Preparando para gravar o circuito lógico no FPGA

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Escolha do kit com o FPGA

Para realizar a implementação de um sistema digital em um FPGA, os fabricantes de chips disponibilizam kits de desenvolvimento/educacionais nos quais além do FPGA componentes periféricos diversos estão disponíveis para o desenvolvedor. Entre as características comuns desses kits está a presença de: Leds, Chaves, Displays, Conectores ligados diretamente a um conjunto de pinos do chip FPGA, Conversores A/D e D/A, entre outros. Para conhecer a característica de cada kit, recomenda-se que o desenvolvedor analise o manual do fabricante. Nos laboratórios de Telecomunicações do IFSC estão disponíveis para os professores/alunos alguns kits, cujo uso é destinado prioritariamente para as disciplinas dos Cursos Técnicos e de Engenharia de Telecomunicações. Após selecionar o kit, deverá ser feita a atribuição da pinagem do FPGA conforme as conexões previamente existentes no kit escolhido. A pinagem de cada kit pode ser encontrada nos respectivos manuais. Para facilitar a configuração da pinagem mais utilizada consulte a página correspondente a seguir:

Kit Fabricante do Kit Família FPGA Device Documentos disponíveis Arquivo qsf Pinagem do kit Disponíveis no IFSC
DE0-Nano TERASIC Cyclone® IV E - ALTERA EP4CE22F17C6 User Manual qsf Pinagem do kit DE0-Nano 4
DE2-115 TERASIC Cyclone® IV E - ALTERA EP4CE115F29C7 User Manual qsf Interfaces de entrada e saída da DE2-115 14
MERCÚRIO IV MACNICA Cyclone® IV E - ALTERA EP4CE30F23C7 Manual do Usuário qsf Pinagem dos dispositivos de entrada e saída do kit MERCURIO IV 20

Configuração da USB para programação do FPGA via JTAG

A configuração da interface USB do computador para a programação do FPGA via JTAG é realizada no computador na qual o kit FPGA será conectado. A maioria dos kits atuais já tem a interface USB-Blaster e o procedimento de configuração é o descrito no procedimento de configuração da USB para programação do FPGA via JTAG.

OBS: Essa configuração necessita ser feita apenas uma única vez no computador que será usado. É necessário ter acesso de administrado/root para fazer a configuração

Gravação do Projeto no FPGA

Após escolher o kit a ser usado no projeto, é necessário informar ao Quartus II a família e o dispositivo (device) que será utilizado

  • para DE0-Nano {Assignments > Device... > Device family (Family: [Cyclone IV E], Name filter: [EP4CE22F17C6] ) > [OK]}
  • para DE2-115 {Assignments > Device... > Device family (Family: [Cyclone IV E], Name filter: [EP4CE115F29C7] ) > [OK]}
  • para MERCÚRIO IV {Assignments > Device... > Device family (Family: [Cyclone IV E], Name filter: [EP4CE30F23C7] ) > [OK]}

Para evitar que saídas de circuitos da placa sejam ligadas ao terra através do FPGA, defina como alta impedância o estado dos pinos não utilizados no projeto.

  • {Assignments > Device... > Device and Pin Options... > Category: Unused Pins > Reserve all unused pins: [As input tri-stated] > [OK] > [OK]}

Atribua os pinos conforme a necessidade do projeto. Existem diferentes maneira de fazer esta atribuição:

  • Uso do Pin Planner {Assignments > Pin Planner} no modo tabela. Digite o número do pino na coluna {Location}. Apenas posições válidas são aceitas.
  • Uso do Pin Planner {Assignments > Pin Planner} na interface gráfica. Araste o {Node name} para a posição desejada no leiaute do FPGA.
  • Uso do Assignments Editor {Assignments > Assignment Editor}
  • Uso do Import Assignments {Assignments > Assignment Editor}. Permite reutilizar pinagens definidas para o mesmo chip com os mesmos nomes em outro projeto. Será necessário ter acesso ao arquivo .qsf desse projeto.
  • Para ilustrar o processo, ao final da configuração dos pinos, o Pin Planner {Assignments > Pin Planner} deverá mostrar a correta pinagem conforme exemplificado na figura abaixo:

Exemplo de pinagem de um projeto

Uma vez completada a pinagem, compile o projeto para que o Quartus faça o Fitter (Place & Route). Após a compilação a mensagem de warning "Critical Warning (XXXXX): No exact pin location assignment(s) for XX pins of XX total pins" não deverá mais ser mostrada. Caso seja mostrada verifique qual o pino que não foi configurado corretamente e corrija.

Programando o FPGA

Depois de realizar as etapas anteriores:

  • Escolhido corretamente o kit.
  • Definidos e configurados os pinos do FPGA.
  • Pinos não usados estão configurados como tri-state.
  • O compilador não apresenta warning sobre "pin location assignment".

A programação do FPGA é feita seguindo o procedimento de programação do FPGA através da USB-Blaster.

Consulte também

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