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[[labs.beatcraft.com]] ~
[[DE0-Nano]] ~
#contents
* DE0-Nano/JavaRock [#ue08de8e]
JavaRock samples を用いて DE0-Nano の LED を点滅させる Project ファイルを作成、~
DE0-Nano に書き込む手順について記載します。
JavaRock samples 内にある LED サンプルから VHDL を生成し、~
生成されたVHDLに合わせた Pin 配置を行い全体を合成し Terasic 社製 FPGA ボード DE0-Nano 上で ~
動作させる手順について記載します。~
~
本稿の大まかな流れは以下のとおりです。~
~
・ホストマシン上の構成 ~
Windows PC 上に Virtul Machine(Ubuntu 12.04LTS、32bit版)を作成し作業を行っています。~
(Ubuntu 12.04LTSのインストールについては本稿では省略します) ~
Windows、Ubuntu 上で使用しているアプリケーションの概要について記載しています。 ~
~
・ Ubuntu の設定とファイル編集 ~
Ubuntu上での開発ツールのインストールや、DE0-Nano を動作させるための変更点などについて
記載しています。~
~
・ DE0-Nano への書き込み ~
Ubuntu 上から DE0-Nano の LED を点滅させるまでの手順について記載してます。~
* ホストマシン上の構成 [#h11f1935]
本稿のホストマシン上の構成について記載します。~
使用する OS と主なアプリケーションは以下のとおりです。
使用する OS と主なアプリケーションは以下のとおりです。~
~
また本稿の作業はほぼ Ubuntu 12.04LTS(32bit版)上で行っています。~
OS: ~
- ホストOS: Windows7 (64bit版) ~
- ゲスト OS: Ubuntu 12.04LTS(32bit版、以降Ubuntuと記載します) ~
アプリケーション: ~
- VMware Player (Windows、64bit版) ~
- DE0-Nano System Builder (Windows) ~
- Quartus II 12.0sp1 (Ubuntu、以降Quartsと記載します) ~
- Quartus II 12.0sp1 (Ubuntu、以降Quartsと記載します) ~
VMware Player 上に Ubuntu のイメージを作成します。~
[[VMware Player:https://my.vmware.com/jp/web/vmware/free#desktop_end_user_computing/vmware_player/6_0]] 上に Ubuntu のイメージを作成します。~
ディスク容量は20GBとしています。 ~
DE0-Nano System Builder は DE0-Nano の qpf(プロジェクトファイル)、~
qsf(ピンアサイン等の設定ファイル)を作成する際に使用します。 ~
[[DE0-Nano System Builder:http://www.terasic.com.tw/cgi-bin/page/archive.pl?Language=English&No=593&PartNo=4]] は Terasic社から提供されている DE0-Nano の qpf(プロジェクトファイル)、~
qsf(ピンアサイン等の設定ファイル)を作成するためのアプリケーションです。 ~
~
また DE0-Nano System Builderは Windows 上でのみ実行可能です。 ~
http://www.terasic.com.tw/cgi-bin/page/archive.pl?Language=English&CategoryNo=165&No=593&PartNo=4 ~
~
Quartus は Ubuntu 上にインストールします ~
[[Quartus:http://www.altera.co.jp/products/software/quartus-ii/web-edition/qts-we-index.html]] は ALTERA 社から提供されている FPGA 、CPLD などのデザイン開発ツールです。~
~
Quartus は Ubuntu 上にインストールし、本稿でのバージョンは12.0sp1を使用しています ~
これは JacaRock を Ubuntu 上でビルドしている事と参考文献として使用している ~
三好 健文(2013) 『インターフェース ZERO No.4 Hello World から始める FPGA 入門』 CQ出版社~
に記載されている Quartus のバージョンと合わせているためです。 ~
(本稿では Quartus のインストールについては省略します)。~
** 開発用ツールのインストール [#wbadc982]
Ubuntu に開発用ツールと OpenJDK をインストールします。 ~
* Ubuntu の設定とファイル編集 [#wbadc982]
ゲストOSの Ubuntu の設定について記載します。~
** 開発ツールのインストール [#c650a63e]
Ubuntu 上に Quartus をインストールするための開発用ツールと ~
JavaRock を使用可能にするため OpenJDK をインストールします。 ~
$ sudo apt-get install build-essential
$ sudo apt-get install openjdk-7-jdk
** udevルールの追加 [#wfe4b458]
DE0-NanoとUbuntuをUSB接続した際にビルドしたイメージを ~
転送できるように/etc/udev/rule.dにを51-usbblaster.rulesを追加します。~
ルールファイル追加後udevを再起動します。 ~
DE0-NanoとUbuntuをUSB接続しプログラミング(イメージの転送)するためのデバイス USB-Blaster を~
Ubuntu 上で認識させるため udev (自動的にデバイスファイルの作成や削除を行う仕組み)のルールファイルに ~
USB-Blaster 用ルールファイル /etc/udev/rule.dにを51-usbblaster.rules を追加します。~
~
また追加のみでは動作しないためルールファイル追加後 udev を再起動します。 ~
$ sudo vi /etc/udev/rules.d/51-usbblaster.rules
SUBSYSTEM=="usb", ENV{DEVTYPE}=="usb_device", ATTRS{idVendor}=="09fb",
ATTRS{idProduct}=="6001", MODE="0666", SYMLINK+="usbblaster/%k"
$ sudo udevadm control --reload-rules
** Ubuntu 作業用ファイル・ディレクトリ構成 [#mef9ded6]
Ubuntu 上で使用する主なファイル・ディレクトリ構成は以下のとおりです。
** 作業用ファイル・ディレクトリ構成 [#mef9ded6]
本稿の Ubuntu 上で作業・使用する主なファイル・ディレクトリ構成は以下のとおりです。~
${HOME}
|-- altera/ <- Quartusインストールディレクトリ
|
`-- JavaRock
|- javarock_20130708.jar <- JavaRock 実行ファイル
`- samples/ <- JavaRock samples_20130707.tar.gz展開ディレクトリ
|
<snip>
|
|-- de0-nano/ <- DE0-Nano作業用追加ディレクトリ
| |- model/ <- DE0-Nano プロジェクトファイル配置用ディレクトリ
| | |- test.qpf
| | `- test.qsf
| |
| |- test.java
| `- test.sh
<snip>
|
`-- led/
|- counter.java
`- led.java
** 環境変数設定 [#l417a0e9]
Quartusの起動とJAVAROCKのビルドを実行しやすくするため、~
bashrc の末尾に Quartus の PATH と JAVAROCK の実行ファイルへの PATH を追加します。 ~
Quartus の起動と JAVAROCK のビルドを実行しやすくするため、~
Quartus の PATH と JAVAROCK の実行ファイルへの PATH(JAVAROCK) を ~
bashrc の末尾に追加します。 ~
$ vi ~/.bashrc
<snip>
# sources /etc/bash.bashrc).
if [ -f /etc/bash_completion ] && ! shopt -oq posix; then
. /etc/bash_completion
fi
+ export PATH=$PATH:/home/beat/altera/12.0sp1/quartus/bin
+ export JAVAROCK=/home/beat/JavaRock/javarock_20130708.jar
** 追加ファイルについて [#nf792475]
** 追加ディレクトリ内のファイルについて [#nf792475]
本稿で追加してるファイルの概要は以下のとおりです。 ~
- de0-nano/model/test.qpf: 本稿用のプロジェクトファイル ~
- de0-nano/model/test.qpf: 本稿用の DE0-Nano System Builder で作成したプロジェクトファイル~
- de0-nano/model/test.qsf : DE0-Nano System BuilderからCLOCKとLED[8]のみ選択し作成したファイルを ~
- de0-nano/model/test.qsf : DE0-Nano System Builder 上で CLOCK と LED[8] のみ選択し作成した qsf ファイルを ~
JavaRock で生成される vhd ファイルに合わせて編集したもの ~
- de0-nano/test.sh、test.java: samples/test/test.sh、test.java を LED 点滅用に編集したもの ~
*** test.sh、test.javaの編集について [#b801ac88]
test.java、test.shはそれぞれ以下のように編集しています。 ~
本稿では LED の点滅のみ実行するため、それ以外のものは削除もしくはコメントアウトしています。 ~
本稿では LED の点滅のみ実行するため、test.java、test.sh に記載されている~
LED 以外の部分を削除もしくはコメントアウトしています。 ~
- test.sh
$ diff -upN samples_orig/test/test.sh samples/de0-nano/test.sh
--- samples_orig/test/test.sh 2013-07-08 07:25:19.000000000 +0900
+++ samples/de0-nano/test.sh 2014-05-20 18:30:01.516000467 +0900
@@ -1,5 +1,3 @@
-java -cp $JAVAROCK:../led:../sc1602:../echo:. openjdk.com.sun.tools.javac.Main \
+java -cp $JAVAROCK:../led:. openjdk.com.sun.tools.javac.Main \
../led/counter.java ../led/led.java \
- ../sc1602/SC1602Wrapper.java ../sc1602/SC1602Writer.java ../sc1602/sc1602_test.java \
- ../echo/echo.java ./rs232c.java \
test.java
- test.java
$ diff -upN samples_orig/test/test.java samples/de0-nano/test.java
--- samples_orig/test/test.java 2013-07-08 07:25:19.000000000 +0900
+++ samples/de0-nano/test.java 2014-05-20 17:38:47.528038697 +0900
@@ -3,8 +3,8 @@ import net.wasamon.javarock.rt.*;
@javarockhdl
public class test{
led obj0 = new led();
- echo obj1 = new echo();
- sc1602_test obj2 = new sc1602_test();
+ //echo obj1 = new echo();
+ //sc1602_test obj2 = new sc1602_test();
//VGAJavaTest vga = new VGAJavaTest();
@combination
@@ -15,8 +15,8 @@ public class test{
@auto
public void main(){
obj0.start();
- obj1.start();
- obj2.start();
+ //obj1.start();
+ //obj2.start();
//vga.start();
}
}
** test.shの実行 [#da6466f1]
*** test.shの実行 [#da6466f1]
上記の設定と修正完了後、test.shを実行しtest.vhd、led.vhd、counter.vhd が ~
de0-nano ディレクトリに作成されていることを確認します。 ~
$ ./test.sh
Compile: counter
Compile: led
Compile: test
pass: connection
pass: bypass
pass: optimization
pass: linkage
pass: generate
$ ls
counter.vhd led.vhd model test.class test.java test.sh test.vhd
** test.qpf、test.qsfについて [#m1ee0efc]
*** test.qpf、test.qsfについて [#m1ee0efc]
test.qpf、test.qsfの詳細については添付ファイルを参照してください。~
test.qsf は上記で作成された test.vhd に合わせた変更と作成された vhd ファイルを ~
test.qsf は上記で作成された test.vhd の entity test 内の変数に合わせて変更します。~
これはデフォルトの test.qsf では test.vhd の Pin と一致せずプログラミングをしても動作しないためです。~
~
また作成された vhd ファイル(test.vhd、led.vhd、counter.vhd)を ~
コンパイル時に読み込むよう以下のように変更してください。 ~
~
#ref(test.qpf); ~
#ref(test.qsf); ~
~
- test.vhd(参考用)
entity test is -- net.wasamon.javarock.model.vhdl.VHDLModule@33117621
port (
notify_method_busy : OUT std_logic;
output_port_led : OUT std_logic;
notify_method_request : IN std_logic;
reset : IN std_logic;
clk : IN std_logic
); -- net.wasamon.javarock.model.vhdl.VHDLModule@33117621
- model/test.qsf
#============================================================
# CLOCK
#============================================================
-set_location_assignment PIN_R8 -to CLOCK_50
-set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to CLOCK_50
+set_location_assignment PIN_R8 -to clk
+set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to clk
#============================================================
# LED
#============================================================
-set_location_assignment PIN_A15 -to LED[0]
-set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to LED[0]
+set_location_assignment PIN_A15 -to output_port_led
+set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to output_port_led
#============================================================
# End of pin assignments by Terasic System Builder
#============================================================
+set_location_assignment PIN_A11 -to reset
+set_instance_assignment -name IO_STANDARD 2.5V -to reset
+set_global_assignment -name VHDL_FILE ../led.vhd
+set_global_assignment -name VHDL_FILE ../counter.vhd
+set_global_assignment -name VHDL_FILE ../test.vhd
+set_global_assignment -name PARTITION_NETLIST_TYPE SOURCE -section_id Top
+set_global_assignment -name PARTITION_FITTER_PRESERVATION_LEVEL PLACEMENT_AND_ROUTING -section_id Top
+set_global_assignment -name PARTITION_COLOR 16764057 -section_id Top
+
+set_global_assignment -name STRATIX_DEVICE_IO_STANDARD "2.5 V"
+
+
+
+set_instance_assignment -name PARTITION_HIERARCHY root_partition -to | -section_id Top
* DE0-Nanoへの書き込み [#nc2ff26c]
DE0-Nanoへの作成したファイルの書き込み手順は以下のとおりです。 ~
* DE0-Nano への書き込み [#nc2ff26c]
DE0-Nano への作成したファイルの書き込み手順は以下のとおりです。 ~
すべて Ubuntu 上で実行しています。 ~
1. Quartusの起動します。 ~
~
1. Quartus の起動 ~
Ubuntu上でQuartusを起動します。~
作成した Project ファイルのビルドとビルド後のイメージを~
DE0-Nano へのプログラミング(書き込み)に必要です。~
$ quartus
#ref(quartus01.png,,60%); ~
~
2. Open Project から test.qpf(Projectファイル)の読み込みます。 ~
2. Projcet ファイルの読み込み ~
Open Project から test.qpf(Projectファイル)の読み込みます。 ~
~
#ref(quartus02.png,,60%); ~
~
3. メニューバー 「Processing」内 「Start Complication」 を押下します。 ~
3. Projcet のコンパイル ~
メニューバー 「Processing」内 「Start Complication」 を押下します。 ~
ここで作成した Project 内の各ファイルのコンパイル(分析・統合)を行います。 ~
注: Warning は大量に表示されますが、特に問題ありません。 ~
~
4. メニューバー 「Tools」 内 「Programmer」を押下します。 ~
仮にNo Hardware の場合、Hardware Settingsを押下し、 ~
Currently selected hardware 内の USB-Blasterを選択します。 ~
4: Pin 設定の確認 ~
メニューバー「Assignments」内「Pin Planner」を押下すると表示されます。~
ここで想定どおりの Pin が設定されているか確認してください。 ~
本稿での Pin 設定は以下のとおりです。 ~
~
注:USB-Blasterの選択が表示されていない場合は再度追加したudevルールファイルを確認してください。 ~
#ref(quartus04.png,,60%); ~
~
4. Programmer の起動 ~
メニューバー 「Tools」 内 「Programmer」を押下します。 ~
Programmer は作成されたイメージを DE0-Nano にプログラミング(書き込む)ための機能です。~
またどのデバイスで書き込むかも選択します。~
本稿では USB-Blaster を選択します。~
~
仮に No Hardware と表示されている場合、Hardware Settingsを押下し、 ~
下図のように Currently selected hardware 内の USB-Blasterを選択します。 ~
~
注:USB-Blaster の選択が表示されていない場合は再度追加した~
udev ルールファイルを確認してください。 ~
~
#ref(quartus07.png,,60%); ~
~
5. Programeer 内 Startを押下し Progress が 100%(Successful)になることを確認し、 ~
5. DE0-Nano へのイメージ転送と動作確認 ~
Programeer 内 Startを押下します。~
これで作成されたイメージを DE0-Nano に転送します。~
~
Progress が 100%(Successful)になることを確認し、 ~
その際 DE0-Nano の LED0が点滅を開始することを確認します。 ~
~
#ref(quartus06.png,,60%); ~
~
#ref(javarock.jpg,,20%); ~
参考: 本稿でのPin設定は以下のとおりです。 ~
~
* 参考文献 [#lf9bf8d9]
三好 健文(2013) 『インターフェース ZERO No.4 Hello World から始める FPGA 入門』 CQ出版社 ~
~
#ref(quartus04.png,,60%); ~
~
* 更新履歴 [#tfa5c976]
2014/05/27 参考文献の追加、本文の加筆訂正 ~
2014/05/26 初稿公開 ~
RIGHT:syariten