Amazonで売ってる激安FPGAを使う(JICプログラミング編)

FPGA

概要

Cyclone ll(EP2C5T144)搭載のFPGA基板の使い方を丁寧に解説するシリーズの3回目。
電源Off しても、FPGAに書き込んだ回路情報が消えないようにする方法を説明します。

JICプログラミングとは

ここまでの問題点

ここまでの流れで、当基板のFPGAに回路情報を書き込んで動作させることができました。

しかしこの方法では、電源をOffするとFPGAに書き込まれた回路情報は消えてしまいます。なぜなら、電源投入時にはEPROMに書き込まれている回路情報がFPGAに書き込まれるからです。

つまり、現状の手順では

で紹介したように、この基板に自分で作った回路情報を書き込んでおいて「自作IC」のように使うことができません。言い換えれば電源投入後に手動でFPGAに回路情報を書き込まないと所望の動作をしない状態なわけです。

JICプログラミングの必要性

従ってこの基板を「自作IC」のように使用するには、基板上のEPROMに回路情報を書き込む必要があります。

基板上のEPROMに回路情報を書き込む方法の一つに、JIC(JTAG Indirect Configuration)プログラミングがあります。本当はEPROMに回路情報を書き込むためには専用のコネクタが必要なのですが、FPGAに回路情報を書き込むために使う(JTAG)コネクタ経由で書き込みが可能な方法です。

つまり、FPGAに回路情報を書き込む場合と同じ接続方法でOKってこと!

手順

JICプログラミングの具体的な手順を説明します。
コンパイル済の回路情報(.sofファイル)から .jicファイルを作成し、これをUSB Blasterで書き込みます。

JICファイルの作成

まず、メニューバーから「File」 – 「Convert Programming Files」 を選択します。

このようなウィンドウが開くので、

まず、Programming file type:JTAG Indirect Configuration File (.jic)とします。

次に、Configuration device: EPCS4 、Mode:Active Serial とし

”EPCS4”というのが、EPROM(コンフィギュレーションROM)の名前だよ。

次に、「Flash Loaer」を選択した状態で、右の「Add Device…」ボタンを押します。今回はCyclone II EP2C5T144 というFPGAが搭載された基板なので

Device family : Cyclone II, Device Name は EP2C5 を選択します。


次に、書き込みたい回路情報が記述されたファイル(.sofファイル)を指定します。この回路情報を、JICファイルに変換するわけです。具体的には先ほどと同様に、「SOF Data」を選択した状態で、右の「Add File…」ボタンを押して、変換したいsofファイルを指定します。

最終的にはこんな感じになります。「Generate」ボタンを押して、jicファイルを生成します。

JICファイルの書き込み

書き込みには通常の回路情報書き込みの場合と同様に、「Tools」- 「Programmer」を使用します。基板とUSB Blasterの接続も同じです。

ウィンドウが立ち上がったら、通常のFPGA書き込みチェーンは消してしまいます。

次に、先ほど押した”Delete”ボタンの下にある ”Add File… ” をクリックし、先ほど作った.jicファイルを選択します。最後に、”Program / Configure” にチェックを入れます。ここまでやると以下のようになると思います。

ここまで終わったら、左上の「Start」ボタンを押して書き込みします。
EPROMに書き込んでいるので、少し時間がかかります。

動作確認

JICプログラミング直後は「電源投入時に書き込まれるデフォルトの回路情報」を更新しただけの状態ですから、FPGAの動作は変わりません。

一度当基板の電源Off – On をしてから所望の動作をするか確認してみましょう。

まとめ

  • JICプログラミングにより、電源投入時に設定される回路情報を書き換えられる。
  • 回路情報(.sof)ファイルから、書き込み用の(.jic)ファイルに変換
  • 書き込みのためのUSB Blasterの接続は通常のFPGA書き込みと同じ、操作もほぼ一緒

参考

FPGA 経由で EPCQ デバイスへプログラミング(JIC プログラミング) - 半導体事業 - マクニカ

https://datasheet.octopart.com/EP2C5T144C8-Altera-datasheet-7627975.pdf

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