Chamäleon | FPGA-Konfigurationsspeicher programmieren

Das FPGA-Modul ist mit einer JTAG-Schnittstelle ausgestattet, sie ist mit dem ByteBlasterMV von Altera kompatibel. Dadurch lässt sich das FPGA-Modul auf der Ebene von Quartus programmieren, ohne dass Anpassungen vorgenommen werden müssen.

Der Konfigurationsspeicher (nachfolgend kurz „PROM“ genannt) wird normalerweise nicht über die JTAG-Schnittstelle programmiert. Er ist über eine eigene, ausschließlich für diesen Zweck vorgesehene Schnittstelle zugänglich. Anwender, die bereits im Besitz des ByteBlasterII sind, können das PROM über den dafür bestimmten Steckverbinder K5 („PROGRAM“) programmieren.

Die Software von Altera erlaubt auch das Programmieren des PROM über die JTAG-Schnittstelle. In diesem Fall stellt der FPGA die Verbindung zwischen der JTAG-Schnittstelle und der AS-Schnittstelle des PROM her.

Das Programmieren des PROM über die JTAG-Schnittstelle ist nicht schwierig. Nachfolgend wird gezeigt, wie die zu Beispiel 3 des FPGA-Kurses gehörenden Daten in das PROM geschrieben werden können.


Konvertieren
Die Basis für das Programmieren des PROM sind Dateien mit der Endung *.pof. Vor dem Programmieren des PROM über die JTAG-Schnittstelle muss die *.pof-Datei in ein anderes Dateiformat konvertiert werden. Die Dateinamen-Erweiterung der konvertierten Datei ist *.jic. Zu Quartus gehört ein Konvertierprogramm, mit dem die Formatwandlung bequem durchgeführt werden kann.

Schritt 1: Gehen Sie im Hauptmenü nach „File“ und klicken Sie auf „Convert Programming Files“.

Schritt 2: Wählen Sie im Feld „Programming file type“ die Option „JTAG Indirect Configuration File (.jic)“ aus.

Schritt 3: Aktivieren Sie im darunter befindlichen Eingabefeld „Configuration device“ den PROM-Typ, mit dem das FPGA-Modul arbeitet. Dies ist der Typ EPCS4.

Das Fenster auf dem Bildschirm muss nun wie folgt aussehen:



Im nächsten Schritt müssen Sie die Typenbezeichnung des FPGA angeben, der die Verbindung zwischen JTAG- und AS-Schnittstelle herstellt. Der Typ, den das FPGA-Modul verwendet, ist der EP1C12F256.

Schritt 4: Klicken Sie auf „Flash Loader“ im unteren Feld des Fensters. Es erscheint eine Schaltfläche mit der Bezeichnung „Add device“.
Klicken Sie auf „Add device“. In dem daraufhin erscheinenden Fenster wählen Sie zuerst „Cyclone“ und anschließend „EP1C12F256“ aus.
Bestätigen Sie die Eingaben, indem Sie auf „Ok“ klicken. Dadurch schließen Sie gleichzeitig das Fenster.

Zum Schluss müssen Sie noch den Namen der zu konvertierenden Datei angeben. Die zu Beispiel 3 des FPGA-Kurses gehörende *.sof-Datei hat den Namen ex3.sof, sie ist im Ordner c:\altera\FPGA_course\ex3 abgelegt.

Schritt 5: Klicken Sie zuerst auf den Text „SOF Data“ und anschließend auf die Schaltfläche „Add File“. In dem sich öffnenden Fenster wählen Sie auf die schon bekannte Weise die Datei „c\altera\FPGA_course\ex3\ex3.sof aus.

Der Bildschirm sieht nun wie folgt aus:



Schritt 6: Mit einem Klick auf die Schaltfläche „Generate“ starten Sie die Datei-Konvertierung. Schließen Sie das Fenster durch einen Klick auf „Ok“.


Programmieren

Schritt 7: Starten Sie die Programmierumgebung von Quartus. Eventuell noch in der Device-Liste stehende Elemente müssen Sie entfernen.

Schritt 8: Klicken Sie zuerst auf den FPGA in der Liste und anschließend auf die Schaltfläche „Add File“. Wählen Sie die zuvor konvertierte Datei aus. Standardmäßig ist dies die Datei „output_file.jic“.

In der Liste erscheinen nun sowohl der FPGA als auch das PROM.

Schritt 9: Klicken Sie auf die beiden kleinen Checkboxen in der Spalte „Program/Configure“. Die Aktivierung bedeutet, dass der FPGA und das PROM programmiert werden sollen.



Schritt 10: Klicken Sie auf die Schaltfläche „Start“. Das hat zur Folge, dass zuerst der FPGA konfiguriert wird, anschließend wird das PROM programmiert.


Reset

Nachdem das PROM programmiert ist, muss das FPGA-Board durch einen Reset neu gestartet werden. Beim Neustart wird der FPGA mit den im PROM stehenden Daten konfiguriert!