ホスト PC 上のファイルを Nios II で EPCS へプログラムする手法
ver. 1.0
2008 年 6 月
1. はじめに
この資料では、ホスト PC に存在する、ハードウェアのコンフィギュレーション・データ・ファイルをホスト・ファイルシステムの機
能を使用して、Nios® II システム･メモリへ転送し、そのコンフィギュレーション・データを Nios II を使って、EPCS へプログラム
する手法を紹介します。
この資料は、Quartus® II ver.7.2 SP3、Nios II IDE ver.7.2 SP3 の環境に対応しています。
尚、Nios II の開発環境で提供されているホスト・ファイル･システムの機能は、Nios II IDE をデバッグ･モードで動作させて
いるときにのみ、使用できるソリューションです。
ご注意ください。
USB-BlasterTM 経由
Nios II
開発ホスト PC
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2. 作業環境
アルテラのコンフィギュレーション・ROM である EPCS と Nios II のシステムを接続するために Nios II のシステムには
EPCS コントローラのペリフェラルが必要です。
今回、その条件を満たしている Nios II のハードウェア・リファレンスデザイン “standard” を使用します。
ターゲット・ボードは、Nios II 開発ボード Cyclone® エディション（EP1C20）を使用します。
3. 操作フロー
この資料での操作フローは以下になります。
1.
Nios II の開発ボード用に用意されているリファレンス・デザイン（“standard”）を、インストール・ディレクトリから作業フ
ォルダへコピーします。
2.
Nios II 開発ボード（Cyclone エディション（EP1C20））に実装されている EPCS4 のアクティブ・シリアル（AS モード）
用のコンフィギュレーション・ファイルを作成します。
3.
Nios II IDE でソフトウェア･プロジェクトを作成します。
4.
こちらで用意したソフトウェア（“epcs_program.c”）をビルドし、デバッガを起動します。
5.
ソフトウェアを実行し、コンフィギュレーション・ファイルを EPCS へ書き込みます。
6.
Nios II 開発ボード（Cyclone エディション（EP1C20））の電源を再投入し、EPCS へ書き込んだコンフィギュレーション・
データによるコンフィギュレーションが成功することを確認します。
4. 作業フロー
3 項で示した操作フローの順番で、作業を進めていきます。
4-1. 環境の準備
1.
ターゲットのハードウェア（この資料では Cyclone エディション（EP1C20））と USB-BlasterTM、ホスト PC を接続し、電
源を入れます。
2.
Nios II のリファレンス・デザインである ”standard“ のプロジェクトをインストール・ディレクトリから、作業フォルダへコピ
ーします。
【 Nios II のインストール先 】
例：¥altera¥72¥nios2eds¥examples¥vhdl¥niosII_cyclone_1c20¥standard
“standard” フォルダを作業フォルダ（ 例：¥epcs_program_niosii ）へコピーします。
3.
ターゲット･ボードへ .sof ファイルを書き込みます。
Quartus II の Tools メニュー → Programmer をクリックし、プログラマを立ち上げます。（次頁参照）
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4.
プログラマ･ウィンドウには、すでに、リファレンス･デザインの .sof ファイルが選択されています。
5.
Hardware Setup ボタンをクリックし USB-Blaster を設定します。
6.
Program/Configure へチェックを入れ、Start をクリックします。
7.
作業フォルダへコピーした standard のプロジェクト・フォルダ内に、Nios II IDE のワークスペース・フォルダを
“workspace” という名前で作成します。
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8.
standard のプロジェクト･フォルダに software というフォルダを作成し、こちらで用意したソフトウェアのサンプル･ファイ
ル（epcs_program.c）をコピーします。
9.
ここで、コンフィギュレーション・データを作成します。
今回は、standard フォルダにあらかじめ用意されているプロジェクトの sof ファイルから EPCS へ書き込むためのファ
イルを作成します。
Windows のスタート･メニューから、プログラム → altera → Nios II EDS 7.2 → Nios II 7.2 Command Shell を選択し
ます。
10.
cd コマンドにより、sof ファイルが存在する standard フォルダへ移動します。
例：cd /cygdrive/g/epcs_program_niosii/standard
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11.
sof2flash コマンドを使用し、sof ファイルからヘキサ･ファイルの .flash ファイルを作成します。
例 ： sof2flash –epcs –input=NiosII_cyclone_1c20_standard.sof –output=generate.flash –offset=0x0
※ EPCS 用のコンフィギュレーション・ファイルを作成しますので、--epcs オプションを追加します。
※ --input で、ハードウェアの .sof ファイル名を入力します。
※ --output で、生成させたい .flash の名前を入力します。
※ --ofset には、EPCS 内のオフセットを入力します。
このコマンドを実行後、作業フォルダ内に、“generate.flash”ファイルが生成されます。
12.
生成された S レコード･フォーマット･ファイル（ 例：generate.flash ）を、nios2-elf-objcopy コマンドで、バイナリ･ファイル
に変換します。
生成させたいバイナリ・ファイル名を入力します。
例：nios2-elf-objcopy –I srec binary generate.flash generate_bin.bin
ここで生成させたバイナリ・ファイルは、後ほどソフトウェア・プロジェクトへ移動させます。
13.
作業フォルダへコピーした standard プロジェクト・フォルダ内の、”NiosII_cyclone_1c20_standard.qpf” をダブルクリック
し、Quartus II のプロジェクトを開きます。
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14.
プロジェクトが開いたら、Tools メニュー → SOPC Builder を選択します。
15.
SOPC Builder が開きますので、EPCS コントローラのペリフェラルが存在していることを確認します。
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4-2. ソフトウェア･プロジェクトを作成し、ソースをビルド
1.
Nios II IDE でソフトウェア･プロジェクトを作成します。
Windows のスタートメニューより、プログラム → altera → Nios II EDS 7.2 → Nios II 7.2 IDE を選択します。
2.
Nios II IDE のワーク･スペースを設定します。
File メニュー → Switch Workspace を選択します。
3.
Workspace Launcher のウィンドウで、Browse ボタンより、先程作成した workspace フォルダを選択し、OK ボタンをク
リックします。
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4.
Welcome ウィンドウが表示されますので、右上の Workbench をクリックし、このウィンドウを閉じます。
5.
File メニュー → New → Project を選択します。
6.
New Project ウィンドウが表示されますので、Nios II C/C++ Application を選択し、Next をクリックします。
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7.
Name 欄に、ソフトウェア･プロジェクト名 （ 例：epcs_program_test ）を入力し、Browse ボタンより、このハードウェア・リ
ファレンス・デザイン（standard）の ptf ファイルを選択します。
Select Project Template 欄から Blank Project を選択し、 Finish をクリックします。
8.
epcs_program_test のフォルダに、epcs_software.c ファイルをエクスプローラ上で選択し、マウスでドラッグ・アンド・ドロ
ップします。
同様に、前の項目で作成した、ハードウェアのコンフィギュレーション･バイナリ・ファイルをこのフォルダへコピーします。
ドラック＆ドロップ
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9.
ソフトウェア･プロジェクトを右クリックし、Refresh を選択すると、バイナリ・ファイルが表示されるようになります。
10.
epcs_program_test_syslib を選択し、右クリック → Properties をクリックします。
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11.
Properties for epcs_program_test_syslib ウィンドウが表示されますので、左枠の System Library を選択します。
ホスト・ファイルシステムの機能を使用するための設定を行います。
Software Components をクリックします。
12.
Software Components ウィンドウの Add this software component にチェックを入れ、/mnt/host のパスが表示されてい
る状態で、OK をクリックします。
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13.
ソフトウェア･コードをビルドします。
ソフトウェア･プロジェクト･フォルダを選択し、マウスで右クリック → Build Project をクリックします。
4-3. ソフトウェアの実行
1.
ソフトウェア･デバッガを起動し、ソフトウェアを実行します。
※
Nios II IDE をデバッグモードで動作させないとホスト・ファイルシステムを使用できませんのでご注意ください。
2.
ソフトウェア･プロジェクトを選択した状態で、Run メニュー → Debug を選択します。
3.
Debug ウィンドウが表示されたら、Nios II Hardware を選択し、ダブル･クリックします。
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4.
ソフトウェア･プロジェクトが選択された状態でウィンドウが表示されますので、ウィンドウ右下の Debug をクリックして、
デバッガを起動します。
5.
デバッグ･ウィンドウへ切り替わる際に、以下のメッセージ･ウィンドウが表示されたら、Yes をクリックしてください。
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6.
デバッガの Resume アイコンをクリックし、ソフトウェアを実行します。
7.
デバッガを停止させます。
プログラムが実行され、Console ウィンドウへ、Program Finish! と表示されたことを確認します。
Debug ウィンドウ内で、マウスで右クリック → Terminate and Remove をクリックします。
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4-4. 動作確認
ターゲット･ボードの電源を切り、再投入します。
今回のターゲット･ボードである Nios II 開発ボード（Cyclone エディション（EP1C20））の EPCS からのコンフィギュレーショ
ンが成功すると、“User” という LED が点滅します。
これで、EPCS からのコンフィギュレーションが実行されたことになります。
5. まとめ
ホスト・ファイル・システムの機能は、Nios II IDE のデバッグ･モードでのみ使用可能となりプログラム内で使用するパス
を 、Nios II IDE で設定する必要があります。
例 ： fp_bin
= fopen ("/mnt/host/generate_bin.bin", "r");
ハードウェアのコンフィギュレーション･バイナリ・ファイルは、Nios II Command Shell 上で、sof2flash、nios2-elf-objcopy の
2 つのスクリプトを使用して生成させます。
Nios II からバイナリデータを、EPCS へプログラムするために、 alt_flash_write のマクロを使用しています。
今回、EPCS へ書き込んだコンフィギュレーション・データは、リファレンス・デザインでしたが、デザインの異なるコンフィギ
ュレーション・データを EPCS へプログラムすることで、EPCS への書き換えが成功することを、より実感できると思いま
す。
※
今回の資料を通して、Nios II を使用し、EPCS へプログラムができる事、ホスト・ファイル・システムが利用できる事が、
ご理解いただけたかと思います。
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