MAX® 10 の UFM で Nios® II をブートさせてみよう [前編] - 半導体事業

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設計 FPGA/CPLD/ASIC Intel

こんにちは。

マクニカでインテル® FPGA 製品の技術サポートをしているインテル・F・ハナコです。

Nios® II のブート・プログラムを MAX® 10 FPGA 内部のオンチップ・メモリに組み込む方法は2通りあります。

オンチップ・フラッシュに組み込む
オンチップ RAM に組み込む

参考：　FPGA のオンチップ・メモリでNios® II をブートさせてみよう

今回は、MAX® 10 のオンチップ・フラッシュである User Flash Memory（UFM）に Nios® II のブート・プログラムを組み込む方法をご紹介します。

今回作ったデザインの概要

今回作った Qsys システムは、

ブート・プログラム用メモリをオンチップ・フラッシュ（UFM）、実行プログラム用メモリをオンチップ RAM で構成しています。
Nios® II がブート時にLチカする超シンプルなデザインです。

UFM の容量について

MAX® 10 には、不揮発性のフラッシュメモリ領域（UFM/CFM）が内蔵されています。

UFM の容量は下表のとおりです。

Device	10M02	10M04	10M08	10M16	10M25	10M40	10M50
Total User Flash Memory Size (Kb)(※)	96	1,248	1,376	2,368	3,200	5,888	5,888

(※) 選択したモードに依存する、指定可能な最大値です。

Nios® II のブート用プログラムがこの容量に収まれば、ブートメモリを UFM に指定できます。
ブート用プログラムのサイズは、Nios® II Software Build Tool（以下、Nios® II SBT）でビルドした際に Console 画面に表示される elf ファイルのプログラム・サイズを参考にしてください。

UFM の詳細は下記ドキュメントをご覧ください。
MAX 10 User Flash Memory User Guide (PDF)

操作フロー

Qsys において On-Chip Flash 以外の Nios® II やペリフェラルはすでに構成してあるものとします。

1.　Qsys システムに On-Chip Flash を追加

MAX® 10 の UFM を使用するには、“Altera On-Chip Flash” と言う無料の IP を組み込みます。
Tools メニュー＞ Qsys を起動し、IP Catalog（画面左上）から “Altera On-Chip Flash” をダブルクリックで選択します。

・ Configuration Mode を選択します。
UFM ブートをサポートする Configuration Mode は、以下の3つです。システム仕様に応じて選択してください。

Single Uncompressed Image

Single Compressed Image

Dual Compressed Images

今回のデザインではごく小さなプログラムで、UFM をブートメモリ以外には使用しないので、Single Uncompressed Image を選択しています。

・ Flash Memory でオンチップ・メモリのセクタ構成を決めます。
各セクタのアクセス・モードを Read only / Read and write / Hidden から選択します。
今回のデザインでは UFM を Nios® II のブートメモリ限定で使用するので、Read only にしています。

・ Initialize flash content オプション = OFF にします。

・ On-Chip Flash を Qsys システムに接続します。

ハナコのちょこっとポイント♪

On-Chip Flash で選択できる Configuration Mode は３つともメモリの初期値をサポートしていないため、Qsys システムに組み込んでいる On-Chip Memory（RAM）も初期値を保有できません。
そのため、Initialize memory content オプション = OFF にします。

2.　Nios® II のブート用メモリの指定

Nios® II の Vectors タブを以下のように指定します。

3.　Generate HDL を実行して Qsys システムのモジュール生成

4.　Quartus® Prime でコンフィギュレーション・モードの変更

Qsys に組み込んだ On-Chip Flash で選択した Configuration Mode と同じモードを選択します。
Assignments メニュー＞ Device ＞ Device and Pin Options ＞ Configuration

5.　Quartus® Prime でコンパイル実行（Start Compilation）

前編はここまで。

続きはこちらの技術記事をご覧ください。

MAX® 10 の UFM で Nios® II をブートさせてみよう [後編]

後編では、以下の操作を行います。

Nios® II SBT で BSP Editor を設定し Generate を実行
Nios® II SBT でブート用プログラムを HEX ファイルに変換
プログラミング・ファイルのコンバージョン
MAX® 10 へプログラミング

FPGA のオンチップ・メモリで Nios® II をブートさせてみよう
 MAX® 10 の UFM で Nios® II をブートさせてみよう [後編]