Cyclone II FPGAスターター開発キット・ユーザガイド

Cyclone II FPGA スターター開発キット
ユーザガイド
101 Innovation Drive
San Jose, CA 95134
(408) 544-7000
http://www.altera.com
P25-36048-00
この資料は英語版を翻訳したもので、内容に相違が生
じる場合には原文を優先します。こちらの日本語版は
参考用としてご利用ください。設計の際には、最新の
英語版で内容をご確認ください。
ドキュメント・バージョン
ドキュメント・デート
1.0.0
2006 年 10 月
Copyright © 2006 Altera Corporation. All rights reserved. Altera, The Programmable Solutions Company, the stylized Altera logo, specific device
designations, and all other words and logos that are identified as trademarks and/or service marks are, unless noted otherwise, the trademarks and
service marks of Altera Corporation in the U.S. and other countries. All other product or service names are the property of their respective holders.
Altera products are protected under numerous U.S. and foreign patents and pending applications, maskwork rights, and copyrights. Altera warrants
performance of its semiconductor products to current specifications in accordance with Altera's standard warranty, but reserves the right to make
changes to any products and services at any time without notice. Altera assumes no responsibility or liability arising out of the
application or use of any information, product, or service described herein except as expressly agreed to in writing by Altera
Corporation. Altera customers are advised to obtain the latest version of device specifications before relying on any published
information and before placing orders for products or services.
資料番号 : UG-CDK01012-10
ii
Altera Corporation
目次
このユーザガイドについて .................................................................................. v
第１章 . 使用する前に
はじめに ....................................................................................................................................................................................................
作業を開始する前に .........................................................................................................................................................................
詳細情報について ...............................................................................................................................................................................
ハードウェアのインストール ....................................................................................................................................................
ソフトウェアのインストール ....................................................................................................................................................
Cyclone II FPGA スターター開発キット CD-ROM のインストール ...................................................
Quartus II ソフトウェアのインストール ..................................................................................................................
1–1
1–1
1–2
1–3
1–3
1–4
1–5
第２章 . 開発ボードのセットアップ
開発ボードの概要 ...............................................................................................................................................................................
必要条件 ....................................................................................................................................................................................................
開発ボードへの電源投入 ..............................................................................................................................................................
ボード動作の確認 ...............................................................................................................................................................................
2–1
2–1
2–2
2–2
第３章 . コントロール・パネルのセットアップ
必要条件 ....................................................................................................................................................................................................
ハードウェア・セットアップ ....................................................................................................................................................
FPGA のコンフィギュレーション .........................................................................................................................................
コントロール・パネルの起動 ....................................................................................................................................................
3–1
3–1
3–1
3–2
第４章 . コントロール・パネルの使用
コントロール・パネルの概要 .................................................................................................................................................... 4–1
7 セグメント・ディスプレイの制御 ..................................................................................................................................... 4–2
LED の点灯 .............................................................................................................................................................................................. 4–3
PS/2 キーボード .................................................................................................................................................................................. 4–3
SDRAM/SRAM コントローラおよびプログラマ ...................................................................................................... 4–4
データの読み出し / 書き込み ............................................................................................................................................ 4–5
Sequential Write ............................................................................................................................... 4–5
Sequential Read ................................................................................................................................ 4–6
フラッシュ・メモリ・プログラマ ......................................................................................................................................... 4–7
データの読み出し / 書き込み ............................................................................................................................................ 4–8
Sequential Write ............................................................................................................................... 4–9
Sequential Read ................................................................................................................................ 4–9
ユーザ・ポートのコンフィギュレーション ................................................................................................................. 4–10
フラッシュ音楽プレーヤー ....................................................................................................................................................... 4–10
VGA ディスプレイ .......................................................................................................................................................................... 4–12
デフォルト画像の表示 ........................................................................................................................................................... 4–12
Altera Corporation
iii
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
目次
ダウンロードしたビットマップ・ファイルからの別の画像の表示 .................................................... 4–13
任意の画像ファイルの表示 ................................................................................................................................................ 4–16
第５章 . 開発ボードの使用
Cyclone II FPGA のコンフィギュレーション ...............................................................................................................
JTAG プログラミング ..............................................................................................................................................................
AS プログラミング .....................................................................................................................................................................
コンフィギュレーション手順 ............................................................................................................................................
JTAG モードでの FPGA のコンフィギュレーション ...............................................................................
AS モードでの EPCS4 デバイスのコンフィギュレーション ...............................................................
5–1
5–1
5–1
5–2
5–2
5–3
第６章 . 高度な例
工場出荷時のコンフィギュレーション ..............................................................................................................................
ファイルの場所 .............................................................................................................................................................................
デモ用セットアップ ..................................................................................................................................................................
ミュージック・シンセサイザのデモ ...................................................................................................................................
ファイルの場所 .............................................................................................................................................................................
デモ用セットアップ ..................................................................................................................................................................
SD カード型音楽プレーヤー ......................................................................................................................................................
ファイルの場所 .............................................................................................................................................................................
デモ用セットアップ ..................................................................................................................................................................
iv
6–1
6–1
6–1
6–2
6–4
6–4
6–6
6–7
6–7
Altera Corporation
このユーザガイドに
ついて
このユーザガイドでは、開発キットの開梱方法、必要なソフトウェアの
インストール方法、PC への開発ボードの接続方法、サンプル・ソフト
ウェアの実行方法など、アルテラ Cyclone® II FPGA スターター開発キッ
トを使用して作業を開始する方法について説明します。
開発ボードおよびその使用方法について詳しくは、
「Cyclone II FPGA ス
ターター開発キット・リファレンス・マニュアル」を参照してください。
表 1–1 の改訂履歴は、本資料の最新版を示しています。この製品の最新
情報を入手していることを確認するには、
添付 CD_ROM の readme ファ
イルで、本資料に記載されていない最新情報を参照してください。
表 1–1. 改訂履歴
日付
2006 年 10 月
参照先
以下の方法で、この PDF（Portable Document Format）形式のマニュア
ルの情報をすばやく検索できます。
■
■
■
■
アルテラへの
お問い合わせ
Altera Corporation
2006 年 10 月
説明
Cyclone II FPGA スターター開発キット・バージョン
1.0.0 の初版
Adobe® Acrobat® または Reader の ® Edit（編集）/Find（簡易検索）
コマンドを使用するか、または双眼鏡 /Search（検索）ツールバー・
アイコンをクリックして内容を検索します。
Bookmarks（しおり）ウィンドウは、もう 1 つの目次の役割を果た
します。
トピックをクリックして、該当セクションにジャンプします。
Pages（ページ）ウィンドウのサムネール・アイコンは、各ページ
を表す小さなプレビューで、各ページにリンクしています。
文章内では、緑色でハイライト表示されたハイパーテキスト・リン
クを使用して関連情報を参照できます。
アルテラ製品に関する最新情報は、アルテラのウェブサイト、
www.altera.co.jp をご覧ください。テクニカル・サポートについては、
www.altera.co.jp/mysupport にアクセスしてください。また、アルテラ
の販売代理店にもお問い合わせいただけます。
v
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
表記規則
表記規則
書体
本資料では以下の表記規則を使用しています。
意味
太字かつ文頭が大文字
コマンド名、ダイアログ・ボックス・タイトル、チェックボックス・オプショ
ン、およびダイアログ・ボックス・オプションは、太字かつ文頭が大文字で表
記されています。例 : Save As ダイアログ・ボックス
太字
外部タイミング・パラメータ、ディレクトリ名、プロジェクト名、ディスク・
ドライブ名、ファイル名、ファイルの拡張子、およびソフトウェア・ユーティ
リティ名は、太字で表記されています。
例 : fMAX, \qdesigns ディレクトリ、d: ドライブ、chiptrip.gdf ファイル
斜体かつ文頭が大文字
資料のタイトルは、斜体かつ文頭が大文字で表記されています。
例 : AN 75: High-Speed Board Design
斜体
内部タイミング・パラメータおよび変数は、斜体で表記されています。
例 : tPIA, n + 1
変数は、山括弧 (< >) で囲み、斜体で表記されています。
例 : < ファイル名 >、< プロジェクト名 >.pof ファイル
文頭が大文字
キーボード・キーおよびメニュー名は、文頭が大文字で表記されています。
例 : Delete キー、Options メニュー
「小見出しタイトル」
資料内の小見出しおよびオンライン・ヘルプ・トピックのタイトルは、鉤括弧
で囲んでいます。例 : 「表記規則」
Courier フォント
信号およびポート名は、Courier フォントで表記されています。
例 : data1、tdi、input。アクティブ Low 信号は、サフィックス n で表示さ
れています ( 例 : resetn)。
表示されているとおりに入力する必要があるものは、Courier フォントで表記
されています ( 例 : c:\qdesigns\tutorial\chiptrip.gdf)。また、
Report ファイルのような実際のファイル、ファイルの構成要素 ( 例 : AHDL
キーワードの SUBDESIGN)、ロジック・ファンクション名 ( 例 : TRI) も
Courier フォントで表記されています。
1.、2.、3. および
a.、b.、c. など
手順など項目の順序が重要なものは、番号が付けられリスト形式で表記されて
います。
■
箇条書きの黒点などは、項目の順序が重要ではないものに付いています。
9
●
•
チェックマークは、1 ステップしかない手順を表します。
指差しマークは、要注意箇所を表しています。
CAUTION マークは、特別な配慮および理解が必要であり、手順またはプロセ
スを始める前、または続ける際に確認すべき情報を示しています。
注意マークは、手順またはプロセスを始める前、または続ける際に確認すべき
情報を示しています。
矢印は、Enter キーを押すことを示しています。
足跡マークは、詳細情報の参照先を示しています。
vi
Altera Corporation
2006 年 10 月
1. 使用する前に
はじめに
アルテラ Cyclone II FPGA スターター開発キットをご利用いただき、あ
りがとうございます。この開発キットには、機能豊富なフィールド・プ
ログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）開発ボード、ハードウェア、お
よびソフトウェア開発ツール、マニュアル、そして FPGA の開発を始め
るのに必要なアクセサリが含まれています。
この開発ボードはアルテラ Cyclone II 2C20 FPGA を搭載し、
フラッシュ・
メモリにはあらかじめコンフィギュレーションされたハードウェア・リ
ファレンス・デザインが格納されています。ハードウェア設計者は、こ
の開発ボードをプラットフォームとして使用して、
複雑なエンベデッド・
システムのプロトタイプを作成できます。
この開発キットは、C++ のソフトウェア・コントローラ、USB コマン
ド・コントローラ、マルチポート SRAM/SDRAM/ フラッシュ・メモ
リ・コントローラ、Verilog コードで記述されるデモ回路などを含む統合
された制御環境を提供します。これらの機能を使用すれば、複雑なアプ
リケーション・プログラミング・インタフェース（API）
、ホスト・コン
トロール・ソフトウェア、または SRAM/SDRAM/ フラッシュ・メモ
リ・コントローラを実装することなく、デザインを実装およびテストで
きます。
このユーザガイドでは、以下の内容について説明します。
■
■
■
■
■
開発ボードのセットアップ、電源投入、および正しい動作の検証方法
アルテラ開発スイート・ツールおよび Cyclone II FPGA スターター開
発キット CD-ROM のインストール方法
グラフィカル・ユーザ・インタフェース（GUI）であるコントロー
ル・パネルのセットアップ方法、およびコントロール・パネルを使
用したボード上のコンポーネントの操作、
アプリケーションの実装、
および VGA モニタへの画像の表示方法
Cyclone II FPGA のコンフィギュレーション方法
アプリケーション例のセットアップおよび実行方法
開発ボードについて詳しくは、「Cyclone II FPGA スターター開発キッ
ト・リファレンス・マニュアル」を参照してください。
作業を
開始する前に
Altera Corporation
2006 年 10 月
作業を開始する前に、開発キットの内容を確認します。
■
Cyclone II FPGA スターター開発ボード
1–1
詳細情報について
■
■
■
■
■
Cyclone II FPGA スターター開発キット CD-ROM。開発ボードの資
料およびユーザガイド、リファレンス・マニュアル、コントロール・
パネル・ユーティリティ、リファレンス・デザインとデモンストレー
ション、デバイスのデータシート、チュートリアル、実習項目など、
サポート資料が含まれています
アルテラ Quartus® II 6.0 Web Edition デザイン・ソフトウェア、およ
び Nios® II 6.0 エンベデッド・プロセッサを収録したアルテラ開発
スイート・ツール CD-ROM。
テスト装置でボード I/O 拡張ヘッダのプロービングが容易な開発ボー
ド・スタンドおよびエクステンダ・ピン用の 6 つのラバー（シリコ
ン）カバーのバッグ
7.5 V DC 基板取り付け電源
ボード用透明プラスチック・カバー
このユーザガイド全体を通して、作業に必要なその他のアイテムは以下
のとおりです。
■
■
■
■
詳細情報
について
VGA モニタ
CD プレーヤー、MP3 プレーヤーなどのオーディオ・ソース
ヘッドフォン
PS/2 キーボード
他の関連情報については、以下のウェブサイトを参照してください。
■
ドータ・カードの追加購入について
http://www.altera.co.jp/products/devkits/kitdaughter_boards.jsp
■
オンライン・デモおよびトレーニングについて
http://www.altera.co.jp/education/demonstrations/demindex.html and https://mysupport.altera.com/etraining/
■
Cyclone II ハンドブックについて
http://www.altera.co.jp/literature/lit-cyc2.jsp
■
Cyclone II リファレンス・デザイン
http://www.altera.co.jp/endmarkets/refdesigns/device/cyclone2/cyclone2-index.jsp
■
デバイスの購入を希望する場合の eStore について
http://www.altera.co.jp/buy/devices/buy-devices.html
1–2
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
使用する前に
■
Cyclone II Orcad シンボルについて
http://www.altera.co.jp/support/software/download/pcb/pcbpcb_index.html
■
Nios II 32 ビット・エンベデッド・プロセッサ・ソリューションにつ
いて
http://www.altera.co.jp/technology/embedded/emb-index.html
ハードウェア
のインストー
ル
作業を開始する前に、ボードを以下のように準備します。
■
■
ボード上の 6 つの銅スタンドの個々にゴム・カバー（図 1-1）を付
けます。
別のスタンドおよびネジで、ボードの上面に透明のプラスチック・
カバーを装着して保護を強化します。
図 1-1. ボード・スタンド・カバー
ソフトウェア
のインストー
ル
Altera Corporation
2006 年 10 月
この項では、以下の内容をインストールする手順について説明します。
■
■
Cyclone II FPGA スターター開発 CD-ROM
Quartus II ソフトウェア開発キット・エディション
1–3
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
ソフトウェアのインストール
Cyclone II FPGA スターター開発キット CD-ROM のインス
トール
Cyclone II FPGA スターター開発キット CD-ROM の収録内容は、以下の
とおりです。
■
■
■
キット用のサンプル・デザイン・ファイルおよびボード・デザイン・
ファイル
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド（本資料）
Cyclone II FPGA スターター開発ボード・リファレンス・マニュアル
Cyclone II FPGA スターター開発キット CD-ROM をインストールするに
は、以下のステップを実行します。
1. Cyclone II FPGA スターター開発キット CD-ROM を CD-ROM ドラ
イブに挿入します。
自動インストール・プロセスが起動します。起動しない場合は、
CD-ROMドライブを参照してsetup.exeファイルをダブルクリッ
クします。
2. 画面の指示に従ってインストール・プロセスを完了します。Cyclone II
FPGA スターター開発キットのファイルがハードディスクにコピー
され、以下のアイコンが作成されます。
Programs > Altera > Cyclone II FPGA Starter Development Kit v1.0.0
このアイコンには Windows の Start メニューからアクセスできます。こ
のアイコンを使用して、Windows スタイルの開発キット GUI を立ち上
げます。
Cyclone II FPGA スターター開発キットのインストール・プログラムは、
インストールされたファイルのディレクトリ構造を作成します（図 12）。ここで、<path> は、Cyclone II スターター開発キットのインストー
ル先として選択したディレクトリです。
1–4
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
使用する前に
図 1-2. Cyclone II スターター・キットのインストール先ディレクトリ構造
表 1–1 に、ファイル・ディレクトリ名およびその内容を示します。
表 1–1. インストール先ディレクトリの内容
ディレクトリ名
内容の説明
BoardDesignFiles
ボード・デザイン・ファイルが含まれます。こ
れらのファイルを新しいプロトタイプ・ボー
ド・デザインの開始として使用します。
Docs
開発キットの資料が含まれます。
Examples
Cyclone II FPGA スターター開発キットのサン
プル・デザイン・ファイルが含まれます。
Quartus II ソフトウェアのインストール
以下のステップを実行して、アルテラ・デザイン・ソフトウェア・スイー
トにある Quartus II Web Edition ソフトウェア・スイートをインストー
ルします。
1. Quartus II Web Editionソフトウェア・スイートCD-ROMをCD-ROM
ドライブに挿入します。
自動インストール・プロセスが起動します。起動しない場合は、
CD-ROMドライブを参照してsetup.exeファイルをダブルクリッ
クします。
2. 画面の指示に従ってインストール・プロセスを完了します。
Quartus II ソフトウェアのインストール時に問題が発生する場
合は、www.altera.co.jp で「Quartus II Installation & Licensing
Manual for PCs」の「Installing the Quartus II Software」を参
照してください。
Altera Corporation
2006 年 10 月
1–5
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
ソフトウェアのインストール
Quartus II ソフトウェアは、この開発キットで使用するリファレンス・
デザインを作成するための主要な FPGA 開発ツールです。
また、アルテラ・デザイン・ソフトウェア・スイートに含まれる Nios II
エンベデッド・デザイン・スイート・パッケージもインストールできま
す。Nios II ソフトコア・エンベデッド・プロセッサは、アルテラの FPGA
で動作します。この開発キットに含まれる多くのリファレンス・デザイ
ンに、Nios プロセッサが使用されています。
1–6
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
2. 開発ボードのセットアップ
開発ボードの
概要
アルテラでは、開発ボード（図 2-1）の機能を実証するために、コンフィ
ギュレーションをプリロードした状態で開発ボードを提供しています。
電源投入時に、
プリロードされたコンフィギュレーションによって、ユー
ザはボードが正しく動作していることを素早く確認できます。
図 2-1. Cyclone II 開発ボード・レイアウトおよびコンポーネント
必要条件
Altera Corporation
2006 年 10 月
開発ボードを使用するには、事前に以下の作業を実行しておく必要があ
ります。
2–1
開発ボードへの電源投入
■
■
インストールされていない場合は、アルテラ Quartus® II ソフトウェ
アをホスト・コンピュータにインストールします。
Cyclone II FPGA スターター開発ボードは、FPGA プログラミング用
の統合 USB-Blaster™ チップ・セットを搭載しています。インストー
ルされていない場合は、ホスト・コンピュータにアルテラ USBBlaster ドライバ・ソフトウェアをインストールします。
コンピュータ・ホストと開発ボード間の通信には、アルテラ
USB-Blaster ドライバ・ソフトウェアがホスト・コンピュータ
にインストールされている必要があります。
開発ボードへ
の電源投入
ボード動作の
確認
開発ボードに電源を投入するには、以下のステップを実行します。
1.
ホスト・コンピュータから開発ボードの USB-Blaster ポートに USBBlaster ケーブルを接続します。
2.
7.5 V DC アダプタを開発ボードと電源に接続します。
3.
VGA モニタを開発ボードの VGA ビデオ・ポートに接続します。
4.
ヘッドセットを開発ボードの Line Out オーディオ・ポートに接続
します。
5.
開発ボードの端にある RUN/PROG スイッチを RUN 位置にします。
6.
開発ボードの ON/OFF スイッチを押して、電源を投入します。
開発ボードに電源を投入したら、以下のステップを実行して開発ボード
が正しく動作することを確認します。
1.
すべてのユーザ LED が点滅していることを確認します。
2.
すべての 7 セグメント・ディスプレイが、数字 0 から F まで循環表
示することを確認します。
3.
SW0 スイッチを DOWN（ボードの端の方向）位置にセットした状
態で、VGA モニタにデフォルト画像（図 2-2）が表示されることを
確認します。
2–2
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
開発ボードのセットアップ
図 2-2. デフォルトの VGA 出力パターン（SW0 = DOWN）
4.
SW0 スイッチを UP（ボードの端から内側）位置にセットした状態
で、VGA モニタにデフォルト画像（図 2-3）が表示されることを確
認します。
図 2-3. デフォルトの FGA 出力パターン（SW0 = UP）
5.
Altera Corporation
2006 年 10 月
トグル・スイッチ SW9 を DOWN 位置にセットし、コンピュータが
1-kHz トーンを生成することを確認します。
2–3
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
ボード動作の確認
6.
トグル・スイッチ SW9 を UP 位置にセットし、オーディオ・プレー
ヤー（MP3、PC、iPod など）の出力を開発ボードの Line In コネク
タに接続します。ヘッドセットからオーディオ・プレーヤーで再生
される音楽または録音サウンドが聞こえることを確認します。
また、Mic In コネクタにマイクロフォンを接続している場合、
開発ボードは音声入力とオーディオ・プレーヤーからの出力を
混合します。
2–4
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
3. コントロール・パネルの
セットアップ
この開発キットにはコントロール・パネル機能が含まれており、ホスト・
コンピュータから USB 接続を通じて、開発ボードの各種コンポーネント
にアクセスすることができます。コントロール・パネルの概要およびそ
の使用方法については、
「コントロール・パネルの使用」の章を参照して
ください。
コントロール・パネルのセットアップでは、以下の作業を行う必要があ
ります。
■
■
■
必要条件
コントロール・パネルをセットアップして使用するには、事前に以下の
作業を実施しておく必要があります。
■
■
ハードウェア・
セットアップ
FPGA の
コンフィギュ
レーション
Altera Corporation
2006 年 10 月
ハードウェアのセットアップ
FPGA のコンフィギュレーション
コントロール・パネルの起動
インストールされていない場合は、ホスト・コンピュータにアルテ
ラ USB-Blaster ドライバ・ソフトウェアをインストールします。
インストールされていない場合は、ホスト・コンピュータにアルテ
ラ Quartus® II ソフトウェアをインストールします。
2–1 ページの「開発ボードのセットアップ」で説明したように、開発ボー
ドの電源を投入して、正常に動作することを確認します。開発ボードの
電源を投入していないが、セットアップはすでに終了して動作も検証済
みの場合は、以下のステップを実行します。
1.
ホスト・コンピュータと開発ボードが USB-Blaster ケーブルで接続
されていることを確認します。
2.
開発ボードと電源が 7.5 V DC アダプタで接続されていることを確認
します。
3.
RUN/PROG スイッチを RUN 位置にセットします。
4.
開発ボードの ON/OFF スイッチを押して、電源を投入します。
コントロール・パネルを使用する前に、<kit path>\Examples\
CII_Starter_demonstrations\CII_Starter_USB_API_v1\HW ディレク
トリから CII_Starter_USB_API.sof コンフィギュレーション・ファイル
3–1
コントロール・パネルの起動
をダウンロードして、Cyclone II FPGA の対応回路をコンフィギュレー
ションします。ダウンロード手順について詳しくは、5-1 の（Cyclone II
FPGA のコンフィギュレーション）を参照してください。
以下のステップを実行して、FPGA をコンフィギュレーションします。
1.
Quartus II ソフトウェアを起動します。
2.
Tools > Programmer を選択して、図 3-1 のウィンドウを表示します。
図 3-1. Quartus II プログラマ・ウィンドウ
コントロール・
パネルの起動
3.
Add File をクリックし、ポップアップ・ウィンドウから
CII_Starter_USB_API.sof ファイルを選択します。
4.
次に、Program/Configure ボックスをクリックして、追加するファ
イルを選択します。
5.
Start をクリックして、選択されたコンフィギュレーション・ファイ
ルを FPGA にダウンロードします。
コントロール・パネルを起動するには、以下のステップを実行します。
1.
<kit path>\Examples\CII_Starter_demonstrations\
CII_Starter_USB_API_v1\SW ディレクトリ内の
CII_Starter_control_panel.exe プログラムを実行して、コン
トロール・パネル・ユーザ・インタフェース（図 3-2）を起動します。
3–2
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
コントロール・パネルのセットアップ
図 3-2. コントロール・パネル・ウィンドウ
2.
Open を選択して、開発ボードに接続されているすべての USB ポー
トを一覧表示します。コントロール・パネルでは、USB リンクを使
用して最大 4 つの開発ボードを制御できます。
3.
Open USB Port 0 を選択します。これによって、コントロール・パ
ネルで開発ボードを管理できるようになります。
コントロール・パネルは、USB ポートが閉じるまでそのポート
を占有します。コントロール・パネルが USB ポートを占有して
いる間、Quartus II はコンフィギュレーション・ファイルを
FPGA にダウンロードできません。コントロール・パネル GUI
を閉じると、ポートも閉じます。
4.
Altera Corporation
2006 年 10 月
いくつかの 7 セグメント・ディスプレイの値を設定して、開発ボー
ドの結果を確認します。
3–3
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
コントロール・パネルの起動
3–4
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
4. コントロール・パネルの使用
コントロール・
パネルの概要
コントロール・パネルは、ホスト上の GUI と開発ボードの FPGA にダ
ウンロードされる Verilog コードで記述された回路の 2 つの部分で構成
されています。キット CD_ROM のインストール後、コントロール・パ
ネルのハードウェアおよびソフトウェアは、<kit path>\Examples
\CII_Starter_demonstrations\CII_Starter_USB_API_v1 ディレクトリ
内にあります。Verilog に精通しているユーザは、Verilog コードを使用
してコントロール・パネルの機能を変更することができます。
ホスト・コンピュータのコントロール・パネル GUI を使用すると、図 41 に示すように、USB-Blaster ケーブル接続を通じて開発ボード上の回路
を制御するコマンドを発行できます。開発ボード上の Cyclone II FPGA
デバイスにダウンロードされたデザインは、コマンドを処理するコマン
ド・コントローラを実装します。それによって、コマンド・コントロー
ラは、開発ボード上の対象入力 / 出力（I/O）デバイスのコントローラ
と通信を行って適切な処理を実行します。
図 4-1. コントロール・パネルから開発ボードへのアクセス
コントロール・パネルを使用して、以下の操作を実行できます。
■
■
■
Altera Corporation
2006 年 10 月
7 セグメント・ディスプレイに表示される値を変更する。
LED を点灯する。
PS/2 キーボードと通信する。
4–1
7 セグメント・ディスプレイの制御
■
■
■
■
SDRAM、SRAM、およびフラッシュ・メモリとの間で読み出し / 書
き込みを実行する。
ユーザ・ポートをコンフィギュレーションする。
メモリに音楽をロードし、オーディオ・デジタル・アナログ・コン
バータ（DAC）出力を通じて音楽を再生する。
VGA 出力用のイメージ・パターンをロードする。
以下の項では、ホスト・コンピュータ上ですでに開いているコントロー
ル・パネルを使用して、これらの操作を実行する方法について説明しま
す。コントロール・パネルがまだ開いていない場合は、3–2 ページの「コ
ントロール・パネルの起動」の説明に従って、コントロール・パネルを
開きます。
7 セグメント・
ディスプレイ
の制御
一般的な設計作業では、シンプルなディスプレイ・デバイスに任意の値
を設定する機能は必要ありません。ただし、トラブルシューティングに
使用した場合、この機能があるとユーザはこれらのデバイスが正しく動
作していることを検証できます。
表示する 7 セグメント・モジュールの値を設定するには、以下のステッ
プを実行します。
1. コントロール・パネルの PS2 & LED タブを選択します（図 4-2）
。
図 4-2. 7 セグメント・コントロール用のコントロール・パネル・ウィンドウ
4–2
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
コントロール・パネルの使用
2. LED & 7-SEG 領域で、HEX0 ∼ HEX3 の 7 セグメント・モジュール
の値を入力します。
3. Set ボタンをクリックします。
LED の点灯
LED を点灯するには、以下のステップを実行します。
1. コントロール・パネルの PS2 & LED タブを選択します（図 4-3）
。
2. LED & 7-SEG 領域で、点灯する個別の LED を選択します。
3. Set ボタンをクリックします。
図 4-3. LED コントロール用のコントロール・パネル・ウィンドウ
PS/2
キーボード
コントロール・パネル・ウィンドウの PS/2 keyboard（図 4-3）には、
FPGA と PS/2 ポート間で機能している接続と、PS/2 インタフェース・
コマンドおよびデータを処理するソフトウェアが表示されます。
PS/2 キーボード・インタフェースの機能をテストするには、以下のス
テップを実行します。
Altera Corporation
2006 年 10 月
4–3
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
SDRAM/ SRAM コントローラおよびプログラマ
1. PS/2 キーボードを開発ボードの PS/2 ポートに接続します。
2. CII スターター・キットのコントロール・パネルの "PS/2 Keyboard"
の下にある空白の領域内をクリックします。
3. PS/2 キーボードから文字入力を開始します。
キーボードからのキーストロークはエコーしてコントロール・パネルに
出力されるはずです。
SDRAM/
SRAM
コントローラ
および
プログラマ
コントロール・パネルでは、メモリに対して以下の種類の読み出し / 書
き込み操作を実行できます。
■
■
■
開発ボード上の SDRAM または SRAMとの間でデータの読み出し / 書
き込みを実行する。
シーケンシャル・データまたはファイル全体の内容を SDRAM また
は SRAM に書き込む。
SDRAM または SRAM のシーケンシャル・データ、あるいは全体の
内容をファイルに読み込む。
以下の項では、SDRAM へのアクセス方法について説明します。SRAM
にもこれと同じ方法でアクセスできます。
4–4
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
コントロール・パネルの使用
データの読み出し / 書き込み
SDRAM との間でデータの読み出し / 書き込みを行うには、以下のス
テップを実行します。
1. コントロール・パネルの SDRAM タブ（図 4-4）を選択します。
図 4-4. コントロール・パネルの SDRAM タブ・ウィンドウ
2. 16 ビット・ワードを SDRAM に書き込むには、Random Access ボッ
クスを使用して目的の場所のアドレスを入力し、書き込むデータを
指定して、Write ボタンをクリックします。
3. ある場所の内容を読み出すには、アドレスを入力して、Read ボタン
をクリックします。
Sequential Write
ファイルの内容を SDRAM に書き込むには、コントロール・パネルの
Sequential Write ファンクションを使用して、以下のステップを実行し
ます。
Altera Corporation
2006 年 10 月
4–5
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
SDRAM/ SRAM コントローラおよびプログラマ
1. コントロール・パネルの SDRAM タブを選択し、Sequential Write
ボックスを使用します。
2. Address ボックスに開始アドレスを指定します。
3. Length ボックスに書き込むバイト数を指定します。ファイル全体を
ロードするには、バイト数を指定しないで File Length ボックスに
チェックマークを付けるだけです。
4. Write a File to SDRAM ボタンをクリックして、データの書き込みを
開始します。
5. ポップアップした Windows ダイアログ・ボックスにソース・ファイ
ルを指定します。
また、コントロール・パネルでは、拡張子が .hex のファイルも
ロードできます。拡張子が .hex のファイルは、16 進値を ASCII
文字で表すことによってメモリ値を指定する ASCII テキスト・
ファイルです。例えば、以下の行を含むファイルがあるとします。
0123456789ABCDEF
このファイルは、0123、4567、89AB、CDEF の 4 つの 16 ビット値を定
義します。これらの値は連続してメモリにロードされます。
Sequential Read
SDRAM の内容を読み出して、ファイルに書き込むには、コントロール・
パネルの Sequential Read ファンクションを使用して、以下のステップ
を実行します。
1. コントロール・パネルの SDRAM タブを選択し、Sequential Read
ボックスを使用します。
2. Address ボックスに開始アドレスを指定します。
3. Length ボックスのファイルにコピーするバイト数を指定します。
SDRAM 全体の内容（8 MB のデータ）をファイルにコピーするには、
バイト数を指定しないで Entire SDRAM ボックスにチェックマーク
を付けるだけです。
4. Load SDRAM Content to a File ボタンをクリックします。
5. ポップアップした Windows
ファイルを指定します。
4–6
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
ダイアログ・ボックスに書き込み先の
Altera Corporation
2006 年 10 月
コントロール・パネルの使用
フラッシュ・
メモリ・
プログラマ
コントロール・パネルを使用して、開発ボードのフラッシュ・メモリと
の間で以下の読み出し / 書き込み操作を実行できます。
■
■
■
■
■
フラッシュ・メモリ全体を消去する。
メモリに 1 バイトを書き込む。
メモリから 1 バイトを読み出す。
メモリにバイナリ・ファイルを書き込む。
フラッシュ・メモリの内容をファイルにロードする。
これらの操作を実行するときは、フラッシュ・メモリの以下の
特性と制限事項を考慮すべきです。
■
■
■
4 M ビット × 8 ビット構成
フラッシュ・メモリに書き込む前に、フラッシュ・メモリ全体を消
去する必要があります。
フラッシュ・メモリを消去できる回数には制限があります。
フラッシュ・メモリ全体の消去中にコントロール・パネルを終
了しないでください。この処理には約 40 秒かかります。
フラッシュ・メモリとの間でバイトまたはファイル全体の読み出し / 書
き込みを実行する機能を使用すると、フラッシュ・メモリ・プログラマ
のビルド方法を知らなくても、マルチメディア・アプリケーション（Flash
Audio Player、Flash Picture Viewer など）を開発できます。
Altera Corporation
2006 年 10 月
4–7
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
フラッシュ・メモリ・プログラマ
データの読み出し / 書き込み
フラッシュ・メモリとの間でデータのバイトの読み出し / 書き込み操作
を行うには、以下のステップを実行します。
1. コントロール・パネルの FLASH タブ（図 4-5）を選択し、Random
Access ボックスを使用します。
図 4-5. コントロール・パネルの Flash タブ・ウィンドウ
2. Chip Erase (40 Sec) ボタンをクリックします。ボタンおよびウィン
ドウ・フレームのタイトル・プロンプトを確認し、処理が終了する
まで待ちます。この処理には約 40 秒かかります。
3. Address ボックスに目的のアドレスを入力し、wDATA ボックスに
データ・バイトを入力します。
4. Write ボタンをクリックします。
5. 任意の場所からデータ・バイトを読み出すには、場所のアドレスを
入力し、Read ボタンをクリックします。指定したアドレスの内容が
rDATA ボックスに表示されます。
4–8
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
コントロール・パネルの使用
Sequential Write
ファイルの内容をフラッシュ・メモリに書き込むには、以下のステップ
を実行します。
1. コントロール・パネルの FLASH タブを選択します。
2. Random Access 領域で、Chip Erase (40 Sec) ボタンをクリックしま
す。ボタンおよびウィンドウ・フレームのタイトル・プロンプトを
確認し、
処理が終了するまで待ちます。この処理には約40秒かかります。
3. Sequential Write 領域で、Address ボックスに開始アドレスを指定
します。
4. Length ボックスに書き込むバイト数を指定します。ファイル全体を
ロードするには、バイト数を指定しないで File Length ボックスに
チェックマークを付けるだけです。
5. Write a File to FLASH ボタンをクリックして、データの書き込みを
開始します。
6. ポップアップした Windows ダイアログ・ボックスにソース・ファイ
ルを指定します。
Sequential Read
フラッシュ・メモリの内容を読み出して、ファイルに書き込むには、コ
ントロール・パネルの Sequential Read ファンクションを使用して、以
下のステップを実行します。
1. コントロール・パネルの FLASH タブを選択し、Sequential Read
ボックスを使用します。
2. Address ボックスに開始アドレスを指定します。
3. フラッシュ・メモリから Length ボックスに、読み出すバイト数を指
定します。フラッシュ・メモリ全体の内容をファイルにコピーする
には、
バイト数を指定しないで Entire Flash ボックスにチェックマー
クを付けるだけです。
4. Load FLASH Content to a File ボタンをクリックします。
5. ポップアップした Windows
ファイルを指定します。
Altera Corporation
2006 年 10 月
ダイアログ・ボックスに書き込み先の
4–9
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
ユーザ・ポートのコンフィギュレーション
ユーザ・
ポートの
コンフィギュ
レーション
SDRAM、SRAM、およびフラッシュ・メモリ・コントローラは、それ
ぞれコマンド・コントローラに接続される 1 つのホスト・ポートと 3 つ
のユーザ選択可能な非同期ポートの合計 4 つのポートを備えています。
これら 3 つのユーザ・ポートは、メモリを他のデバイスに接続できます。
例えば、フラッシュ・コントローラを VGA DAC コントローラに接続す
ると、ユーザはフラッシュ・メモリに格納されている画像を VGA 出力
に送信できます。
ユーザは独自のデザインの回路を SRAM/SDRAM/ フラッシュ・コント
ローラのいずれかのユーザ・ポートに接続できます。バイナリ・データ
を SRAM/SDRAM/ フラッシュ・メモリにダウンロードした後、接続さ
れたユーザ・ポートを通じて、回路が SDRAM/ フラッシュ・メモリの
読み出し / 書き込みを実行できるように、メモリ・コントローラをコン
フィギュレーションできます。
フラッシュ音楽プレーヤーおよび VGA ディスプレイのサンプル・アプ
リケーションは、ユーザ・ポートのコンフィギュレーションを示します。
フラッシュ
音楽
プレーヤー
このサンプル・アプリケーションでは、音楽データがフラッシュ・メモ
リにロードされます。コントロール・パネルの Tools タブのオプション
で、ユーザ・ポートをコンフィギュレーションします。フラッシュ・コ
ントローラのユーザ・ポート Asynchronous 1 を通じて、フラッシュ・
メモリはオーディオ DAC コントローラに音楽データを送信してオー
ディオ出力ジャックに出力します。
このアプリケーションを実装するには、以下のステップを実行します。
1. フラッシュ・メモリを消去して、それに音楽ファイルを書き込みま
す（4–9 ページの「Sequential Write」
）
。CII Starter System CD-ROM
の CII_Starter_demonstrations\music ディレクトリ内のファイル
music.wav を使用します。
2. コントロール・パネルで、TOOLS タブ（図 4-6）を選択します。
4–10
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
コントロール・パネルの使用
図 4-6. コントロール・パネルの TOOLS タブ・ウィンドウ
3. FLASH Multiplexer の Asynchronous 1 ポートを選択し、Configure
ボタンをクリックして、フラッシュ・メモリからフラッシュ・コン
トローラの Asynchronous 1 ポートへの接続を可能にします。
4. 開発ボード上では、スイッチ SW1 を OFF（DOWN 位置）にセット
し、SW0 を ON（UP 位置）にセットします。
5. ヘッドセットまたはスピーカーをオーディオ出力ジャックに接続し、
オーディオ DAC 回路で生成される音楽を聞きます。
この手順では、Asynchronous 1 ポートがオーディオ DAC に接続される
ため、オーディオ DAC コントローラがフラッシュ・メモリと直接通信
できます。この例では、AUDIO_DAC Verilog モジュールは、フラッ
シュ・メモリの内容を読み出して、外部オーディオ・ポートに送信する
回路を定義しています。
Altera Corporation
2006 年 10 月
4–11
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
VGA ディスプレイ
VGA
ディスプレイ
このサンプル・アプリケーションでは、3 つの例を使用して、開発ボー
ドが接続された VGA モニタにどのように画像を生成するかを示します。
■
例 1 では、デフォルトのビット・ストリーム・コンフィギュレーショ
ン・ステージ中に、FPGA の M4K メモリ・ブロックに MIF/Hex
（Intel）フォーマットで事前にロードされたデフォルト画像を表示
します（「開発ボードの使用」の「Cyclone II FPGA のコンフィギュ
レーション」の項を参照）
。
■
例 2 では、ビットマップ・ファイルから SRAM に別の画像をダウン
ロードする方法について説明します。また、このファイルは、FPGA
の M4K メモリ・ブロックにロードすることも可能です。
■
例 3 では、他の画像を使用して、開発ボードが VGA モニタに表示で
きるバイナリ・データ・パターンを生成する方法について説明しま
す。
デフォルト画像の表示
以下のステップを実行して、デフォルト画像を表示します。
1. コントロール・パネルの VGA タブを選択して、図 4-7 のウィンドウ
を表示します。
4–12
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
コントロール・パネルの使用
図 4-7. コントロール・パネルの VGA タブ・ウィンドウ
2. Default Image および Cursor Enable ボックスがチェックされている
ことを確認します。
3. VGA モニタを開発ボードに接続し、コントロール・パネルからのデ
フォルト画像が画面に表示されることを確認します。
4. 画面にカーソルが表示されることを確認します。カーソルは、コン
トロール・パネルの X/Y 軸スクロール・バーを移動して操作します。
ダウンロードしたビットマップ・ファイルからの別の画像
の表示
別の画像をロードするには、CII スターター・システム CD-ROM の
CII_Starter_demonstrations\picturesディレクトリ内のpicture.datビッ
トマップ・ファイルを見つけます。この画像を表示するには、以下のス
テップを実行します。
Altera Corporation
2006 年 10 月
4–13
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
VGA ディスプレイ
1. コントロール・パネルの SRAM タブを選択し、picture.dat ファイル
を SRAM にロードします。
2. コントロール・パネルの TOOLS タブを選択し、SRAM Multiplexer
ポートの Asynchronous 1 を選択します（図 4-8）
。
図 4-8. SRAM 内の画像データにアクセスするためのポートのコンフィ
ギュレーション
4–14
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
コントロール・パネルの使用
3. Configure ボタンをクリックして、FPGA のマルチポート・セット
アップをアクティブにします（図 4-9）
。
図 4-9. SRAM の画像を表示するようにコンフィギュレーションされたマルチポート・コントローラ
4. VGA タブを選択し、Default Image チェックボックスの選択を解除
します。
5. VGA モニタに SRAM からの画像 picture.dat が表示されることを確
認します（図 4-10）
。Cursor Enable チェックボックスの選択を解除
して、カーソルをオフにします。
Altera Corporation
2006 年 10 月
4–15
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
VGA ディスプレイ
図 4-10.表示される画像
任意の画像ファイルの表示
任意の画像ファイルを SRAM メモリまたは FPGA の M4K メモリ・ブ
ロックにロードするには、先にビットマップ・ファイルを生成します。
以下のステップを実行します。
1. 目的の画像を、Corel® PhotoPaint® などの画像処理ツールにロードし
ます。
2. オリジナル画像を解像度 640 × 480 にリサンプルします。その画像を
Windows ビットマップ・フォーマットで保存します。
3. CII_Starter_control_panel\ImgConv.exe（開発ボード用に開発され
た画像変換ツール）を実行して、コンバータ・ウィンドウを開きま
す（図 4-11）。
4–16
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
コントロール・パネルの使用
図 4-11.画像変換ツールのウィンドウ
4. Open Bitmap ボタンをクリックして、変換する 640 × 480 グレース
ケール・フォトを選択します。
5. ファイルの処理が完了したら、Save Raw Data ボタンをクリックし
ます。これにより、Raw_Data_Gray.dat という名前のファイルが生
成され、オリジナル画像ファイルと同じディレクトリに保存されま
す。必要に応じて、表示されたウィンドウ内の File Name フィール
ドを変更して、ファイル名のプレフィックスを Raw_Data から別の
名前に変更します。
6. 4–13 ページの「ダウンロードしたビットマップ・ファイルからの別
の画像の表示」の説明に従って、Raw_Data_Gray.dat ファイルを
SRAM にダウンロードします。
Altera Corporation
2006 年 10 月
4–17
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
VGA ディスプレイ
ImgConv ツールは、モノクロの画像の Raw_Data_BW.dat ファイル（お
よびその対応する TXT フォーマット）も生成します。表 4–1 の BW ス
レッショルドは、黒または白レベルを判断するスレッショルドを定義し
ます。Raw_Data_BW.txt は、MIF/Intel Hex フォーマットで M4K SRAM
を充填します。
表 4–1. BW スレッショルド
画像ソース
R/G/B
バンド・
フィルタ
出力結果
（640 × 480）
N/A
Raw_Data_Gray
BW スレッショルド
Raw_Data_BW +
Raw_Data_BW.txt
グレースケール N/A
画像
N/A
Raw_Data_Gray
グレースケール N/A
画像
BW スレッショルド
Raw_Data_BW +
Raw_Data_BW.txt
カラー画像
カラー画像
R/G/B
B&W
スレッショルド・
フィルタ
R/G/B
（オプション）
4–18
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
5. 開発ボードの使用
この章では、開発ボードの使用方法およびその各 I/O デバイスについて
説明します。
Cyclone II
FPGA の
コンフィギュ
レーション
Cyclone II FPGA スターター開発ボードには、USB-Blaster プログラミン
グ・ケーブルに一般に備わっているプログラミング回路と、Cyclone II
FPGA 用のコンフィギュレーション・データを格納するシリアル
EEPROM チップ（EPCS4）が統合されています。ボードに電源が印加さ
れるたびに、このコンフィギュレーション・データが自動的に EEPROM
チップから FPGA にロードされます。
Quartus II ソフトウェアを使用すれば、FPGA をいつでも再プログラム
することができ、またシリアル EEPROM チップに格納されている不揮
発性データを変更することができます。以下の項では、FPGA をプログ
ラムするための 2 つの方法、JTAG プログラミングと Active Serial（AS）
プログラミングについて説明します。
JTAG プログラミング
このプログラミング手法の名前は、IEEE 規格 Joint Test Action Group に
由来しており、コンフィギュレーション・ビット・ストリームが USBBlaster 回路を通して Cyclone II FPGA に直接ダウンロードされます。
FPGA はボードに電源が供給されている間はこのコンフィギュレーショ
ンを保持し、電源が切断されるとコンフィギュレーションを失います。
USB-Blaster 回路について詳しくは、キットのインストール・
ディレクトリの BoardDesignFiles / Schematic ディレクトリに
ある「Cyclone II FPGA スターター・ボード回路図」を参照し
てください。
Altera Corporation
2006 年 10 月
5–1
Cyclone II FPGA のコンフィギュレーション
AS プログラミング
Active Serial プログラミング手法では、コンフィギュレーション・ビッ
ト・ストリームはアルテラの EPCS4 シリアル EEPROM チップにダウン
ロードされます。EEPROM はビット・ストリームの不揮発性ストレージ
を提供し、Cyclone II FPGA スターター・ボードの電源が切断されても
情報を保持します。ボードに電源が投入されると、EPCS4 デバイス内の
コンフィギュレーション・データが Cyclone II FPGA に自動的にロード
されます。
コンフィギュレーション手順
JTAG プログラミング手法と AS プログラミング手法の両方で、Cyclone
II FPGA スターター・ボードは USB ケーブルを介してホスト・コンピュー
タに接続されます。この接続方法のため、ホスト・コンピュータはボー
ドをアルテラの USB-Blaster デバイスとして識別します。JTAG および
AS プログラミング・ステップについて、以下に説明します。
JTAG モードでの FPGA のコンフィギュレーション
図 5-1 に JTAG コンフィギュレーション・セットアップを示します。コ
ンフィギュレーション・ビット・ストリームを Cyclone II FPGA にダウ
ンロードするには、以下のステップを実行します。
1.
Cyclone II FPGA スターター・ボードに電源が印加されていること
を確認します。
2.
提供されている USB ケーブルをボードの USB-Blaster ポートに接続
します。
3.
RUN/PROG スイッチ（ボードの左側にある）を RUN 位置に設定
して、
ボード上でJTAGプログラミング回路をコンフィギュレーショ
ンします。
4.
FPGA をプログラムするには、Quartus II Programmer モジュール
を使用して、.sof ファイル名拡張子を持つコンフィギュレーション・
ビット・ストリーム・ファイルを選択します。
5–2
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
開発ボードの使用
図 5-1. JTAG コンフィギュレーション手法
USB Blaster Circuit
USB
MAX
3128
RUN/PROG
JTAG Config Port
RUN”
Auto Power on Config
FPGA
EPCS Serial
Configuration
Device
AS モードでの EPCS4 デバイスのコンフィギュレーション
図 5-2 に AS コンフィギュレーション・セットアップを示します。コン
フィギュレーション・ビット・ストリームを EPCS4 シリアル EEPROM
デバイスにダウンロードするには、以下のステップを実行します。
Altera Corporation
2006 年 10 月
1.
Cyclone II FPGA スターター・ボードに電源が印加されていること
を確認します。
2.
提供されている USB ケーブルをボードの USB-Blaster ポートに接続
します。
3.
RUN/PROG スイッチ（ボードの左側にある）を PROG 位置に設定
して、JTAG プログラミング回路をコンフィギュレーションします。
4.
EPCS4 デバイスをプログラムするには、Quartus II Programmer モ
ジュールを使用して、.pofファイル名拡張子を持つコンフィギュレー
ション・ビット・ストリーム・ファイルを選択します。
5.
プログラミング操作が完了したら、RUN/PROG スイッチを RUN
位置に戻します。
6.
電源をいったん切断して再投入することにより、ボードをリセット
します。この操作によって、EPCS4 デバイス内の新しいコンフィ
ギュレーション・データが FPGA チップにロードされます。
5–3
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Cyclone II FPGA のコンフィギュレーション
EPCS4 デバイスについて詳しくは、アルテラの「コンフィギュレーショ
ン・デバイス・ハンドブック」の「シリアル・コンフィギュレーション・
デバイス」の章を参照してください。
図 5-2. AS コンフィギュレーション手法
USB Blaster Circuit
USB
MAX
3128
RUN/PROG
JTAG Config Port
PROG”
Auto Power on Config
FPGA
EPCS Serial
Configuration
Device
5–4
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
6. 高度な例
この章では、開発ボードに実装されるいくつかの高度な回路の例を説明
します。これらの回路は、オーディオ機能やビデオ機能など、ボード上
の主要機能のデモを提供します。このキットには、各デモ用の Cyclone
II FPGA（または EPCS4 シリアル EEPROM）コンフィギュレーション・
ファイルと、Verilog HDL コードでの完全なソース・コードが含まれて
います。
インストール後、関連するファイルはすべて <kit path>\Examples ディ
レクトリにあります。各デモについて説明するセクションでは、サンプ
ル・ファイルの場所を示します。
工場出荷時の
コンフィギュ
レーション
工場出荷時の開発ボードには、ボードのいくつかの基本機能を示すデ
フォルト・コンフィギュレーションが設定されています。
ファイルの場所
■
■
プロジェクト・ディレクトリ : CII_Starter_Default
使用するビット・ストリーム : CII_Starter_Default.sof または
CII_Starter_Default.pof
デモ用セットアップ
デモをセットアップするには、以下のステップを実行します。
Altera Corporation
2006 年 10 月
1.
USB ケーブルを USB-Blaster ポートに接続して、開発ボードをパ
ワー・アップします。必要に応じて（つまり、開発ボードのデフォ
ルトの工場出荷時コンフィギュレーションがEPCS4デバイスに現在
格納されていない場合）
、JTAG または AS プログラミングを使用し
てビット・ストリームをボードにダウンロードします。
2.
7 セグメント・ディスプレイに一連の文字が表示されること、そし
て赤および緑の LED が点滅することを観測します。
3.
オプションで、VGA ディスプレイを VGA D-SUB コネクタに接続
します。接続すると、VGA ディスプレイに色のパターンが表示さ
れます。
4.
オプションにより、電源供給済みのスピーカーをステレオ・オーディ
オ出力ジャックに接続します。
6–1
ミュージック・シンセサイザのデモ
5.
トグル・スイッチ SW9 を UP ポジションにし、オーディオ出力ポー
トからの 1 kHz ハミング音を聞きます。また、スイッチ SW9 を
DOWN にした場合は、Mic In ポートにマイクを接続して音声を聞
くか、
またはラインイン・ポートを使用して適切な音源からオーディ
オを再生します。
CII_Starter_Default フォルダには、このデモで使用する Verilog ソース・
コードがあります。また、このフォルダには対応する Quartus II プロ
ジェクトに必要なファイルもあります。トップレベルの
CII_Starter_Default.v Verilog ファイルは、Cyclone II FPGA のユーザ・
アクセスが可能なすべてのピンに対応するポートを定義するため、他の
プロジェクトのテンプレートとして使用できます。
ミュージック・
シンセサイザ
のデモ
このデモでは、開発ボードで PS/2 キーボードとスピーカーを使用して
マルチトーン電子キーボードを実装する方法について説明します。図 61 に、デモのセットアップを示します。
PS/2 キーボードをピアノの鍵盤として入力に使用します。開発ボードの
Cyclone II FPGA は、オンチップ・ミュージック・シンセサイザ・シス
テム（SOC）として機能して、音楽とトーンを生成します。開発ボード
に接続された VGA モニタは、音楽の再生中にどの鍵盤が押されたかを
示します。
6–2
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
高度な例
図 6-1. ミュージック・シンセサイザのデモのセットアップ
ブロック図（図 6-2）に、ミュージック・シンセサイザを構成する以下
の 4 つの主要ブロックを示します。
■
■
■
■
DEMO_SOUND には、ユーザが再生するサンプル・サウンドが格
納されています。
PS2_KEYBOARD は、PS/2 キーボードからのユーザ入力を処理しま
す。
STAFF は、VGA モニタに押されたキーに対応する鍵盤図を表示しま
す。
TONE_GENERATOR は、ミュージック・シンセサイザ SOC のコア
を表します。
SW9 を使用して、音源を PS2_KEYBOAD および DEMO_SOUND ブ
ロック間で切り替えます。デモ・サウンドをリピートするには、KEY1
を押します。
TONE_GENERATOR が生成するトーンは、
（1）ストリングおよび（2）
ブラスの 2 つで、SW0 で選択します。開発ボードで使用するオーディオ
CODEC には 2 本のチャネルがあり、SW1 と SW2 をオン / オフで切り
替えます。
Altera Corporation
2006 年 10 月
6–3
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
ミュージック・シンセサイザのデモ
図 6-2. ミュージック・シンセサイザ・デザインのブロック図
ファイルの場所
■
■
プロジェクト・ディレクトリ : CII_Starter_Synthesizer
使用するビット・ストリーム : CII_Starter_Synthesizer.sof または
CII_Starter_Synthesizer.pof
デモ用セットアップ
デモをセットアップするには、以下のステップを実行します。
1.
PS/2 キーボードを開発ボードに接続します。
2.
開発ボードの VGA 出力を VGA モニタに接続します（LCD および
CRT の両タイプのモニタが機能する必要があります）
。
3.
スピーカーを開発ボードの Line Out ポートに接続します。
6–4
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
高度な例
4.
ビット・ストリームを FPGA にロードします。
5.
すべてのスイッチ SW[9:0] を 0（Down ポジション）にセットします。
6.
開発ボードの KEY1 を押して、音楽デモを開始します。
7.
開発ボードの KEY0 を押して、回路をリセットします。
表 6–1 に、スイッチおよびプッシュ・ボタン（KEY）の使用方法を示し
ます。
表 6–1. スイッチおよびプッシュ・ボタン
信号名
説明
KEY[0]
リセット
KEY[1]
デモ音楽のリピート
SW[0]
0: ブラス
1: ストリング
SW[9]
0: デモ演奏
1: PS2 キーボートでの演奏
SW[1]
0: チャネル -1 をオン
1: チャネル -1 をオフ
SW[2]
0: チャネル -2 をオン
1: チャネル -2 をオフ
表 6–2 に、PS/2 キーボードの使用方法を示します。
表 6–2. PS/2 キーボード（１ / ２）
信号名
Altera Corporation
2006 年 10 月
説明
Q
-#4
A
-5
W
-#5
S
-6
E
-#6
D
-7
F
1
T
#1
G
2
Y
#2
H
3
J
4
I
#4
6–5
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
SD カード型音楽プレーヤー
表 6–2. PS/2 キーボード（２ / ２）
信号名
SD カード型
音楽
プレーヤー
説明
K
5
O
#5
L
6
P
#6
:
7
“
+1
市販されている多くのメディア / オーディオ・プレーヤーは、SD（Secure
Digital）カードや CF（Compact Flash）カードなどの大容量外部記憶装
置を使用して、音楽ファイルやビデオ・ファイルを格納します。このよ
うなプレーヤーには、高品質デジタル - アナログ・コンバータ（DAC）
デバイスも搭載し、高品質オーディオを再生できるものもあります。こ
の開発ボードは、SD カード・アクセスおよびプロ仕様のオーディオ性
能を実現するハードウェアおよびソフトウェアを備えおり、ユーザは開
発ボードで高度なマルチメディア製品を設計することができます。
このデモは、開発ボードに SD カード型音楽プレーヤーを実装する方法
を示します。音楽プレーヤーのデザイン・サンプルは、SD カードに音
楽ファイルを格納し、CD 品質オーディオ DAC 回路を通じてボードでの
音楽ファイルの再生を可能にします。このデザインでは、Nios II プロ
セッサを使用して SD カードに格納された音楽データを読み取り、
Wolfson WM8731 オーディオ CODEC を使用して音楽を再生します。
このオーディオ CODEC はスレーブ・モードでコンフィギュレーション
されるため、オーディオ CODEC への ADC/DAC シリアル・ビット・
クロック（BCK）および左 / 右チャネル・クロック（LRCK）は外部回路
が供給する必要があります。ブロック図（図 6-3）は、サンプル・デザ
インがクロック生成およびデータ・フロー制御用のオーディオ DAC コ
ントローラを提供することを示しています。
オーディオ DAC コントロー
ラは、Avalon バス・アーキテクチャに統合されているため、Nios II プ
ロセッサがアプリケーションを制御できます。
動作中、Nios II プロセッサは、オーディオ DAC コントローラの FIFO
メモリが一杯になっていないかどうかチェックします。一杯になってい
ない場合、プロセッサは 512 バイト・セクタを読み出して、Avalon バス
を通じてオーディオ DAC コントローラの FIFO にデータを送信します。
オーディオ DAC コントローラは、48 kHz サンプル・レートを使用して
6–6
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月
高度な例
オーディオ CODEC にデータおよびクロック信号を送信します。また、
このデザインでは、Mic In ポートからのデータと Line In ポートからの
データを混合してカラオケ風の効果を出します。
図 6-3. SD 型音楽プレーヤーのブロック図
ファイルの場所
■
■
プロジェクト・ディレクトリ : CII_Starter_SD_Card_Audio
使用するビット・ストリーム : CII_Starter_SD_Card_Audio.sof
（または .pof）
■
Nios II ワークスペース : CII_Starter_SD_Card_Audio
デモ用セットアップ
デモをセットアップするには、以下のステップを実行します。
Altera Corporation
2006 年 10 月
1.
SD カードを FAT16 フォーマットに初期化します。
2.
このデモで再生する音楽ファイルは、WAV フォーマットでなけれ
ばなりません。
そのような 1 つまたは複数の WAV ファイルを FAT16
でフォーマット済みの SD カードにコピーします。ソフトウェアに
制限があるため、WAV ファイルを削除するには、SD カード全体を
再フォーマットする必要があります。
3.
ビット・ストリームを FPGA にロードします。
6–7
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
SD カード型音楽プレーヤー
4.
ワークスペース CII_Starter_SD_Card_Audio で Nios II IDE を実行
します。
5.
開発ボードにヘッドセットまたはスピーカーを接続し、SD カード
から再生される音楽を聞きます。
図 6-4 に、このデモのセットアップを示します。
図 6-4. SD 型音楽プレーヤーのデモのセットアップ
6–8
Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド
Altera Corporation
2006 年 10 月

Download Report