Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブック

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ID 726952
日付 10/31/2022
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. Nios® Vエンベデッド・プロセッサーについて 2. インテル® Quartus® Prime開発ソフトウェアおよびプラットフォーム・デザイナーを使用した Nios® Vプロセッサーのハードウェア・システム・デザイン 3. Nios® Vプロセッサー・ソフトウェアのシステムデザイン 4. Nios® Vプロセッサーのコンフィグレーションと起動ソリューション 5. Nios® Vプロセッサー - MicroC/TCP-IPスタックの使用 6. Nios® Vプロセッサーのデバッグ、検証、およびシミュレーション 7. Nios® Vプロセッサー - リモート・システム・アップデート 8. Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブックのアーカイブ 9. Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブックの改訂履歴
1. Nios® Vエンベデッド・プロセッサーについて x
1.1. インテル® FPGAおよびエンベデッド・プロセッサーの概要 1.2. インテル® Quartus® Prime開発ソフトウェアのサポート 1.3. 組み込みシステムデザイン 1.4. Nios® Vプロセッサーのクイック・スタート・ガイド
1.4. Nios® Vプロセッサーのクイック・スタート・ガイド x
1.4.1. システム要件 1.4.2. Nios® V/mプロセッサーのデザイン例 1.4.3. ソフトウェア・デザインフロー 1.4.4. FPGAデバイスへの Nios® V/mのプログラミング
1.4.1. システム要件 x
1.4.1.1. ハードウェアとソフトウェアの要件
1.4.2. Nios® V/mプロセッサーのデザイン例 x
1.4.2.1. グラフィカル・ユーザー・インターフェイスによるデザイン例の生成 1.4.2.2. コマンドライン・インターフェイスを使用した Nios® V/mプロセッサーのデザイン例の生成
1.4.2.1. グラフィカル・ユーザー・インターフェイスによるデザイン例の生成 x
1.4.2.1.1. プラットフォーム・デザイナーにおける Nios® V/mプロセッサーのデザイン例の生成 1.4.2.1.2. プラットフォーム・デザイナーにおける Nios® V/mプロセッサーのデザイン例システムの生成
1.4.3. ソフトウェア・デザインフロー x
1.4.3.1. ボード・サポート・パッケージの生成 1.4.3.2. アプリケーション・プロジェクト・ファイルの生成 1.4.3.3. アプリケーション・プロジェクトのビルド
1.4.3.1. ボード・サポート・パッケージの生成 x
1.4.3.1.1. BSP Editor GUIを使用したボード・サポート・パッケージの生成 1.4.3.1.2. コマンドライン・インターフェイスを使用したボード・サポート・パッケージの生成
2. インテル® Quartus® Prime開発ソフトウェアおよびプラットフォーム・デザイナーを使用した Nios® Vプロセッサーのハードウェア・システム・デザイン x
2.1. プラットフォーム・デザイナーを使用した Nios® Vプロセッサー・システム・デザインの作成 2.2. プラットフォーム・デザイナー・システムの インテル® Quartus® Primeプロジェクトへの統合 2.3. Nios® Vプロセッサーのメモリーシステムのデザイン 2.4. クロックとリセットのベスト・プラクティス 2.5. デフォルト・エージェントの割り当て
2.1. プラットフォーム・デザイナーを使用した Nios® Vプロセッサー・システム・デザインの作成 x
2.1.1. Nios® V/mプロセッサーIPコアのインスタンス化 2.1.2. システム・コンポーネントのデザインの定義 2.1.3. ベースアドレスと割り込み要求優先度順の指定
2.1.1. Nios® V/mプロセッサーIPコアのインスタンス化 x
2.1.1.1. Nios® V Processorパラメーターのコンフィグレーション 2.1.1.2. プラットフォーム・デザイナーからの Nios® Vプロセッサーのデザイン例の生成
2.1.1.1. Nios® V Processorパラメーターのコンフィグレーション x
2.1.1.1.1. Debugタブ 2.1.1.1.2. Use Reset Requestタブ 2.1.1.1.3. Vectorsタブ
2.2. プラットフォーム・デザイナー・システムの インテル® Quartus® Primeプロジェクトへの統合 x
2.2.1. インテル® Quartus® Primeプロジェクトでの Nios® Vプロセッサー・システム・モジュールのインスタンス化 2.2.2. 信号の接続と物理ピン位置の割り当て 2.2.3. インテルFPGAデザインの制約
2.3. Nios® Vプロセッサーのメモリーシステムのデザイン x
2.3.1. 揮発性メモリー 2.3.2. 揮発性メモリー 2.3.3. オンチップメモリーのコンフィグレーション - RAMまたはROM
2.4. クロックとリセットのベスト・プラクティス x
2.4.1. リセット要求インターフェイス
2.4.1. リセット要求インターフェイス x
2.4.1.1. 一般的な使用例
3. Nios® Vプロセッサー・ソフトウェアのシステムデザイン x
3.1. Nios Vプロセッサー・ソフトウェアの開発フロー 3.2. インテルFPGAエンベデッド開発ツール
3.1. Nios Vプロセッサー・ソフトウェアの開発フロー x
3.1.1. ボード・サポート・パッケージのプロジェクト 3.1.2. アプリケーション・プロジェクト
3.2. インテルFPGAエンベデッド開発ツール x
3.2.1. Nios V Board Support Package Editor 3.2.2. インテルFPGA向けの RiscFree* IDE 3.2.3. Eclipse CDT for Embedded C/C++ Developers 3.2.4. Nios Vユーティリティー・ツール 3.2.5. ファイル形式変換ツール 3.2.6. その他のユーティリティー・ツール
4. Nios® Vプロセッサーのコンフィグレーションと起動ソリューション x
4.1. はじめに 4.2. アプリケーションのリンク 4.3. Nios® Vプロセッサーの起動方法 4.4. Nios® Vプロセッサーの起動方法の紹介 4.5. コンフィグレーションQSPI フラッシュからの Nios® Vプロセッサーの起動 4.6. オンチップメモリー (OCRAM) から起動するNios Vプロセッサー 4.7. Nios® Vプロセッサーのベクトル・コンフィグレーションおよびBSP設定の要約
4.2. アプリケーションのリンク x
4.2.1. リンク動作
4.2.1. リンク動作 x
4.2.1.1. デフォルトのBSPリンク 4.2.1.2. コンフィグレーション可能なBSPリンク
4.4. Nios® Vプロセッサーの起動方法の紹介 x
4.4.1. ブートフラッシュからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレースでの実行 4.4.2. ブートコピアーを使用したブートフラッシュからRAMにコピーされた Nios® Vプロセッサー・アプリケーション 4.4.3. OCRAMからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレースでの実行
4.4.1. ブートフラッシュからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレースでの実行 x
4.4.1.1. alt_load()
4.4.2. ブートコピアーを使用したブートフラッシュからRAMにコピーされた Nios® Vプロセッサー・アプリケーション x
4.4.2.1. GSFIブートローダー 4.4.2.2. SDMブートローダー
4.5. コンフィグレーションQSPI フラッシュからの Nios® Vプロセッサーの起動 x
4.5.1. Nios Vプロセッサーのデザイン、コンフィグレーション、およびブートフロー (コントロール・ブロックベースのデバイス) 4.5.2. Nios Vプロセッサーのデザイン、コンフィグレーション、およびブートフロー (SDMベースのデバイス)
4.5.1. Nios Vプロセッサーのデザイン、コンフィグレーション、およびブートフロー (コントロール・ブロックベースのデバイス) x
4.5.1.1. コンフィグレーションQSPIフラッシュからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレースでの実行 4.5.1.2. ブートコピアー (GSFIブートローダー) を使用してコンフィグレーションQSPIフラッシュからRAMにコピーされた Nios® Vプロセッサー・アプリケーション 4.5.1.3. GSFIブートローダー・デザイン例
4.5.1.1. コンフィグレーションQSPIフラッシュからの Nios® Vプロセッサー・アプリケーションのインプレースでの実行 x
4.5.1.1.1. ハードウェア・デザインフロー 4.5.1.1.2. ソフトウェア・デザインフロー 4.5.1.1.3. プログラミング・ファイルの生成 4.5.1.1.4. QSPIフラッシュプログラミング
4.5.1.2. ブートコピアー (GSFIブートローダー) を使用してコンフィグレーションQSPIフラッシュからRAMにコピーされた Nios® Vプロセッサー・アプリケーション x
4.5.1.2.1. ハードウェア・デザインフロー 4.5.1.2.2. ソフトウェア・デザインフロー 4.5.1.2.3. プログラミング・ファイルの生成 4.5.1.2.4. QSPIフラッシュのプログラミング
4.5.2. Nios Vプロセッサーのデザイン、コンフィグレーション、およびブートフロー (SDMベースのデバイス) x
4.5.2.1. ブートコピアー (SDMブートローダー) を使用してコンフィグレーションQSPIフラッシュからRAMにコピーされたNios Vプロセッサー・アプリケーション 4.5.2.2. SDM Bootloader Example Design
4.5.2.1. ブートコピアー (SDMブートローダー) を使用してコンフィグレーションQSPIフラッシュからRAMにコピーされたNios Vプロセッサー・アプリケーション x
4.5.2.1.1. ハードウェア・デザインフロー 4.5.2.1.2. ソフトウェア・デザインフロー 4.5.2.1.3. ソフトウェア・デザインフロー (SDM Bootloaderプロジェクト) 4.5.2.1.4. ソフトウェア・デザインフロー (ユーザー・アプリケーション・プロジェクト) 4.5.2.1.5. プログラミング・ファイルの生成 4.5.2.1.6. QSPIフラッシュ・プログラミングSDM
4.6. オンチップメモリー (OCRAM) から起動するNios Vプロセッサー x
4.6.1. OCRAMからのNios Vプロセッサー・アプリケーションのインプレースでの実行
4.6.1. OCRAMからのNios Vプロセッサー・アプリケーションのインプレースでの実行 x
4.6.1.1. ハードウェア・デザインフロー 4.6.1.2. ソフトウェア・デザインフロー 4.6.1.3. プログラミング
5. Nios® Vプロセッサー - MicroC/TCP-IPスタックの使用 x
5.1. はじめに 5.2. ソフトウェアのアーキテクチャー 5.3. サポートとライセンス 5.4. MicroC/TCP-IPデザイン例 5.5. 開発フロー 5.6. デザイン例の動作 5.7. オプションのコンフィグレーション 5.8. MicroC/TCP-IP Simple Socket Serverの概念
5.4. MicroC/TCP-IPデザイン例 x
5.4.1. ハードウェアとソフトウェアの要件 5.4.2. 概要 5.4.3. デザイン例ファイルの取得 µC/TCP-IP Example Designの生成 5.4.4. ハードウェア・デザイン・ファイル 5.4.5. ソフトウェア・デザイン・ファイル
5.4.5. ソフトウェア・デザイン・ファイル x
5.4.5.1. MicroC/TCP-IP IPerfデザイン例 5.4.5.2. MicroC/TCP-IP Simple Socket Serverデザイン例
5.5. 開発フロー x
5.5.1. ハードウェア開発フロー 5.5.2. ソフトウェア開発フロー 5.5.3. デバイス・プログラミング
5.5.2. ソフトウェア開発フロー x
5.5.2.1. BSPプロジェクトの作成 5.5.2.2. BSPのコンフィグレーション 5.5.2.3. アプリケーション・プロジェクトの作成 5.5.2.4. アプリケーション・プロジェクトのビルド 5.5.2.5. HEXファイルの生成
5.6. デザイン例の動作 x
5.6.1. MicroC/TCP-IP IPerfの動作 5.6.2. MicroC/TCP-IP Simple Socket Serverの動作
5.7. オプションのコンフィグレーション x
5.7.1. ハードウェア名のコンフィグレーション 5.7.2. MACおよびIPアドレスのコンフィグレーション 5.7.3. MicroC/TCP-IP初期化のコンフィグレーション 5.7.4. iPerfサーバーの自動初期化のコンフィグレーション
5.7.3. MicroC/TCP-IP初期化のコンフィグレーション x
5.7.3.1. ネットワーク・タスクのコンフィグレーション 5.7.3.2. ネットワーク・インターフェイスのコンフィグレーション
5.8. MicroC/TCP-IP Simple Socket Serverの概念 x
5.8.1. MicroC/OS-IIのリソース 5.8.2. エラー処理 5.8.3. MicroC/TCP-IP Stackのデフォルトのコンフィグレーション
6. Nios® Vプロセッサーのデバッグ、検証、およびシミュレーション x
6.1. Nios® Vプロセッサーのソフトウェア・デザインのデバッグ 6.2. デバッグツール 6.3. 組み込みデザインに関するその他の考慮事項 6.4. Nios® Vプロセッサー・デザインのシミュレーション
6.1. Nios® Vプロセッサーのソフトウェア・デザインのデバッグ x
6.1.1. OpenOCDおよびEclipse Embedded CDT 6.1.2. Objdumpファイル 6.1.3. Makeコマンドの表示
6.3. 組み込みデザインに関するその他の考慮事項 x
6.3.1. JTAGシグナル・インテグリティー 6.3.2. システムのプロトタイピング用の追加のメモリー空間
6.4. Nios® Vプロセッサー・デザインのシミュレーション x
6.4.1. 前提条件 6.4.2. プラットフォーム・デザイナーでのシミュレーション環境のセットアップと生成 6.4.3. Nios Vプロセッサー・ソフトウェアの作成 6.4.4. メモリー初期化ファイルの生成 6.4.5. システム・シミュレーション・ファイルの生成 6.4.6. コマンドラインを使用したQuestaSimシミュレーターでのシミュレーションの実行
6.4.2. プラットフォーム・デザイナーでのシミュレーション環境のセットアップと生成 x
6.4.2.1. IPおよびプラットフォーム・デザイナーのシミュレーション・セットアップ・スクリプトの使用
6.4.3. Nios Vプロセッサー・ソフトウェアの作成 x
6.4.3.1. ボード・サポート・パッケージの生成 6.4.3.2. アプリケーション・プロジェクト・ファイルの生成 6.4.3.3. アプリケーション・プロジェクトのビルド
7. Nios® Vプロセッサー - リモート・システム・アップデート x
7.1. 概要 7.2. インテルQuartus Prime開発ソフトウェア・プロ・エディションのソフトウェアとツールのサポート
7.2. インテルQuartus Prime開発ソフトウェア・プロ・エディションのソフトウェアとツールのサポート x
7.2.1. インテル® Quartus® Prime開発ソフトウェア・プロ・エディション 7.2.2. Programming File Generator
7.2.1. インテル® Quartus® Prime開発ソフトウェア・プロ・エディション x
7.2.1.1. Max Retryパラメーターの設定 7.2.1.2. ファクトリー・ロード・ピンの選択
7.2.2. Programming File Generator x
7.2.2.1. Programming File Generatorのファイルタイプ 7.2.2.2. Bitswapオプション 7.2.2.3. インテル® Quartus® Prime Programmer 7.2.2.4. サポートされているQSPIフラッシュデバイス
1. Nios® Vエンベデッド・プロセッサーについて
2. インテル® Quartus® Prime開発ソフトウェアおよびプラットフォーム・デザイナーを使用した Nios® Vプロセッサーのハードウェア・システム・デザイン
3. Nios® Vプロセッサー・ソフトウェアのシステムデザイン
4. Nios® Vプロセッサーのコンフィグレーションと起動ソリューション
5. Nios® Vプロセッサー - MicroC/TCP-IPスタックの使用
6. Nios® Vプロセッサーのデバッグ、検証、およびシミュレーション
7. Nios® Vプロセッサー - リモート・システム・アップデート
8. Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブックのアーカイブ
9. Nios® Vエンベデッド・プロセッサー・デザイン・ハンドブックの改訂履歴

5.4.3. デザイン例ファイルの取得

µC/TCP-IP Example Designの生成

プラットフォーム・デザイナーを使用してμC/TCP-IP デザイン例を生成するには、次の手順を実行します。

  1. インテル® Quartus® Prime開発ソフトウェアで、Tools > Platform Designerに移動します。
  2. プラットフォーム・デザイナーで、IP Variantを選択します。
  3. Quartus projectでは、Noneを選択します。
  4. IP Variantダイアログボックスで、IPの任意の名前を指定します。
    注: 後でIPを保存する必要はありません。
  5. Component typeで、Selectをクリックします。
    1. IP Catalogが表示されます。
    2. Nios V/m Processor Intel FPGA IPを検索します。
    3. IPデザインを作成します。
    図 83. IP Parameter Editor for Nios® V/m Processor Intel FPGA IP向けのIPパラメーター・エディター
  6. 使用可能なデザイン例の1つをクリックし、プロジェクト・フォルダーを選択します。この章での関連するデザイン例は、次のとおりです。
    1. Example Design: “µC/TCP-IP IPerf Example Design"
    2. Example Design: “µC/TCP-IP Simple Socket Server Example Design"
  7. IP Parameter Editorを閉じます。Save changes?というプロンプトが表示されたら、Don’t Saveをクリックします。
  8. デザイン例をプロジェクト・フォルダーに解凍します。デザイン例ファイルとその説明については、次の表を参照してください。

CLIを使用してExample Designを生成するには、次のコマンドを使用します。

<Intel Quartus Prime installation directory>/niosv/bin/niosv-shell
ip-deploy --component-name=intel_niosv_m --output-name=niosv_m.ip
qsys-generate niosv_m.ip \
    --example_design=<niosv_m.uc_tcp_ip_iperf_example_design or 
    niosv_m.uc_tcp_ip_sss_example_design>
unzip <a10soc_iperf.zip or a10soc_sss.zip
表 20.  デザイン例ファイルの説明
ファイル 説明
scripts デザイン例を生成およびビルドするためのスクリプトを含むフォルダー。
sdc デザイン例のSynopsys Design Constraint (.sdc) ファイルを含むフォルダー。
software Nios® Vプロセッサーを使用したμC/TCP-IPアプリケーションのソースコードを含むフォルダー。
create_design.py デザイン例をビルドするためのPythonスクリプト。
README.md デザイン例をビルドするための説明と手順。
test_design.py .sofファイルをプログラムし、システムを実行するためのPythonスクリプト。
toggle_issp.tcl In-System Sources and Probes (ISSP) を介してデザインをリセットするTCLスクリプト。
top.v トップレベルのVerilogデザイン。
update_sof.py ソフトウェア・デザイン・ファイルの編集後にデザイン例を更新するためのPythonスクリプト。

µC/TCP-IP Example Designの生成

µC/TCP-IP Example Designには、ビルドフローを簡単にするためのスクリプトが含まれています。スクリプトはスクリプト・フォルダーに格納されます。readme ファイル (README.md) を参照し、提供されているスクリプトを使用してデザイン例を開発するか、または Nios® Vプロセッサー・ツールを使用して手動でデザインを開発することができます。

手順は次のとおりです。

  1. Nios Vコマンドシェルを起動します。
  2. create_design.py を実行して、デザイン例をビルドします。
    quartus_py create_design.py
  3. ソフトウェア・デザイン・ファイルに変更が加えられた場合は、update_sof.py を実行します。スクリプトにはいくつかのオプションがあります。詳細については、README.md を参照してください。
    quartus_py update_sof.py
  4. test_design.py を実行して .sof ファイルをインテルFPGAボードにプログラムし、μC/TCP-IPデザイン例を実行します。
    quartus_py test_design.py

ハードウェアおよびソフトウェア開発の詳細については、ハードウェア開発フローおよびソフトウェア開発フローを参照してください。

レベル 2 の表題