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Intel Agilex® 7 FPGA ベアメタル・アプリケーション

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もくじ

 

1.　はじめに

この記事では、インテル® Agilex™ FPGA 向けにベアメタル・アプリケーションの提供及び実行手順を紹介します。OS が起動していない環境下で、アプリケーションを動作させたい際の参考にしていただければ幸いです。

 

2.　ベアメタル・アプリケーションのサンプル提供／内容

この記事ではベアメタル・アプリケーションのサンプルを提供しています。
添付ファイル名 : Baremetal_HelloWorld_v0.tar.gz

実行手順については、3 章で説明しておりますので参考にしてください。

本サンプルのは "Hello World!" を出力するだけの、シンプルな構成になっています。
"Hellow World!" を表示しているソースファイル名は hwlib.c ファイルです。

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3.　実行方法

デバッガーと SD カードからの実行方法について、それぞれ説明します。

__.png 注記：
両実行方法ともに、ブートローダー起動後のコンソールまで起動する必要があります。
環境の作製方法については、下記 Web ページを参考にしてください。
Building Bootloader for Stratix 10 and Agilex

【補足】
Flush の種類によって、"Agilex - Boot from SD Card" か "Agilex - Boot from QSPI" のどちらかをご確認ください。尚、本コンテンツでは、SD カードからの起動を行っています。

HPS のブートを開始するためには、SDM (Secure Device Manager) に対して JTAG 経由で .sof ファイルを書き込むか、事前にコンフィグ用の QSPI Flash に .jic ファイルを書き込んでおく必要があります。

Agilex のブートフローについては以下の記事も確認ください。
インテル® Stratix® 10 FPGA／Intel Agilex® 7 FPGA のブート方式と設定

 

3-1.　デバッガーから実行

構成としては下図の通りです（図 1）。
予めブートローダーを起動しておき、デバッガー（例. Arm DS）から実行します。
デバッガーで実行する手順については 3-1-1 以降で説明します。

mceclip4.png

【図 1】 デバッガーから実行する際の構成

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3-1-1.　ベアメタル・アプリケーションをビルド

この記事に添付されているベアメタル・アプリケーションをインポートしビルドを行います。
インポートとビルドは、図 2 と 図 3 を参考にしていただければ幸いです。

 

mceclip2.png

【図 2】インポート手順

mceclip2.png

【図 3】ベアメタル・アプリケーションのビルド

3-1-2.　ベアメタル・アプリケーションを実行

下図のようにプロジェクトを右クリックし、［Debug As］⇒［Debug Configuration］でデバッグを実行します（図 3）

mceclip0.png

【図 4】ベアメタル・アプリケーションのデバッグ実行

3-1-3.　ログを確認

正常にビルドが完了すると、下記のようなログが出力されます。

U-Boot SPL 2022.01 (Sep 08 2022 - 22:48:40 +0900)
Reset state: Cold
MPU          1200000 kHz
L4 Main       400000 kHz
L4 sys free   100000 kHz
L4 MP         200000 kHz
L4 SP         100000 kHz
SDMMC          50000 kHz
DDR: 8192 MiB
SDRAM-ECC: Initialized success with 1728 ms
QSPI: Reference clock at 400000 kHz
WDT:   Started watchdog@ffd00200 with servicing (10s timeout)
Trying to boot from MMC1
## Checking hash(es) for config board-0 ... OK
## Checking hash(es) for Image atf ... crc32+ OK
## Checking hash(es) for Image uboot ... crc32+ OK
## Checking hash(es) for Image fdt-0 ... crc32+ OK
NOTICE:  BL31: v2.6.1(release):
NOTICE:  BL31: Built : 00:44:55, Jul 28 2022
NOTICE:  BL31 CLK freq = 400 MHz

U-Boot 2022.01 (Jul 28 2022 - 00:46:38 +0900)socfpga_agilex
CPU:   Intel FPGA SoCFPGA Platform (ARMv8 64bit Cortex-A53)
Model: SoCFPGA Agilex SoCDK
DRAM:  8 GiB
WDT:   Started watchdog@ffd00200 with servicing (10s timeout)
MMC:   dwmmc0@ff808000: 0
Loading Environment from FAT... Unable to read "uboot.env" from mmc0:1... In:    serial0@ffc02000
Out:   serial0@ffc02000
Err:   serial0@ffc02000
Net:
Warning: ethernet@ff800000 (eth0) using random MAC address - 12:98:a6:74:4c:bc
eth0: ethernet@ff800000
Hit any key to stop autoboot:  0
SOCFPGA_AGILEX #　　　　　　　 ←(ブートローダーを起動し、この状態でデバッガーでアプリを実行)
SOCFPGA_AGILEX # Hello World!  ←(デバッガーでベアメタルアプリを実行した結果の出力表示)

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3-2.　SD カードからのスタンドアロン実行

構成としては下図の通りです（図 5）。
予めブートローダーを起動しておき、SD カードから実行します。
デバッガーで実行する手順については 3-2-1 以降で説明します。

mceclip0.png
【図 5】SD カードから実行する際の構成

_____.png 目次へもどる 

3-2-1.　ベアメタル・アプリケーションをビルド

『3-1-1. ベアメタル・アプリケーションをビルド』をご覧ください。

3-2-2.　ビルドで生成された .bin ファイルを SD カードの FAT 領域に格納

ビルドを行うと、プロジェクトに sample_app.bin ファイルが生成されます（図 5）。
このファイルを SD カードの FAT 領域に格納します。

mceclip1.png

【図 6】SD カードに格納するバイナリーファイル

_____.png 目次へもどる 

3-2-3.　SD カードからベアメタル・アプリケーションを実行

ブートローダーを起動し、SD カードから DDR へベアメタル・アプリケーションのバイナリーを展開し実行します。以下にコマンド例を記載します。

SOCFPGA_AGILEX # fatload mmc 0:1 0x2000000 sample_app.bin　
⇒ SD カードの FAT 領域内に格納されている sample_app.bin を DDR のアドレス 0x2000000 へ格納

SOCFPGA_AGILEX # go 0x2000000　
⇒ DDR のアドレス 0x2000000 へプログラムカウンタを移動

__.png 注記：
最近の u-boot はキャッシュが有効になっています。
もし上記コマンドで起動しなければ、"dcache off" 及び "icache off" コマンドでキャッシュを無効化し、再度試してください。

 

3-2-4.　ログを確認

正常にビルドが完了すると、下記のようなログが出力されます。

U-Boot SPL 2022.01 (Sep 08 2022 - 22:48:40 +0900)
Reset state: Cold
MPU          1200000 kHz
L4 Main       400000 kHz
L4 sys free   100000 kHz
L4 MP         200000 kHz
L4 SP         100000 kHz
SDMMC          50000 kHz
DDR: 8192 MiB
SDRAM-ECC: Initialized success with 1728 ms
QSPI: Reference clock at 400000 kHz
WDT:   Started watchdog@ffd00200 with servicing (10s timeout)
Trying to boot from MMC1
## Checking hash(es) for config board-0 ... OK
## Checking hash(es) for Image atf ... crc32+ OK
## Checking hash(es) for Image uboot ... crc32+ OK
## Checking hash(es) for Image fdt-0 ... crc32+ OK
NOTICE:  BL31: v2.6.1(release):
NOTICE:  BL31: Built : 00:44:55, Jul 28 2022
NOTICE:  BL31 CLK freq = 400 MHz

U-Boot 2022.01 (Jul 28 2022 - 00:46:38 +0900)socfpga_agilex
CPU:   Intel FPGA SoCFPGA Platform (ARMv8 64bit Cortex-A53)
Model: SoCFPGA Agilex SoCDK
DRAM:  8 GiB
WDT:   Started watchdog@ffd00200 with servicing (10s timeout)
MMC:   dwmmc0@ff808000: 0
Loading Environment from FAT... Unable to read "uboot.env" from mmc0:1... In:    serial0@ffc02000
Out:   serial0@ffc02000
Err:   serial0@ffc02000
Net:
Warning: ethernet@ff800000 (eth0) using random MAC address - 8a:b9:da:d7:65:e8
eth0: ethernet@ff800000
Hit any key to stop autoboot:  0
SOCFPGA_AGILEX #
SOCFPGA_AGILEX #
SOCFPGA_AGILEX # fatload mmc 0:1 0x2000000 sample_app.bin ←（SD カードから DDR へアプリを展開）
4856 bytes read in 5 ms (948.2 KiB/s)
SOCFPGA_AGILEX # go 0x2000000　　　　　　　　　　　　　　 ←（アプリのアドレスへ移動）
## Starting application at 0x02000000 ...
Hello World!                                            　←（アプリの実行結果が表示される）

 

4.　おわりに

この記事では、Intel Agilex® 7 FPGA 向けにベアメタル・アプリケーションの提供及び、実行手順を紹介しました。デバッガーと SD カードでは、実行手順が異なりますのでご注意ください。

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5.　サンプル

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