Arm® DS（DS-5）デバッガ―で U-Boot（v2019.04 以降）を起動する方法（Cyclone® V SoC／Arria® V SoC 編）

この記事は、旧タイトル『DS-5 デバッガ―で U-Boot（v2019.04 以降）を起動する方法（Cyclone^® V SoC／Arria^® V SoC 編）』のアップデート版です。

Altera^®（Intel^®）SoC FPGA 向けのソフトウェア統合開発環境として標準採用される Arm 純正ツールが Arm^® DS-5 for Intel^® SoC FPGA Edition (DS-5) から Arm^® Development Studio for Intel^® SoC FPGA Edition (Arm^® DS) へと変更になりました。

Arm^® DS は DS-5 の後継製品となっており使い勝手は大きくは変わりません。この記事の内容も Arm^® DS / DS-5 両方に適用できるものが大半ですが、違いがある箇所はその旨明記する形でアップデートしています。

はじめに

Altera^®（Intel^®）SoC FPGA では、Linux 起動時に U-Boot を使用しますが、この U-Boot には様々な機能があり、デバッグや開発時に活用できます。

この記事では、Cyclone^® V SoC をターゲットに Arm^® DS / DS-5 デバッガー上から、2019.04 以降の U-Boot を起動する方法について紹介します。

Arm^® DS / DS-5 から U-Boot を起動することにより、処理を行った時のメモリーやレジスターの状態を Arm^® DS / DS-5 上から見ることができ、Arm^® DS / DS-5 上から特定の処理に関してブレークをかけることができます。

前提条件

この記事では SoC EDS（SoC FPGA エンベデッド・デベロップメント・スイート）v20.1 がセットアップ済みであることを前提として説明しています。

SoC EDS v20.1 のセットアップ方法については、次のコンテンツページをご参照ください。
SoC FPGA エンベデッド・デベロップメント・スイート（SoC EDS）のインストール方法 ver.20.1

参考：
この記事では、Cyclone^® V SoC をターゲットに説明していますが、Arria^® V SoC についても同様の手順で対応可能です。

参考：
この記事では U-Boot のビルド手順は扱いません。あらかじめ以下のページを参考にビルドを済ませておいてください。
SoC EDS v19.1 std / v19.3 pro 以降のブートローダー生成フロー（Cyclone^® V SoC / Arria^® V SoC 編）

U-Boot v2019.xx や v2020.xx など、比較的最近のバージョンの U-Boot を Arm^® DS（DS-5）デバッガーに接続した状態で実行すると、JTAG 関連のエラーが表示されてデバッガーからの操作が効かない状態となってしまうケースがあります。下記の記事では発生するエラーと原因＆対策について説明していますので、U-Boot をビルドする際には下記の記事も併せてご参照ください。
Arm^® DS（DS-5）デバッガ―で U-Boot（v2019.04 以降）を起動する際に JTAG 関連のエラー表示が出る場合の対処方法

参考：
Arria^® 10 SoC をご使用の方は、以下の記事ページをご参照ください。
Arm^® DS（DS-5）デバッガ―で U-Boot（v2019.04 以降）を起動する方法（Arria^® 10 SoC 編）

1. Arm^® DS / DS-5 の起動

1-1. Arm^® DS の場合

1-1-1. Windows PC の場合

(1) Windows のスタートメニューから、以下の Embedded Command Shell を開始します。

【図 1】Embedded Command Shell の開始（Windows）

(2) Embedded Command Shell から cmdsuite プログラム（suite_exe）を実行します（Arm^® DS バージョン 2023.1 の例）。

$ /cygdrive/c/Program\ Files/Arm/Development\ Studio\ 2023.1/bin/cmdsuite.exe

(3) bash プログラムを実行します。Embedded Command Shell のプロンプト色に戻ります。

$ bash

(4) Embedded Command Shell から armds_ide & コマンドを実行します。Arm^® DS Eclipse が起動します。

$ armds_ide &

【図 2】Arm^® DS Eclipse の起動（Windows）

1-1-2. Linux PC の場合

(1) Linux OS 上（Ubuntu など）で作業する場合は、まず最初に端末（ターミナル）を起動します。
続けて、ターミナル上で「embedded_command_shell.sh」を実行することで SoC EDS 用の環境変数設定が行われたシェル環境が立ち上がります。

- SoC EDS v20.1 Pro の場合：

$ ~/intelFPGA_pro/20.1/embedded/embedded_command_shell.sh

- SoC EDS v20.1 Std の場合：

$ ~/intelFPGA/20.1/embedded/embedded_command_shell.sh

(2) Embedded Command Shell から cmdsuite プログラム（suite_exe）を実行します（Arm^® DS バージョン 2023.1 の例）。

$ /opt/arm/developmentstudio-2023.1/bin/suite_exec bash

(3) Embedded Command Shell から armds_ide & コマンドを実行します。Arm^® DS Eclipse が起動します。

$ armds_ide &

図003.png

【図 3】Arm^® DS Eclipse の起動（Linux）

1-2. DS-5 の場合

1-2-1. Windows PC の場合

(1) Windows のスタートメニューから、以下の Embedded Command Shell を開始します。

【図 4】Embedded Command Shell の開始（Windows）

(2) Embedded Command Shell から eclipse & コマンドを実行します。DS-5 Eclipse を起動します。

$ eclipse &

【図 5】DS-5 Eclipse の起動（Windows）

1-2-2. Linux PC の場合

(1) Linux OS 上（Ubuntu など）で作業する場合は、まず最初に端末（ターミナル）を起動します。

(2) 続けて、ターミナル上で「embedded_command_shell.sh」を実行することで、SoC EDS 用の環境変数設定が行われたシェル環境が立ち上がります。

- SoC EDS v20.1 Pro の場合：

$ ~/intelFPGA_pro/20.1/embedded/embedded_command_shell.sh

- SoC EDS v20.1 Std の場合：

$ ~/intelFPGA/20.1/embedded/embedded_command_shell.sh

(3) eclipse & コマンドを実行します。DS-5 Eclipse を起動します。

$ eclipse &

図006.png

【図 6】 DS-5 Eclipse の起動（Linux）

1-3. ワークスペースの選択と Arm^® DS / DS-5 の起動

(1) Arm^® DS / DS-5 のスプラッシュ画面が表示された後に、ワークスペースの選択画面が表示されるので、提案されたディレクトリーまたは、任意のディレクトリーを指定します。

【図 7】ワークスペース選択画面

(2) Arm^® DS / DS-5 をはじめて起動したときに表示される「Welcome」（ようこそ）画面はすぐに閉じて構いません。はじめて指定したワークスペースの場合は、以下のようにプロジェクトが空の状態で起動します。

【図 8】はじめて指定したワークスペースの Eclipse 画面

2. プロジェクトの作成

(1) 次に U-Boot 用の Arm^® DS / DS-5 プロジェクトを作成します。

Arm^® DS の場合:
「File」メニューから「New」⇒「Project」を選択し、New Project ウィンドウから「C/C++」⇒「Makefile Project with Existing Code」を選択してください。
DS-5 の場合:
「ファイル」メニューから「新規」⇒「Makefile Project with Existing Code」を選択してください。

図009.png

【図 9】「Makefile Project with Existing Code」を選択

(2) 下図のような「新規プロジェクト」（New Project）ウィンドウが表示されるので、"プロジェクト名" （下図の例では、cv_uboot_project）を指定し、"既存のコードの場所" の項目に U-Boot を含む BSP プロジェクトの所在を指定します。所在は［参照］（Brouse）ボタンをクリックして別ウィンドウで指定可能です。

下図の例では下記の別記事ページで、Cyclone^® V SoC 用 SD カードブート向けの U-Boot を作成した場所（/home/<user>/cv_example.sdmmc/cv_soc_devkit_ghrd/software/bootloader）を指定しています。
SoC EDS v19.1 std / v19.3 pro 以降のブートローダー生成フロー（Cyclone^® V SoC / Arria^® V SoC 編）

その他の項目は編集不要です。所在の指定が終わったら［終了］（Finish）ボタンをクリックします。

【図 10】新規プロジェクトの作成

(3) 下図のように、プロジェクト・エクスプローラー内にプロジェクト（青枠）が追加されれば、プロジェクトの作成は成功です。但し、プロジェクト内にもともと含まれている uboot.ds デバッグスクリプト・ファイルでは、Arm^® DS / DS-5 による U-Boot のデバッグを正しく行うことができません。

この記事では、v2019.04 以降の U-Boot に対応したデバッグスクリプト・ファイル uboot.ds と preloader.ds のサンプルを添付しています。

これらのデバッグスクリプト・ファイルをダウンロードしていただき、作成したプロジェクトにドラッグ&ドロップして上書きコピーしてください。

【図 11】 uboot.ds と preloader.ds をプロジェクトにドラッグ & ドロップして上書きコピー

3. デバッグの構成設定

(1) デバッグ用の構成設定を行います。

Arm^® DS の場合:
「Run」メニューから「デバッグコンフィギュレーション」を選択します。
または、Project Explorer でプロジェクトを右クリックして、表示されるメニューから「Debug As」⇒「Debug Configurations」でも選択可能です。
DS-5 の場合:
「実行」メニューから「デバッグの構成」を選択します。
または、プロジェクト・エクスプローラーでプロジェクトを右クリックして、表示されるメニューから「デバッグ」⇒「デバッグの構成」でも選択可能です。