデバイスマネージャーを開き,「ほかのデバイス」に「USB-Bluster」が表示されるていることを確認します.
    4. 「USB-Bluster」を右クリックし,メニューから「ドライバーソフトウェアの更新」を選択します.
    5. 「コンピュータを参照してドライバーソフトウェアを検索します」をクリックします.
    6. 「次の場所でドライバーソフトウェアを検索します」の「参照」をクリックし,
      C:\altera\13.0sp1\quartus\drivers\usb-blaster
      を指定し,「次へ」をクリックします(「サブフォルダーも検索する」にもチェックを入れておきます).
    7. Windowsセキュリティの警告が表示されますが,「このドライバーソフトウェアをインストールします」をクリックして進みます.
    8. インストール完了の表示を確認します.
    USBドライバーが正しくインストールされたか確認するには,Windowsのデバイスマネージャーで 「ユニバーサルシリアルバスコントローラー」内に「Altera USB-Blaster」が表示されていればインストール成功です.

なお,Qualtusの最初の起動時にウィンドウが現れますが,「Run the Qualtus II software」を選択してください.(正規版の購入やIPの追加は選択しないようにします) 電気電子工学回路実験室のパソコンはもちろん,大学のコンピュータ演習室と コンピュータ自習室(センタービル5階,1号館4階)にもQuartus Prime Lite editionとModelSimがインストールされています.


2018.11.30.
中京大学電気電子工学科