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FPGAの書き込みとパソコンからの認識

2-1.はじめに

特電PCI Expressボードは、購入時の状態ではFPGAには何も書き込まれていません。

また、FPGAは揮発性(電源を落とすとデータが消える)のため、電源ONと同時に起動することはできません。

したがって、パソコンのPCI Expressスロットに本ボードを挿しただけでは動作させることができません。

 

本ボードを動作させるには、FPGAにBitStreamデータを書き込み(コンフィギュレーションという)、パソコンにPCI Expressボードとして認識してもらう必要があります。

 

そのためには3つの方法があります。

 ① パソコンが起動してからFPGAをコンフィギュレーションし、パソコンを再起動する。

 ② パソコンが起動してからFPGAをコンフィギュレーションし、デバイスマネージャから再スキャンする。

 ③ 基板上のSPI ROMにコンフィギュレーションデータを書き込み、パソコンの起動時に認識してもらう。

 

FPGAの開発時にお奨めの方法は②です。①はOSの再起動を伴うため時間がかかります。

 

③はSPI ROMの書き込みに時間がかかりますが、パソコンの電源ONと同時に起動できるので、最終的には③の状態で使用するのが望ましいでしょう。

 

本章では②の方法について説明します。

2-2.パソコンのスロットにPCIeボードを挿す

まず、パソコン筐体をあけ、PCI Expressのスロットを探し、特電PCI Expressボードを挿入します。

 

 

2-3.JTAGケーブルをつなぐ

基板上のJTAGコネクタに、JTAGケーブルを接続します。

JTAGケーブルには、Pocket JTAG Cableや、XILINX Platform USB、XILINX Parallel IVなどが使用できます。

※ XILINX Parallel IIIやその互換品を使う場合は、74HC125を74AC125に換装してください。

 

PCI Expressボードの電源は、パソコンの電源から供給されます。

 

 

2-4.書き込みをする

MITOUJTAGまたは、iMPACTを使って、FPGAに書き込みます。

それぞれのツールの使い方は、それぞれのマニュアルを参照してください。

 

 

 

 

2-5.LEDが点灯するのを確認する

FPGAの書き込みが正常に行われると、基板上のLEDが点灯します。

インテル系のマザーボードでは、最初は右側2個が点灯し、その後左側6個がチカチカと点滅します。

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AMD系のマザーボードでは右側2個が点灯するだけで、チカチカと点滅はしないはずです。

 

 

バウンダリスキャンで確認すると、下の図のようにFPGAの端子がチカチカと動いているのが見えるはずです。

 

※ 上の図のようにFPGAが動いていなかったり、LEDが点灯しない場合は、一度PCI Expressボードをパソコンから外し、再度挿入してFPGAにもう一度書き込んでください。何らかの問題により、FPGAが起動しても、FPGA内のDCMか、PHYチップ内のPLLがロックしないことがあるようです。この原因は現在究明中です。

2-6.デバイスマネージャを起動し、ハードウェアを検出する。

デバイスマネージャの起動

Windowsのスタートメニューから、「ファイル名を指定して実行」を起動し、sysdm.cplと入力します。

 

 

もしくは、「マイコンピュータのプロパティ」や「コントロールパネル」などからもデバイスマネージャを起動することができます。

 

 

ハードウェア変更のスキャン

デバイスマネージャが起動したら、ハードウェア変更のスキャンを行います。

 

 

特電PCI ExpressボードがDPIOモジュール(汎用の入出力ポート)として認識されます。

FPGAに書き込んだ回路が、クラスコード(110000)を返すようにしているためです。

2-6.デバイスドライバをインストールする

特電PCI Expressボードは「新しいハードウェア」として認識されるので、使用するためにはデバイスドライバをインストールする必要があります。

前のステップで修正したINFファイルを用いてPCI Express汎用デバイスドライバをインストールしてください。

 

インストールの詳しい手順は、こちらのページをご覧下さい。

 

デバイスドライバが正しくインストールされると、デバイスマネージャに下の図のように表示されます。


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