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) SDMブートローダーBSPプロジェクトの作成 BSP EditorのコンフィグレーションおよびBSPプロジェクトの生成 SDMブートローダー・アプリケーション・プロジェクトの作成 SDMブートローダー・プロジェクトのビルド HEXファイルの生成とメモリーの初期化 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
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

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)

この項では、SDM Bootloaderプロジェクトを生成してビルドするためのデザインフローを提供します。

SDMブートローダーBSPプロジェクトの作成

BSP Editorを起動するには、次の手順に従います。

  1. Platform Designerウィンドウで、File > New BSPを選択します。Create New BSPウィンドウが表示されます。
  2. BSP setting fileでは、software/mailbox_bootloader/bsp フォルダーに移動し、BSPに settings.bsp という名前を付けます。

    BSPパス: <project directory>/software/mailbox_bootloader/bsp/settings.bsp

  3. System file (qsys or sopcinfo) では、Nios V/mプロセッサー・プラットフォーム・デザイナー・システム (.qsys) ファイルを選択します。
  4. Quartus projectでは、Quartus Project Fileを選択します。
  5. Revisionでは、正しいリビジョンを選択します。
  6. CPU nameでは、Nios V/mプロセッサーを選択します。
  7. Operating systemでは、Altera HALを選択します。
  8. Createをクリックして、BSPファイルを作成します。
図 54. Create New BSPウィンドウ

BSP EditorのコンフィグレーションおよびBSPプロジェクトの生成

  1. BSP Editor > Main > Settingsに移動します。
  2. 次の表に従って、設定をコンフィグレーションします。
    表 17.  BSP Editorの設定
    設定 アクション

    hal.max_file_descriptors 5

    		4を入力します。

    hal.log_port 5

    		Noneを選択します。

    hal.enable_exit 5

    hal.enable_clean_exit 5

    hal.c_plus_plus 5

    		Uncheckedにして、機能をディスエーブルします。

    hal.sys_clk_timer 5

    hal.timerstamp_timer 5

    hal.stdin 5

    hal.stdout 5

    hal.stderr 5

    		Noneを選択します。
    hal.linker

    次の設定をイネーブルします。

    • allow_code_at_reset

    • enable_alt_load

    • enable_alt_load_copy_rodata

    • enable_alt_load_copy_rwdata

    • enable_alt_load_copy_exceptions

    hal.make.cflags_user_flags 5

    		-ffunction-sections -fdata-sectionsを入力します。

    hal.make.link_flags 5

    		-Wl,--gc-sectionsを入力します。

    hal.make.cflags_optimization 5

    		-Osを入力します。
    :
    図 55. hal設定
    図 56. hal.linker設定
    図 57. hal.toolchain設定
    図 58. hal.make設定
  3. BSP Software Packageに移動し、altera_safeclib をイネーブルします。
    図 59. BSP Software Package
  4. BSP Editorで、BSP Linker Scriptタブをクリックします。
  5. Linker Section Nameの.text項目を、Linker Region NameのBootloader ROMに設定します。Linker Section Nameリストの残りの項目を、Bootloader RAMに設定します。
    図 60. リンカー領域の設定
  6. BSP Driverタブに移動し、すべてのドライバーをディスエーブルします (Nios V ProcessorおよびMailbox Client Intel FPGA IPを除く)。
    図 61. BSP Driverタブ
  7. Generate BSPをクリックします。BSPの生成が成功したことを確認します。
  8. BSP Editorを閉じます。

SDMブートローダー・アプリケーション・プロジェクトの作成

  1. デザインファイルの例を生成します (SDM Bootloader Example Designを参照)。デザイン例をビルドする必要はありません。
  2. SDM Bootloader Example Designプロジェクトの software/mailbox_bootloader/app フォルダーに移動します。
  3. SDMブートローダー (mailbox_bootloader.c) をプロジェクトの software/mailbox_bootloader/app フォルダーにコピーします。
  4. mailbox_bootloader.c. で PAYLOAD_OFFSET を再定義します。
    注: SOFイメージサイズは、PAYLOAD_OFFSET に影響します。PAYLOAD_OFFSET は、QSPIフラッシュの Nios® VアプリケーションHEXファイルの開始アドレスであり、SOFイメージの後の位置を指す必要があります。デバイス・データシートのコンフィグレーション・ビットストリーム・サイズを使用して、最小 PAYLOAD_OFFSET を決定できます。

    例えば、インテルStratix 10 SX 2800の推定圧縮コンフィグレーション・ビットストリーム・サイズは、577 Mbit (72.125 MByte) です。実際のサイズは、このビットストリーム・サイズと等しい、もしくは小さい場合があります。SOFイメージがアドレス0x0で始まる場合、SOFイメージはアドレス0x44C8FFF（0x44C8A48）まで到達するはずです。これにより、選択できる最小 PAYLOAD_OFFSET は、0x4500000です。

  5. Nios Vコマンドシェルを起動します。
  6. 以下のコマンドを実行して、SDMブートローダー・アプリケーション CMakeLists.txt を生成します。 
    niosv-app --app-dir=software/mailbox_bootloader/app\
        --bsp-dir=software/mailbox_bootloader/bsp\
        --srcs=software/mailbox_bootloader/app/mailbox_bootloader.c

SDMブートローダー・プロジェクトのビルド

インテル FPGA向けのRiscFree IDE、Eclipse Embedded CDT、またはコマンドライン・インターフェイス (CLI) を使用して、SDMブートローダー・プロジェクトのビルドを選択できます。

CLIでは、次のコマンドを使用してSDMブートローダーをビルドできます。

cmake -G "Unix Makefiles" -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -B \
        software/mailbox_bootloader/app/release -S \ 
        software/mailbox_bootloader/app
make -C software/mailbox_bootloader/app/release

SDMブートローダー (.elf) ファイルは、

software/mailbox_bootloader/app/release フォルダーで作成されています。

HEXファイルの生成とメモリーの初期化

HEXファイルをメモリーの初期化用に使用できるように、ELFファイルからHEXファイルを生成する必要があります。

  1. Nios Vコマンドシェルを起動します。
  2. SDMブートローダーの場合、次のコマンドラインを使用してELFをHEXに変換します。このコマンドは、SDMブートローダー （bootcopier_rom.hex) ファイルを作成します。 
elf2hex software/mailbox_bootloader/app/release/app.elf \
  -o bootcopier_rom.hex -b <base address of Bootloader ROM> \
  -w <data width of Bootloader ROM> -e <end address of Bootloader ROM> -r 4

ハードウェア・デザインをリコンパイルして、bootcopier_rom.hex のBootloader ROMへのメモリー初期化を行います。

関連情報
5 インテルは、これらの設定を使用して、SDMブートローダーのコード・フットプリントを削減することをお勧めします。
レベル 2 の表題