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SoC FPGA ハードウェア・リファレンス・デザイン（GHRD）の入手＆生成方法

SoC FPGA ハードウェア・リファレンス・デザイン（GHRD）の入手＆生成方法

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この記事では、SoC FPGA（Arm 内蔵デバイス）を搭載した、インテル純正開発キット向けのリファレンス・デザインの入手＆生成方法について紹介します。

 

はじめに

SoC FPGA 搭載の Altera®（Intel®）純正開発キット向けには、GHRD、GSRD と呼ばれるリファレンス・デザインが提供されてきました。従来、これらのリファレンス環境は SoC FPGA エンベデッド開発スイート（SoC EDS）に付属していましたが、現在では SoC EDS のパッケージ提供が無くなり、Web から個別にダウンロードしていただく形に移行しています。

  • GHRD（Golden Hardware Reference Design）： Quartus® デザイン例（FPGA H/W）
  • GSRD（Golden System Reference Design）： Linux ブートイメージ（HPS S/W）

この記事では、GHRD のダウンロードからプロジェクト生成、コンパイルまでの手順を紹介します。

 

公式手順は以下のリンク先をご確認ください。GSRD と GHRD 両方のビルド方法が載っています。

__.png参考： Golden System Reference Design (GSRD) User Manuals | Documentation | RocketBoards.org： 旧バージョンを含めた GSRD のリンク集です（最新は v20.1 を参照）

以下は、デバイスファミリー別の最新版リンクです。

 

１．GHRD の公開リポジトリー

最新の GHRD は altera-opensource/ghrd-socfpga（github.com）に公開されています。
【図 1】に、ページのイメージを掲載しますが、github.org 上で管理されていますので、更新履歴の確認、使い方の説明（READMD.md）の参照、ダウンロード等が Web ブラウザーからでも行えます。

mceclip3.png

【図 1】 GHRD 公開リポジトリーのイメージ

 

２．事前準備

ここから、GHRD をダウンロードしてコンパイルする手順を記載しますが、事前に以下の要件を満たした環境を用意してください。

  • Quartus® Prime 開発ソフトウェア
    • ビルド対象ファミリーに対応したエディション
    • ツールバージョンは GHRD の README.md に記載のバージョンを推奨
  • Quartus® Prime 開発ソフトウェアへのパスが通ったターミナル環境
    • Nios II Command Shell もしくは SoC Embedded Command Shell を使用すれば Quartus® Prime のインストール・ディレクトリーへのパスは設定済み
    • make コマンドを使用するため、make がインストールされていること

___.png ヒント：
Nios II Command Shell を使用する場合は、セットアップ時に make のインストールも個別に行う必要があります。以下のコマンドを実行することで make もインストールされます。

sudo apt update
sudo apt upgrade
sudo apt install build-essential

 

３．デザイン・プロジェクトの入手（ダウンロード）

GHRD デザイン・プロジェクトは公開リポジトリー altera-opensource/ghrd-socfpga（github.com）から git コマンドにて取得可能です。git の使い方に慣れた方は git コマンドにて対応ください。

以下に、Web ブラウザー経由でダウンロードする方法を２通り記載します。いずれかの方法でプロジェクトをダウンロードしてください。ダウンロードが完了したらアーカイブを作業用ディレクトリに展開（解凍）してください。

方法１．リポジトリー Top 画面の Code メニューからダウンロード


mceclip2.png

【図 2】 リポジトリー Top 画面の Code メニューからダウンロードする場合の例


方法２．リポジトリーのタグ一覧からダウンロード

mceclip3.png

【図 3】 リポジトリーのタグ一覧からダウンロードする場合の例

 

４．デザイン生成

以降は、Nios II Command Shell など、Quartus® Prime 開発ソフトウェアへのパスが通ったターミナル環境にて作業します。

４-１．ターミナル起動 ～ GHRD プロジェクトへ移動

ターミナル上で GHRD プロジェクト（ghrd-socpfga）の Top ディレクリーへ移動し内容を確認します。以下の 5 種類のフォルダーが表示されていれば期待通りです。

mceclip7.png

【図 4】 GHRD プロジェクト（ghrd-socpfga）の Top ディレクリー

 

４-２．ターゲットとするデバイスファミリーの選択

ターゲットとするデバイスファミリーの名前が付いたサブ・ディレクトリーへ移動します。

【図 5】は、Agilex™ 用（agilex_soc_devkit_ghrd）をターゲットとした場合の実行例となります。

mceclip6.png

【図 5】 ターゲットとするデバイスファミリーの選択

 

４-３．オプション項目の確認および選択

デバイスファミリー別ディレクトリーの README.md に、ビルド手順およびオプション項目に関する説明があります。オプションを変更する場合は Makefile を編集するか、もしくは、次の手順で make generate_from_tcl を実行する際に、引数としてオプションの指定を行ってください。

___.png ヒント：
　標準の GHRD を生成する場合にはオプション項目の指定は不要です。

【図 6】は、README.md のビルド手順とオプション項目の説明箇所の抜粋です。

mceclip8.png

【図 6】 README.md のビルド手順とオプション項目の説明

 

４-４．デザイン生成（make generate_from_tcl）の実行

ターミナル上で make generate_from_tcl を実行します。この操作によりデバイスファミリー別ディレクトリーの下に、Quartus® Prime のデザイン・プロジェクト一式が生成されます。

通常は以下のコマンドにてデザインを生成します：

make generate_from_tcl

オプション項目を指定する場合は、続けてオプション指定を記述します：

make generate_from_tcl [ オプション指定 (例：BOOTS_FIRST="fpga" など) ]

【図 7】は、オプション項目の BOARD_TYPE と BOOTS_FIRST を指定した場合の実行例です。 

mceclip0.png

【図 7】 オプション項目に BOARD_TYPE と BOOTS_FIRST を指定した場合の実行例

 

５．デザインの確認＆コンパイル

デザインのコンパイルも make コマンドにて実行可能です。ターミナル上で make sof もしくは make all を入力することで GHRD のフルコンパイルが実行され、.sof ファイルが生成されます。

make sof  もしくは  make all

Quartus® Prime 開発ソフトウェア上でデザインを確認したい場合には、ターミナル上で quartus コマンドを実行し、ghrd_*.qpf（Quartus Project File）を開いてください。

mceclip1.png

【図 8】 Quartus® Prime 開発ソフトウェア上でデザインを確認する場合

 

まとめ

GHRD の公開方法が github.org に移行したことにより、ツールリリースのタイミング以外でも随時デザインのアップデートが実施できる状態となり、より新しいデザインを早期に入手することが可能となっています。リファレンス・デザインをベースに設計を開始する際には、公開リポジトリーの更新状況をご確認いただくことをお勧めします。

また、標準の GHRD 以外にも、オプション項目で対応されているデザイン例が複数ありますので、デバイスファミリー毎のオプション項目についても併せてご確認ください。

 

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