SoC FPGA開發板的FPGA配置數據下載和固化

 

小梅哥編寫，未經許可，嚴禁用於任何商業用途

2018年7月2日星期一

 soc fpga的燒寫和固化方式與傳統的純fpga固化方式即存在形式上的相同，也存在細節上的差別，特整理此文。

AC501-SoC開發板在上電時可以根據啓動設置開關的設置，選擇從EPCS或者HPS中啓動。具體是經過EPCS仍是HPS啓動，由一個6位撥碼開關經過設置不一樣的值來決定。

 

 

配置方式	MSEL0~4	MSEL5	描述
AS	10010	未使用	FPGA從EPCS配置
FPPx32/ Compression Enabled /Fast POR	01010	未使用	FPGA從HPS軟件配置，在U-Boot階段讀取存儲在SD卡上的rbf文件，而後配置FPGA
FPPx16/ Compression Disable /Fast POR	00000	未使用	FPGA從HPS軟件配置，在U-Boot階段讀取存儲在SD卡上的rbf文件，而後配置FPGA

 

AC501-SoC開發板支持兩種方式來配置FPGA：

一、使用JTAG編程：此種方式下，FPGA的配置bit流文件直接被下載入Cyclone V SoC FPGA中，下載以後FPGA就會按照該配置文件的信息運行。可是一旦FPGA的供電被關閉了，配置信息也就丟失了。

二、使用AS方式：AS方式全稱爲主動串行配置（Active Serial configuration），此種方式下FPGA的配置bit流文件會被下載進串行配置器件（EPCS）中，EPCS是一種SPI接口的Nor Flash存儲器，即便掉電以後，數據依然存在不會丟失。當開發板下次上電時，若是MSEL設置了從EPCS中啓動，則Cyclone V SoC FPGA會自動從EPCS中加載配置數據。

 

AC501-SoC開發板上設計了標準的IDC3-10的USB Blaster接口，使用USB Blaster，實現PC鏈接FPGA和HPS，並完成配置bit流的傳輸以及運行調試。和傳統的單芯片純FPGA方式不一樣，Cyclone V SoC FPGA上的JTAG鏈同時鏈接了FPGA和HPS。所以在使用JTAG配置FPGA時過程也有必定的差異。接下來以一個具體的例子分別講解配置sof到FPGA中和燒寫jic格式的配置文件到EPCS中。

       打開一個FPGA工程，如本例以FPGA的LED測試工程「led」爲例，在菜單欄中依次點擊Tools > Programmer或直接點擊Programer圖標以打開下載界面。打開以後，軟件可能會默認搜索到工程下的led.sof文件並添加進來了，以下圖所示。若是沒有添加也沒有關係，由於添加的內容咱們後面操做時也會手動將其刪除的。

 

若是Hardware Setup一欄沒有自動找到USB Blaster，則可能須要檢查USB Blaster是否正常鏈接且已經安裝好了驅動。若是USB Blaster就緒了，此刻咱們直接點擊Start來下載添加的sof文件是會失敗的，這是由於JTAG鏈上鍊接了FPGA和HPS兩個設備，下載器不知道須要將文件下載到哪一個設備中。

首先點擊左側的Auto Detect按鈕，以使用JTAG鏈檢測其鏈接的設備型號。會提示同一個JTAG ID對應的多個設備，根據咱們使用的器件型號爲5CSEBA2，所以選擇第一個而後OK。

 

此時軟件會提示自動檢測到的設備和Programer中已經添加的設備不匹配，詢問是否更新，點擊YES更新便可，以下圖所示。

 

更新完成後能夠看到，Programer窗口的下方展現了JTAG鏈上的設備關係，以下圖所示。主要是TDI這個信號線，首先進入SOCVHPS中，而後從SOCVHPS的TDO端口流出，進入FPGA（5CSEBA2）的TDI端口，再從FPGA的TDO端口流出，回到JTAG接口的TDO信號上。選中Device一欄中的5CSEBA2項，右鍵單擊，在彈出的對話框中選擇Change File，而後找到sof文件並添加。

 

點擊sof文件對應的Program/Configure複選框以選中，而後點擊Start按鈕，就能夠開始配置sof文件到FPGA中了。配置完成後，能夠看到開發板上的兩個FPGA_LED燈分別閃爍，其中FPGA_LED0的閃爍頻率是FPGA_LED1的兩倍。

經過以上方式，完成了sof文件下載到FPGA中的功能。可是此時下載的數據是保存在FPGA的SRAM中的，掉電以後數據就丟失了，爲了可以實現FPGA上電自動配置的功能，能夠將配置數據bit文件轉化爲jic文件，燒寫到EPCS存儲器中，並設置FPGA從EPCS中啓動，這樣FPGA下次上電時就可以自動從EPCS中加載配置數據了，無需再用JTAG下載。接下來說解AC501-SoC開發板上所用Cyclone V SoC FPGA器件的jic文件生成以及燒寫方式。

 

一樣仍是打開一個設計好的FPGA工程，如led，而後在菜單欄中依次點擊File > Convert Programming Files，以下圖所示。

 

在打開的窗口中，選擇Programming file type爲JTAG Indirect Configuration File（jic）、Configuration device爲EPCS16，注意，是EPCS128，不是EPCQ128，File name設置一個有辨識度的名字，例如led.jic，以下圖所示：

 

選中下方的Flash Loader，而後點擊右側的Add Device，以下圖所示：

在彈出的對話框中選擇AC501-SoC開發板上使用的FPGA器件5CSEBA2，而後點擊OK。

 

選中SOF Data選項，而後點擊右側的Add File，添加led.sof並確認。

 

添加好以後，點擊右下角的Generate按鈕，就能生成jic文件了。

 

燒寫時，依然是先經過Auto Detect檢測器件，而後選中FPGA器件右擊以Change File，只是添加File的時候，選擇剛剛generate好的led.jic文件。勾選Program/Configure選項，而後點擊Start，就可以完成燒寫到EPCS的功能了。