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 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 uc_tcp_ip_init.c のデフォルトのネットワーク・インターフェイス・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

5.7.3.2. 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

µC/TCP-IPは、受信および送信されたデータをネットワーク・バッファー (受信バッファーおよび送信バッファーとも呼ばれる) に格納します。これらのネットワーク・バッファーのサイズは、ネットワーク・インターフェイスの最小および最大パケット・フレーム・サイズを満たす必要があります。

µC/TCP-IPアプリケーションの要件に基づいて、software/app/uc_tcp_ip_init.c ソースコードのニーズにより適したネットワーク・バッファーをコンフィグレーションします。コンフィグレーション可能なネットワーク・バッファーは次のとおりです。
  • Receive Large Buffer
  • Transmit Large Buffer
  • Transmit Small Buffer

大きなバッファーのサイズは最大フレームサイズのままにしておくのが最善である一方、小さなバッファーのサイズは小さくしてシステムのRAM使用量を減らし、システム・パフォーマンスをさらに向上させることができます。さらに、デバイスに割り当てられる受信バッファーと送信バッファーの数をコンフィグレーションできます。ネットワークごとに少なくとも1つのバッファーを指定する必要があることに注意してください。

ネットワーク・バッファーをコンフィグレーションしたら、それらを有効なメモリー位置 (メイン・システム・メモリーまたは専用記述子メモリー) にレジスターします。専用の記述子メモリーを使用している場合は、ソースコードで記述子メモリーの開始アドレスとメモリースパンを定義します。

µC/TCP-IPデザイン例におけるデフォルトのコンフィグレーションについては、ネットワーク・バッファーのコンフィグレーションの表を参照してください。ハードウェア・システムに専用の記述子メモリーが用意されており、受信バッファーにレジスターされます。送信バッファーは、メインメモリーに配線されます。

注: インテルは、受信したデータのサイズはデバイスにとって未知であるため、受信バッファーを最大フレームサイズまで保持することをお勧めします。もしくは、送信されるデータのサイズがデバイスに認識されているため、送信されるデータが最大フレームサイズより小さい場合は、小さな送信バッファーを使用することが可能です。したがって、受信バッファーは大きなバッファーのみを使用でき、送信バッファーは大きなバッファーと小さなバッファーの両方を使用することができます。
表 24.  ネットワーク・バッファーのコンフィグレーション
設定 説明 デフォルト値
.RxBufPoolType 受信データバッファーのメモリー位置。 6 7 NET_IF_MEM_TYPE_DEDICATED
.RxBufLargeNbr デバイスに割り当てられた受信バッファーの数。 NUM_RX_BUFFERS 8
.TxBufPoolType 送信データバッファーのメモリー位置。6 7 NET_IF_MEM_TYPE_MAIN
.TxBufLargeNbr デバイスに割り当てられた送信バッファーの数。 5u
.TxBufSmallSize 小さな送信バッファーのサイズ。 60u
.TxBufSmallNbr デバイスに割り当てられた小さい送信バッファーの数。 5u
.MemAddr 専用記述子メモリーの開始アドレス。9 SYS_DESC_MEM_BASE
.MemSize 専用記述子メモリーのサイズ (バイト単位)。 SYS_DESC_MEM_SPAN

uc_tcp_ip_init.c のデフォルトのネットワーク・インターフェイス・コンフィグレーション 

static const NET_BUF_QTY NUM_RX_BUFFERS =
    2 * NUM_RX_LISTS * ALTERA_TSE_MSGDMA_RX_DESC_CHAIN_SIZE;

static NET_DEV_CFG_ETHER NetDev_Cfg_Ether_TSE = {

    .RxBufPoolType    = NET_IF_MEM_TYPE_DEDICATED,
    .RxBufLargeSize   = 1536u,
    .RxBufLargeNbr    = NUM_RX_BUFFERS,
    .RxBufAlignOctets = 4u,
    .RxBufIxOffset    = 2u,

    .TxBufPoolType    = NET_IF_MEM_TYPE_MAIN,
    .TxBufLargeSize   = 1518u,
    .TxBufLargeNbr    = 5u,
    .TxBufSmallSize   = 60u,
    .TxBufSmallNbr    = 5u,
    .TxBufAlignOctets = 4u,
    .TxBufIxOffset    = 0u,

    .MemAddr    = SYS_DESC_MEM_BASE,
    .MemSize    = SYS_DESC_MEM_SPAN,

    .Flags =  NET_DEV_CFG_FLAG_NONE,

    .RxDescNbr = 8u, // NOTE: Not configurable.
    .TxDescNbr = 1u, // NOTE: Not configurable.
    
    .BaseAddr           = 0,
    .DataBusSizeNbrBits = 0,

    .HW_AddrStr = "",
};
6 このフィールドは、メインメモリーの場合は NET_IF_MEM_TYPE_MAIN に、専用記述子メモリーの場合は NET_IF_MEM_TYPE_DEDICATED に設定する必要があります。
7 NET_IF_MEM_TYPE_DEDICATED に設定できるバッファータイプは1つだけです (受信バッファーまたは送信バッファー)。
8 このフィールドは、NUM_RX_LISTS および ALTERA_TSE_MSGDMA_RX_DESC_CHAIN_SIZE に基づいて導出されます。
9 システムに専用の記述子メモリーがない場合、このフィールドは NULL に設定する必要があります。
レベル 2 の表題