Amazonの激安基板(Cyclone II)ではじめるFPGA開発（JICプログラミング編）

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。

誤動作や意味不明なトラブルを防ぐため、こちらで説明した処理は必ずやっておきましょう。

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。

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

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

https://www.macnica.co.jp/business/semiconductor/articles/intel/122065/

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