FPGA は知っての通り、電源投入時に FPGA の回路データ（コンフィギュレーション・データ）を格納しているフラッシュ・メモリからコンフィギュレーションさせないと、動作しません。そのフラッシュ・メモリに FPGA の回路データを事前にプログラミングしておく必要があります。
JTAG ポートから FPGA を経由してフラッシュ・メモリへプログラミングできれば、10ピン・ヘッダが 1個で済んで部品コストとスペースが節約できます。
JTAG ポートから FPGA 経由でプログラミングする便利な方法を紹介します。なお、Cyclone® V を例に説明していますが、他の FPGA でも実現できます。
JIC プログラミングの概要
インテル® FPGA のコンフィギュレーション方法として Active Serial (AS) モードを選んだ場合、FPGA イメージを格納しておくデバイスは EPCQ デバイスや EPCS デバイスといったインテル® FPGA シリアル・コンフィギュレーション・デバイスを使用します。この EPCQ デバイスや EPCS デバイスへのプログラミングにはインテル® FPGA ダウンロード・ケーブル（USB-Blaster™ や USB-Blaster™ II など）を使用しますが、ダイレクトにプログラミングする方法と FPGA を経由してプログラミングする方法があります。
AS プログラミング
ダイレクトにプログラミングする方法を AS プログラミングといい、インテル® Quartus® Prime / Quartus® II 開発ソフトウェアで生成された POF ファイルをそのままプログラミングできます。しかし、ボード上に 10 ピンのヘッダ（コネクタ）を JTAG ポート用とは別に用意する必要があります。
JTGA ポート用のヘッダはデバッグでも使用する機会が多いので、実装するケースが大半です。そうなると、同じ 10 ピンのヘッダを 2個実装することになり、部品のコストと実装スペースが増えてしまいます。
JIC プログラミング
JTAG ポートから FPGA を経由して EPCQ デバイス / EPCS デバイスへプログラミングできれば、10ピン・ヘッダが 1個で済みます。この方法を JTAG Indirect Configuration (JIC) プログラミングといいます。
今回は Terasic 社の Cyclone® V GX スタータ開発キットを例に、JICプログラミングの方法を説明します。
なお、初めて USB-Blaster™ II や USB-Blaster™ を使用する場合は、各プログラミング・ハードウェアのドライバをインストールする必要があります。ドライバのインストールが済んでいない場合は、こちらをご覧ください。
【TIPS】 USB-Blaster™ II のドライバーをインストールしてみよう
【TIPS】 USB-Blaster™ のドライバーをインストールしてみよう
JIC ファイルの生成と書き込み
環境
ツール：Quartus® Prime v16.1
開発キット：Cyclone® V GX スタータ開発キット（Terasic 社）
手順
JIC ファイルの作成（SOF ファイル → JIC ファイルへの変換）
JIC ファイルの書き込み
JIC ファイルの作成（SOF ファイル → JIC ファイルへの変換）
Quartus® Prime / Quartus® II の File メニュー ⇒ Convert Programming Files を選択します。
Convert Programming Filesウィンドウが開いたら、以下の設定を行います。
1. 生成するプログラミング・ファイルのタイプを選択
JTAG Indirect Configuration File（.jic）を選択
2. コンフィギュレーション・デバイスを選択
Cyclone® V GX スタータ開発キットに実装されている EPCQ256 を選択
3. モードを選択
Active Serial x4 を選択
4. 生成する JIC ファイルの名前を指定
次に、経由させる FPGA を指定します。
1. 経由する FPGA を指定
デバイス・ファミリは Cyclone V を指定
デバイス名は 5CGXFC5C6 を指定
さらに、変換元の SOF ファイルを指定します。
1. 変換元の SOF ファイルを指定
必要な設定ができたら、Generateをクリックして JIC ファイルを生成させます。
生成に成功しましたか？
JIC ファイルの書き込み
ボードとダウンロード・ケーブルを準備して、接続します。
なお、開発キットの多くはボード上にダウンロード・ケーブルの機能が実装されているため、PC と開発キットの間を USB ケーブルでつなぐだけで、ダウンロード・ケーブルを認識できます。今回もこのケースに該当します。
皆さんが作成したボードの場合は、ダウンロード・ケーブルを JTAG 用の 10ピン・ヘッダに接続します。
開発キットとケーブルの接続
ボード（開発キット）の電源をオンします。そして、Quartus® Prime / Quartus® II の Tools メニュー ⇒ Programmer を選択またはツールバーをクリックして、Programmer を起動します。
Programmerが起動したら、以下の設定を行います。
1. ダウンロード・ケーブルを選択
USB-Blaster を選択
2. モードを選択
JTAG を選択
3. プログラミング・ファイルを指定
Add File をクリックして、JIC ファイルを指定
下図のようになったら、Program/Configure にチェックを入れて、Start をクリックします。書き込みには少し時間が掛かるので、終わるまでお待ちください。
プログラミングが完了したら、再度、電源を入れ直してください。そうすると、新しい FPGA イメージがコンフィギュレーションされて、FPGA が動き出します。