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入门：Intel® Cyclone® 10 LP FPGA 套件

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2017年11月10日

CPOL

7分钟阅读

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请按照以下步骤开始使用您的 Intel® Cyclone® 10 LP FPGA 套件，并准备好您的开发环境。

请按照以下步骤开始使用您的 Intel® Cyclone® 10 LP FPGA 套件，并准备好您的开发环境。

  1. 验证基本板级操作
  2. 下载并安装 Intel® Quartus® Prime 软件套件（精简版）
  3. 安装 JTAG 下载线驱动程序
  4. 建立与 Intel® Nios® II 处理器的通信
  5. 下载 Intel® Cyclone® 10 LP FPGA 套件参考设计和文档
  6. 运行板级测试系统应用程序

步骤 1：验证板级操作

  1. 请确保 DIP 开关 S1-4 (BYPASS) 处于图 1 所示的默认“OFF”位置。这将通过 USB 启用与电路板的 JTAG 连接。其他 3 个开关是通用的用户输入，可以处于任何状态。

    图 1

  2. 将黑色 USB Type A 连接器插入您的 PC，将 Mini-B 连接器插入电路板。

    图 2
  3. 一旦通电，蓝色的电源 LED 和黄色的配置 LED 将会亮起，而四个用户 LED 将按顺序闪烁。这表示 FPGA 已从外部闪存设备成功编程为 Golden System Reference Design。

什么是 Golden System Reference Design？

Golden System Reference Design (GSRD) 是从工厂预先编程到板载闪存设备中的 FPGA 映像，FPGA 在通电时会立即加载它。下图说明了 GSRD 的组成部分。此设计的文件源包含在 Intel® Cyclone® 10 LP Kit 下载页面提供的 Kit Design Files 中。

步骤 2：下载并安装 Intel® Quartus® Prime 软件

这里使用的 FPGA 设计软件非常适合初学者，因为它免费下载且无需许可证文件。单击 此处 下载软件。

注意：安装文件很大（数 GB），下载和安装可能需要很长时间。为最大程度地减少下载时间和所需的磁盘空间，我们建议您仅下载必需的项目。在提示选择要下载的文件时，取消选中“全选”，然后仅选择Quartus Prime 和Cyclone 10 设备支持。

系统将提示您登录 myAltera 帐户。如果您还没有帐户，可以快速创建一个，然后下载将开始。下载完成后，安装程序将自动启动。

为什么 Intel® Quartus® Prime 软件下载量如此之大？

Intel® Quartus® 软件下载包含创建自定义芯片设计所需的各种先进工具，例如仿真器、综合工具、布局布线引擎、时序分析器和设备编程器等。其中几乎所有功能都内置于设计软件本身。下载还包括 Nios® II 处理器的嵌入式软件设计套件，以及一个或多个 FPGA 系列数据库——在本例中是 Intel® Cyclone® 10 FPGA 数据库。

步骤 3：安装 JTAG 线驱动程序

评估板设计包含一个集成的 USB-Blaster II JTAG 下载线，用于 FPGA 编程。但是，在主机计算机和电路板能够完全通信之前，您必须在主机计算机上安装驱动程序。

在 Windows PC 上安装 USB 下载线驱动程序

要在 Windows PC 上安装驱动程序，您必须拥有系统管理（管理员）权限才能安装 USB-Blaster II 下载线驱动程序。通过 USB 线将评估套件连接到 PC 后，请执行以下步骤：

  1. 在<Intel® Quartus® Prime 系统目录>\drivers\usb-blaster-ii 中找到 USB 下载线驱动程序。
    如果驱动程序不在您的目录中，请从www.altera.com/support/software/drivers 下载驱动程序。
  2. 在 PC 上打开设备管理器。在其他设备选项卡中，选择并右键单击USB-Blaster。然后，单击更新驱动程序软件。
  3. 单击浏览。浏览到<Intel® Quartus® Prime 系统目录>\drivers\usb-blaster-ii，然后单击下一步。将显示 Windows 安全警告。
  4. 单击安装开始安装驱动程序。
  5. 驱动程序安装完成后，单击完成。
  6. 重新启动您的系统。

在 Linux PC 上安装 USB 下载线驱动程序

单击 此处 查看安装 Linux 版 USB-Blaster II 驱动程序的说明。

步骤 4：与 Intel® Nios® II 处理器通信

Intel® Cyclone® 10 LP FPGA 评估套件已预装 Intel® Nios® II 处理器，作为 Golden System Reference Design (GSRD) 的一部分。

  1. 为评估套件供电，蓝色的电源和黄色的配置 LED 将亮起，绿色的 LED 将按顺序闪烁。
  2. 打开 Windows 开始菜单，点击所有程序 > Intel FPGA > Nios II Command Shell。
  3. 输入以下命令启动 Intel® Nios® II 处理器终端：nios2-terminal
  4. 命令 shell 提示符将返回以下结果：
    • nios2-terminal : 使用电缆上的 JTAG UART 连接到硬件目标
    • nios2-terminal : “Intel Cyclone 10 LP FPGA 评估套件 [USB-1]”，设备 1，实例 0
    • nios2-terminal : (使用 IDE 停止按钮或 ctrl-c 终止)
    • Hello world !
  5. 按 CTRL-C 退出终端。
  6. 您已成功验证与 Intel® Nios® II 处理器的通信。

步骤 5：下载 Intel® Cyclone® 10 LP FPGA 评估板资料

要下载 Intel® Cyclone® 10 LP FPGA 评估板套件，请执行
以下步骤：

  1. 打开网络浏览器，导航到 Intel® Cyclone® 10 LP FPGA 评估套件页面 此处。
  2. 滚动到页面底部，然后单击Kit Collateral 链接。
  3. 将 .zip 文件解压缩到 PC 的本地硬盘驱动器。
  4. 该软件包将创建下图所示的目录结构。

文件目录名 目录内容说明。
board_design_files 包含原理图、布局、组装和物料清单的电路板设计文件。使用这些文件作为新原型板设计的起点。
demos 包含可用的演示应用程序。
documents 包含评估套件的文档。
examples 包含评估套件的示例设计文件。
factory_recovery 包含在发货前编程到电路板的原始数据。使用此数据可将电路板恢复到其原始出厂状态。

步骤 6：运行板级测试系统 (BTS) 应用程序

板级测试系统应用程序允许您通过易于使用的图形用户界面来验证板上大多数组件的操作。它可以让您修改时钟操作、测量功耗、测试内存、与 GPIO 交互以及重新配置 FPGA。

  1. 在<package rootdir>\examples\board_test_system 中找到板级测试系统文件夹。

  2. 从 BTS 文件夹启动BoardTestSystem.exe，将显示图 1 所示的屏幕。在屏幕底部，您将看到一个绿色指示器，确认电路板已连接并与 PC 通信。将鼠标悬停在照片上以识别板上的各种组件。

  3. 在 Utilities 部分单击Clock 图标，将弹出一个窗口，允许您读取或更改时钟频率。现在我们不进行任何更改，因此请关闭窗口。

  4. 在 Utilities 部分单击Power 图标以测量设备功耗。您可以从 Power Rail 按钮中选择任何一个电源轨进行监控。准备好继续时，请关闭窗口。

  5. 使用允许我们与闪存和 GPIO 交互的新设计重新配置 FPGA。单击Configure 下拉菜单，然后选择Configure with Flash/GPIO Design。

  6. 单击Configure 按钮，通过 USB 下载线重新配置 FPGA。

  7. BTS GUI 现在将显示用于与 GPIO 和配置闪存交互的选项卡。

    在选择了 GPIO 选项卡后，您可以：

    • 通过单击相应的按钮来打开或关闭用户 LED。
    • 更改 DIP 开关 0 到 2 的状态，并观察 DIP 开关指示灯的变化。请务必不要更改 DIP 开关 3 (JTAG Enable) 的状态。
    • 按下按钮 PB0 到 PB3，并观察按钮图像的变化。请勿按下靠近 DIP 开关的 CONF 或 RESET 按钮。
    • 查看 FPGA 设计中外围设备的内存映射。

  8. 选择 Flash 选项卡以查看配置闪存的内容和内存映射。

    通过此接口，您可以读取、写入和擦除闪存内容，但仅限于 Board Test System 暂存地址范围 (0073.0000 – 007A.FFFF)。

  9. 让我们使用允许我们与 HyperRAM 内存设备交互的新设计重新配置 FPGA。单击Configure 下拉菜单，然后选择Configure with HyperRAM Design。

  10. 单击Configure 按钮，通过 USB 下载线重新配置 FPGA。

  11. BTS GUI 现在将显示用于与 HyperRAM 内存交互的选项卡。

    在选择了 HyperRAM 选项卡后，您可以：

    • 测量 HyperRAM 内存的读/写速度。
    • 注入内存错误并观察错误检测。
    • 选择用于测试的内存范围（4KB 至 16MB）。
  12. 有关使用 BTS 的帮助，请单击Help。
  13. 完成实验后，关闭 BTS 应用程序。
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