cyclone ii fpgaスターター開発キット・ユーザガイド

この資料は英語版を翻訳したもので、内容に相違が生じる場合には原文を優先します。こちらの日本語版は参考用としてご利用ください。設計の際には、最新の英語版で内容をご確認ください。

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ドキュメント・バージョン 1.0.0ドキュメント・デート 2006年 10月

Cyclone II FPGA スターター開発キット

P25-36048-00

ユーザガイド

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Copyright © 2006 Altera Corporation. All rights reserved. Altera, The Programmable Solutions Company, the stylized Altera logo, specific devicedesignations, and all other words and logos that are identified as trademarks and/or service marks are, unless noted otherwise, the trademarks andservice marks of Altera Corporation in the U.S. and other countries. All other product or service names are the property of their respective holders.Altera products are protected under numerous U.S. and foreign patents and pending applications, maskwork rights, and copyrights. Altera warrantsperformance of its semiconductor products to current specifications in accordance with Altera's standard warranty, but reserves the right to makechanges to any products and services at any time without notice. Altera assumes no responsibility or liability arising out of theapplication or use of any information, product, or service described herein except as expressly agreed to in writing by AlteraCorporation. Altera customers are advised to obtain the latest version of device specifications before relying on any publishedinformation and before placing orders for products or services.

ii Altera Corporation

資料番号 : UG-CDK01012-10

Altera Corporation iii

目次

このユーザガイドについて .................................................................................. v

第１章 . 使用する前にはじめに .................................................................................................................................................................................................... 1–1作業を開始する前に ......................................................................................................................................................................... 1–1詳細情報について ............................................................................................................................................................................... 1–2ハードウェアのインストール .................................................................................................................................................... 1–3ソフトウェアのインストール .................................................................................................................................................... 1–3

Cyclone II FPGAスターター開発キット CD-ROMのインストール ................................................... 1–4Quartus IIソフトウェアのインストール .................................................................................................................. 1–5

第２章 . 開発ボードのセットアップ開発ボードの概要 ............................................................................................................................................................................... 2–1必要条件 .................................................................................................................................................................................................... 2–1開発ボードへの電源投入 .............................................................................................................................................................. 2–2ボード動作の確認 ............................................................................................................................................................................... 2–2

第３章 . コントロール・パネルのセットアップ必要条件 .................................................................................................................................................................................................... 3–1ハードウェア・セットアップ .................................................................................................................................................... 3–1FPGAのコンフィギュレーション ......................................................................................................................................... 3–1コントロール・パネルの起動 .................................................................................................................................................... 3–2

第４章 . コントロール・パネルの使用コントロール・パネルの概要 .................................................................................................................................................... 4–17セグメント・ディスプレイの制御 ..................................................................................................................................... 4–2LEDの点灯 .............................................................................................................................................................................................. 4–3PS/2キーボード .................................................................................................................................................................................. 4–3SDRAM/SRAMコントローラおよびプログラマ ...................................................................................................... 4–4データの読み出し /書き込み ............................................................................................................................................ 4–5Sequential Write ............................................................................................................................... 4–5Sequential Read ................................................................................................................................ 4–6

フラッシュ・メモリ・プログラマ ......................................................................................................................................... 4–7データの読み出し /書き込み ............................................................................................................................................ 4–8Sequential Write ............................................................................................................................... 4–9Sequential Read ................................................................................................................................ 4–9

ユーザ・ポートのコンフィギュレーション ................................................................................................................. 4–10フラッシュ音楽プレーヤー ....................................................................................................................................................... 4–10VGAディスプレイ .......................................................................................................................................................................... 4–12デフォルト画像の表示 ........................................................................................................................................................... 4–12

iv Altera Corporation

目次 Cyclone II FPGA スターター開発キット・ユーザガイド

ダウンロードしたビットマップ・ファイルからの別の画像の表示 .................................................... 4–13任意の画像ファイルの表示 ................................................................................................................................................ 4–16

第５章 . 開発ボードの使用Cyclone II FPGAのコンフィギュレーション ............................................................................................................... 5–1

JTAGプログラミング .............................................................................................................................................................. 5–1ASプログラミング ..................................................................................................................................................................... 5–1コンフィギュレーション手順 ............................................................................................................................................ 5–2

JTAGモードでの FPGAのコンフィギュレーション ............................................................................... 5–2ASモードでの EPCS4デバイスのコンフィギュレーション ............................................................... 5–3

第６章 . 高度な例工場出荷時のコンフィギュレーション .............................................................................................................................. 6–1ファイルの場所 ............................................................................................................................................................................. 6–1デモ用セットアップ .................................................................................................................................................................. 6–1

ミュージック・シンセサイザのデモ ................................................................................................................................... 6–2ファイルの場所 ............................................................................................................................................................................. 6–4デモ用セットアップ .................................................................................................................................................................. 6–4

SDカード型音楽プレーヤー ...................................................................................................................................................... 6–6ファイルの場所 ............................................................................................................................................................................. 6–7デモ用セットアップ .................................................................................................................................................................. 6–7

Altera Corporation v2006年 10月

このユーザガイドについて

このユーザガイドでは、開発キットの開梱方法、必要なソフトウェアのインストール方法、PC への開発ボードの接続方法、サンプル・ソフトウェアの実行方法など、アルテラ Cyclone® II FPGAスターター開発キットを使用して作業を開始する方法について説明します。

開発ボードおよびその使用方法について詳しくは、「Cyclone II FPGA スターター開発キット・リファレンス・マニュアル」を参照してください。

表 1–1の改訂履歴は、本資料の最新版を示しています。この製品の最新情報を入手していることを確認するには、添付CD_ROMの readmeファイルで、本資料に記載されていない最新情報を参照してください。

参照先以下の方法で、この PDF（Portable Document Format）形式のマニュアルの情報をすばやく検索できます。

■ Adobe® Acrobat®または Readerの ® Edit（編集）/Find（簡易検索）コマンドを使用するか、または双眼鏡 /Search（検索）ツールバー・アイコンをクリックして内容を検索します。

■ Bookmarks（しおり）ウィンドウは、もう 1 つの目次の役割を果たします。トピックをクリックして、該当セクションにジャンプします。

■ Pages（ページ）ウィンドウのサムネール・アイコンは、各ページを表す小さなプレビューで、各ページにリンクしています。

■ 文章内では、緑色でハイライト表示されたハイパーテキスト・リンクを使用して関連情報を参照できます。

アルテラへのお問い合わせ

アルテラ製品に関する最新情報は、アルテラのウェブサイト、www.altera.co.jp をご覧ください。テクニカル・サポートについては、www.altera.co.jp/mysupportにアクセスしてください。また、アルテラの販売代理店にもお問い合わせいただけます。

表 1–1.改訂履歴

日付説明

2006年 10月 Cyclone II FPGAスターター開発キット・バージョン1.0.0の初版

http://www.altera.co.jp/mysupport








vi Altera Corporation 2006年 10月

表記規則 Cyclone II FPGAスターター開発キット・ユーザガイド

表記規則本資料では以下の表記規則を使用しています。

書体意味太字かつ文頭が大文字コマンド名、ダイアログ・ボックス・タイトル、チェックボックス・オプショ

ン、およびダイアログ・ボックス・オプションは、太字かつ文頭が大文字で表記されています。例 : Save Asダイアログ・ボックス

太字外部タイミング・パラメータ、ディレクトリ名、プロジェクト名、ディスク・ドライブ名、ファイル名、ファイルの拡張子、およびソフトウェア・ユーティリティ名は、太字で表記されています。例 : fMAX, \qdesignsディレクトリ、d: ドライブ、chiptrip.gdfファイル

斜体かつ文頭が大文字資料のタイトルは、斜体かつ文頭が大文字で表記されています。例 : AN 75: High-Speed Board Design

斜体内部タイミング・パラメータおよび変数は、斜体で表記されています。例 : tPIA, n + 1

変数は、山括弧 (< >) で囲み、斜体で表記されています。例 : <ファイル名 >、<プロジェクト名 >.pofファイル

文頭が大文字キーボード・キーおよびメニュー名は、文頭が大文字で表記されています。例 : Deleteキー、Optionsメニュー

「小見出しタイトル」資料内の小見出しおよびオンライン・ヘルプ・トピックのタイトルは、鉤括弧で囲んでいます。例 : 「表記規則」

Courier フォント信号およびポート名は、Courierフォントで表記されています。例 : data1、tdi、input。アクティブ Low信号は、サフィックス nで表示されています (例 : resetn)。

表示されているとおりに入力する必要があるものは、Courierフォントで表記されています (例 : c:\qdesigns\tutorial\chiptrip.gdf)。また、Reportファイルのような実際のファイル、ファイルの構成要素 (例 : AHDLキーワードの SUBDESIGN)、ロジック・ファンクション名 (例 : TRI)もCourierフォントで表記されています。

1.、2.、3.およびa.、b.、c.など

手順など項目の順序が重要なものは、番号が付けられリスト形式で表記されています。

■ ● • 箇条書きの黒点などは、項目の順序が重要ではないものに付いています。チェックマークは、1ステップしかない手順を表します。

指差しマークは、要注意箇所を表しています。

CAUTIONマークは、特別な配慮および理解が必要であり、手順またはプロセスを始める前、または続ける際に確認すべき情報を示しています。

注意マークは、手順またはプロセスを始める前、または続ける際に確認すべき情報を示しています。矢印は、Enterキーを押すことを示しています。

足跡マークは、詳細情報の参照先を示しています。

Altera Corporation 1–12006年 10月

1. 使用する前に

はじめにアルテラ Cyclone II FPGAスターター開発キットをご利用いただき、ありがとうございます。この開発キットには、機能豊富なフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）開発ボード、ハードウェア、およびソフトウェア開発ツール、マニュアル、そして FPGAの開発を始めるのに必要なアクセサリが含まれています。

この開発ボードはアルテラCyclone II 2C20 FPGAを搭載し、フラッシュ・メモリにはあらかじめコンフィギュレーションされたハードウェア・リファレンス・デザインが格納されています。ハードウェア設計者は、この開発ボードをプラットフォームとして使用して、複雑なエンベデッド・システムのプロトタイプを作成できます。

この開発キットは、C++ のソフトウェア・コントローラ、USB コマンド・コントローラ、マルチポート SRAM/SDRAM/ フラッシュ・メモリ・コントローラ、Verilogコードで記述されるデモ回路などを含む統合された制御環境を提供します。これらの機能を使用すれば、複雑なアプリケーション・プログラミング・インタフェース（API）、ホスト・コントロール・ソフトウェア、または SRAM/SDRAM/ フラッシュ・メモリ・コントローラを実装することなく、デザインを実装およびテストできます。

このユーザガイドでは、以下の内容について説明します。

■ 開発ボードのセットアップ、電源投入、および正しい動作の検証方法■ アルテラ開発スイート・ツールおよび Cyclone II FPGAスターター開

発キット CD-ROMのインストール方法■ グラフィカル・ユーザ・インタフェース（GUI）であるコントロー

ル・パネルのセットアップ方法、およびコントロール・パネルを使用したボード上のコンポーネントの操作、アプリケーションの実装、および VGAモニタへの画像の表示方法

■ Cyclone II FPGAのコンフィギュレーション方法■ アプリケーション例のセットアップおよび実行方法

開発ボードについて詳しくは、「Cyclone II FPGA スターター開発キット・リファレンス・マニュアル」を参照してください。

作業を開始する前に

作業を開始する前に、開発キットの内容を確認します。

■ Cyclone II FPGAスターター開発ボード

1–2 Altera CorporationCyclone II FPGAスターター開発キット・ユーザガイド 2006年 10月

詳細情報について

■ Cyclone II FPGA スターター開発キット CD-ROM。開発ボードの資料およびユーザガイド、リファレンス・マニュアル、コントロール・パネル・ユーティリティ、リファレンス・デザインとデモンストレーション、デバイスのデータシート、チュートリアル、実習項目など、サポート資料が含まれています

■ アルテラ Quartus® II 6.0 Web Editionデザイン・ソフトウェア、および Nios® II 6.0 エンベデッド・プロセッサを収録したアルテラ開発スイート・ツール CD-ROM。

■ テスト装置でボード I/O拡張ヘッダのプロービングが容易な開発ボード・スタンドおよびエクステンダ・ピン用の 6つのラバー（シリコン）カバーのバッグ

■ 7.5 V DC基板取り付け電源■ ボード用透明プラスチック・カバー

このユーザガイド全体を通して、作業に必要なその他のアイテムは以下のとおりです。

■ VGAモニタ■ CDプレーヤー、MP3プレーヤーなどのオーディオ・ソース■ ヘッドフォン■ PS/2キーボード

詳細情報について

他の関連情報については、以下のウェブサイトを参照してください。

■ ドータ・カードの追加購入について

http://www.altera.co.jp/products/devkits/kit-daughter_boards.jsp

■ オンライン・デモおよびトレーニングについて

http://www.altera.co.jp/education/demonstrations/dem-index.html and https://mysupport.altera.com/etraining/

■ Cyclone IIハンドブックについて

http://www.altera.co.jp/literature/lit-cyc2.jsp

■ Cyclone IIリファレンス・デザイン

http://www.altera.co.jp/end-markets/refdesigns/device/cyclone2/cyclone2-index.jsp

■ デバイスの購入を希望する場合の eStoreについて

http://www.altera.co.jp/buy/devices/buy-devices.html

Altera Corporation 1–32006年 10月 Cyclone II FPGAスターター開発キット・ユーザガイド

使用する前に

■ Cyclone II Orcadシンボルについて

http://www.altera.co.jp/support/software/download/pcb/pcb-pcb_index.html

■ Nios II 32ビット・エンベデッド・プロセッサ・ソリューションについて

http://www.altera.co.jp/technology/embedded/emb-index.html

ハードウェアのインストール

作業を開始する前に、ボードを以下のように準備します。

■ ボード上の 6つの銅スタンドの個々にゴム・カバー（図 1-1）を付けます。

■ 別のスタンドおよびネジで、ボードの上面に透明のプラスチック・カバーを装着して保護を強化します。

図 1-1.ボード・スタンド・カバー

ソフトウェアのインストール

この項では、以下の内容をインストールする手順について説明します。

■ Cyclone II FPGAスターター開発 CD-ROM■ Quartus IIソフトウェア開発キット・エディション



Cyclone II FPGAスターター開発キットCD-ROMのインストール

Cyclone II FPGAスターター開発キット CD-ROMの収録内容は、以下のとおりです。

■ キット用のサンプル・デザイン・ファイルおよびボード・デザイン・ファイル

■ Cyclone II FPGAスターター開発キット・ユーザガイド（本資料）■ Cyclone II FPGAスターター開発ボード・リファレンス・マニュアル

Cyclone II FPGAスターター開発キットCD-ROMをインストールするには、以下のステップを実行します。

1. Cyclone II FPGA スターター開発キット CD-ROMを CD-ROMドライブに挿入します。

自動インストール・プロセスが起動します。起動しない場合は、CD-ROMドライブを参照してsetup.exeファイルをダブルクリックします。

2. 画面の指示に従ってインストール・プロセスを完了します。Cyclone IIFPGA スターター開発キットのファイルがハードディスクにコピーされ、以下のアイコンが作成されます。

Programs > Altera > Cyclone II FPGA Starter Development Kit v1.0.0

このアイコンにはWindowsの Startメニューからアクセスできます。このアイコンを使用して、Windows スタイルの開発キット GUI を立ち上げます。

Cyclone II FPGAスターター開発キットのインストール・プログラムは、インストールされたファイルのディレクトリ構造を作成します（図 1-2）。ここで、<path>は、Cyclone IIスターター開発キットのインストール先として選択したディレクトリです。

http://www.altera.com


使用する前に

図 1-2. Cyclone IIスターター・キットのインストール先ディレクトリ構造

表 1–1に、ファイル・ディレクトリ名およびその内容を示します。

Quartus IIソフトウェアのインストール

以下のステップを実行して、アルテラ・デザイン・ソフトウェア・スイートにある Quartus II Web Editionソフトウェア・スイートをインストールします。

1. Quartus II Web Editionソフトウェア・スイートCD-ROMをCD-ROMドライブに挿入します。

自動インストール・プロセスが起動します。起動しない場合は、CD-ROMドライブを参照してsetup.exeファイルをダブルクリックします。

2. 画面の指示に従ってインストール・プロセスを完了します。

Quartus II ソフトウェアのインストール時に問題が発生する場合は、www.altera.co.jpで「Quartus II Installation & LicensingManual for PCs」の「Installing the Quartus II Software」を参照してください。

表 1–1.インストール先ディレクトリの内容

ディレクトリ名内容の説明BoardDesignFiles ボード・デザイン・ファイルが含まれます。こ

れらのファイルを新しいプロトタイプ・ボード・デザインの開始として使用します。

Docs 開発キットの資料が含まれます。Examples Cyclone II FPGAスターター開発キットのサン

プル・デザイン・ファイルが含まれます。



Quartus II ソフトウェアは、この開発キットで使用するリファレンス・デザインを作成するための主要な FPGA開発ツールです。

また、アルテラ・デザイン・ソフトウェア・スイートに含まれる Nios IIエンベデッド・デザイン・スイート・パッケージもインストールできます。Nios IIソフトコア・エンベデッド・プロセッサは、アルテラの FPGAで動作します。この開発キットに含まれる多くのリファレンス・デザインに、Niosプロセッサが使用されています。


2. 開発ボードのセットアップ

開発ボードの概要

アルテラでは、開発ボード（図 2-1）の機能を実証するために、コンフィギュレーションをプリロードした状態で開発ボードを提供しています。電源投入時に、プリロードされたコンフィギュレーションによって、ユーザはボードが正しく動作していることを素早く確認できます。

図 2-1. Cyclone II開発ボード・レイアウトおよびコンポーネント

必要条件開発ボードを使用するには、事前に以下の作業を実行しておく必要があります。


開発ボードへの電源投入

■ インストールされていない場合は、アルテラ Quartus® II ソフトウェアをホスト・コンピュータにインストールします。

■ Cyclone II FPGAスターター開発ボードは、FPGAプログラミング用の統合 USB-Blaster™チップ・セットを搭載しています。インストールされていない場合は、ホスト・コンピュータにアルテラ USB-Blasterドライバ・ソフトウェアをインストールします。

コンピュータ・ホストと開発ボード間の通信には、アルテラUSB-Blaster ドライバ・ソフトウェアがホスト・コンピュータにインストールされている必要があります。

開発ボードへの電源投入

開発ボードに電源を投入するには、以下のステップを実行します。

1. ホスト・コンピュータから開発ボードの USB-Blasterポートに USB-Blasterケーブルを接続します。

2. 7.5 V DCアダプタを開発ボードと電源に接続します。

3. VGAモニタを開発ボードの VGAビデオ・ポートに接続します。

4. ヘッドセットを開発ボードの Line Outオーディオ・ポートに接続します。

5. 開発ボードの端にある RUN/PROGスイッチを RUN位置にします。

6. 開発ボードの ON/OFFスイッチを押して、電源を投入します。

ボード動作の確認

開発ボードに電源を投入したら、以下のステップを実行して開発ボードが正しく動作することを確認します。

1. すべてのユーザ LEDが点滅していることを確認します。

2. すべての 7 セグメント・ディスプレイが、数字 0 から F まで循環表示することを確認します。

3. SW0 スイッチを DOWN（ボードの端の方向）位置にセットした状態で、VGAモニタにデフォルト画像（図 2-2）が表示されることを確認します。


開発ボードのセットアップ

図 2-2. デフォルトの VGA出力パターン（SW0 = DOWN）

4. SW0 スイッチを UP（ボードの端から内側）位置にセットした状態で、VGAモニタにデフォルト画像（図 2-3）が表示されることを確認します。

図 2-3. デフォルトの FGA出力パターン（SW0 = UP）

5. トグル・スイッチ SW9を DOWN 位置にセットし、コンピュータが1-kHzトーンを生成することを確認します。


ボード動作の確認

6. トグル・スイッチ SW9を UP 位置にセットし、オーディオ・プレーヤー（MP3、PC、iPodなど）の出力を開発ボードの Line Inコネクタに接続します。ヘッドセットからオーディオ・プレーヤーで再生される音楽または録音サウンドが聞こえることを確認します。

また、Mic In コネクタにマイクロフォンを接続している場合、開発ボードは音声入力とオーディオ・プレーヤーからの出力を混合します。


3. コントロール・パネルのセットアップ

この開発キットにはコントロール・パネル機能が含まれており、ホスト・コンピュータから USB接続を通じて、開発ボードの各種コンポーネントにアクセスすることができます。コントロール・パネルの概要およびその使用方法については、「コントロール・パネルの使用」の章を参照してください。

コントロール・パネルのセットアップでは、以下の作業を行う必要があります。

■ ハードウェアのセットアップ■ FPGAのコンフィギュレーション■ コントロール・パネルの起動

必要条件コントロール・パネルをセットアップして使用するには、事前に以下の作業を実施しておく必要があります。

■ インストールされていない場合は、ホスト・コンピュータにアルテラ USB-Blasterドライバ・ソフトウェアをインストールします。

■ インストールされていない場合は、ホスト・コンピュータにアルテラ Quartus® IIソフトウェアをインストールします。

ハードウェア・セットアップ

2–1ページの「開発ボードのセットアップ」で説明したように、開発ボードの電源を投入して、正常に動作することを確認します。開発ボードの電源を投入していないが、セットアップはすでに終了して動作も検証済みの場合は、以下のステップを実行します。

1. ホスト・コンピュータと開発ボードが USB-Blaster ケーブルで接続されていることを確認します。

2. 開発ボードと電源が 7.5 V DC アダプタで接続されていることを確認します。

3. RUN/PROGスイッチを RUN位置にセットします。

4. 開発ボードの ON/OFFスイッチを押して、電源を投入します。

FPGAのコンフィギュレーション

コントロール・パネルを使用する前に、<kit path>\Examples\CII_Starter_demonstrations\CII_Starter_USB_API_v1\HW ディレクトリから CII_Starter_USB_API.sofコンフィギュレーション・ファイル


コントロール・パネルの起動

をダウンロードして、Cyclone II FPGA の対応回路をコンフィギュレーションします。ダウンロード手順について詳しくは、5-1の（Cyclone IIFPGAのコンフィギュレーション）を参照してください。

以下のステップを実行して、FPGAをコンフィギュレーションします。

1. Quartus IIソフトウェアを起動します。

2. Tools > Programmerを選択して、図 3-1のウィンドウを表示します。

図 3-1. Quartus IIプログラマ・ウィンドウ

3. Add Fileをクリックし、ポップアップ・ウィンドウからCII_Starter_USB_API.sofファイルを選択します。

4. 次に、Program/Configure ボックスをクリックして、追加するファイルを選択します。

5. Startをクリックして、選択されたコンフィギュレーション・ファイルを FPGAにダウンロードします。


コントロール・パネルを起動するには、以下のステップを実行します。

1. <kit path>\Examples\CII_Starter_demonstrations\CII_Starter_USB_API_v1\SWディレクトリ内のCII_Starter_control_panel.exeプログラムを実行して、コントロール・パネル・ユーザ・インタフェース（図 3-2）を起動します。


コントロール・パネルのセットアップ

図 3-2. コントロール・パネル・ウィンドウ

2. Open を選択して、開発ボードに接続されているすべての USB ポートを一覧表示します。コントロール・パネルでは、USBリンクを使用して最大 4つの開発ボードを制御できます。

3. Open USB Port 0 を選択します。これによって、コントロール・パネルで開発ボードを管理できるようになります。

コントロール・パネルは、USBポートが閉じるまでそのポートを占有します。コントロール・パネルが USBポートを占有している間、Quartus II はコンフィギュレーション・ファイルをFPGAにダウンロードできません。コントロール・パネル GUIを閉じると、ポートも閉じます。

4. いくつかの 7セグメント・ディスプレイの値を設定して、開発ボードの結果を確認します。


4. コントロール・パネルの使用

コントロール・パネルの概要

コントロール・パネルは、ホスト上の GUI と開発ボードの FPGA にダウンロードされる Verilog コードで記述された回路の 2 つの部分で構成されています。キット CD_ROM のインストール後、コントロール・パネルのハードウェアおよびソフトウェアは、<kit path>\Examples\CII_Starter_demonstrations\CII_Starter_USB_API_v1 ディレクトリ内にあります。Verilog に精通しているユーザは、Verilog コードを使用してコントロール・パネルの機能を変更することができます。

ホスト・コンピュータのコントロール・パネル GUIを使用すると、図 4-1に示すように、USB-Blasterケーブル接続を通じて開発ボード上の回路を制御するコマンドを発行できます。開発ボード上の Cyclone II FPGAデバイスにダウンロードされたデザインは、コマンドを処理するコマンド・コントローラを実装します。それによって、コマンド・コントローラは、開発ボード上の対象入力 / 出力（I/O）デバイスのコントローラと通信を行って適切な処理を実行します。

図 4-1.コントロール・パネルから開発ボードへのアクセス

コントロール・パネルを使用して、以下の操作を実行できます。

■ 7セグメント・ディスプレイに表示される値を変更する。■ LEDを点灯する。■ PS/2キーボードと通信する。


7セグメント・ディスプレイの制御

■ SDRAM、SRAM、およびフラッシュ・メモリとの間で読み出し / 書き込みを実行する。

■ ユーザ・ポートをコンフィギュレーションする。■ メモリに音楽をロードし、オーディオ・デジタル・アナログ・コンバータ（DAC）出力を通じて音楽を再生する。

■ VGA出力用のイメージ・パターンをロードする。

以下の項では、ホスト・コンピュータ上ですでに開いているコントロール・パネルを使用して、これらの操作を実行する方法について説明します。コントロール・パネルがまだ開いていない場合は、3–2ページの「コントロール・パネルの起動」の説明に従って、コントロール・パネルを開きます。

7セグメント・ディスプレイの制御

一般的な設計作業では、シンプルなディスプレイ・デバイスに任意の値を設定する機能は必要ありません。ただし、トラブルシューティングに使用した場合、この機能があるとユーザはこれらのデバイスが正しく動作していることを検証できます。

表示する 7セグメント・モジュールの値を設定するには、以下のステップを実行します。

1. コントロール・パネルの PS2 & LEDタブを選択します（図 4-2）。

図 4-2. 7セグメント・コントロール用のコントロール・パネル・ウィンドウ


コントロール・パネルの使用

2. LED & 7-SEG 領域で、HEX0～ HEX3の 7セグメント・モジュールの値を入力します。

3. Setボタンをクリックします。

LEDの点灯 LEDを点灯するには、以下のステップを実行します。

1. コントロール・パネルの PS2 & LEDタブを選択します（図 4-3）。

2. LED & 7-SEG領域で、点灯する個別の LEDを選択します。

3. Setボタンをクリックします。

図 4-3. LEDコントロール用のコントロール・パネル・ウィンドウ

PS/2キーボード

コントロール・パネル・ウィンドウの PS/2 keyboard（図 4-3）には、FPGAと PS/2ポート間で機能している接続と、PS/2インタフェース・コマンドおよびデータを処理するソフトウェアが表示されます。

PS/2 キーボード・インタフェースの機能をテストするには、以下のステップを実行します。


SDRAM/ SRAM コントローラおよびプログラマ

1. PS/2キーボードを開発ボードの PS/2ポートに接続します。

2. CII スターター・キットのコントロール・パネルの "PS/2 Keyboard"の下にある空白の領域内をクリックします。

3. PS/2キーボードから文字入力を開始します。

キーボードからのキーストロークはエコーしてコントロール・パネルに出力されるはずです。

SDRAM/SRAMコントローラおよびプログラマ

コントロール・パネルでは、メモリに対して以下の種類の読み出し /書き込み操作を実行できます。

■ 開発ボード上の SDRAMまたはSRAMとの間でデータの読み出し/書き込みを実行する。

■ シーケンシャル・データまたはファイル全体の内容を SDRAM または SRAMに書き込む。

■ SDRAMまたは SRAMのシーケンシャル・データ、あるいは全体の内容をファイルに読み込む。

以下の項では、SDRAM へのアクセス方法について説明します。SRAMにもこれと同じ方法でアクセスできます。



データの読み出し /書き込み

SDRAM との間でデータの読み出し / 書き込みを行うには、以下のステップを実行します。

1. コントロール・パネルの SDRAMタブ（図 4-4）を選択します。

図 4-4.コントロール・パネルの SDRAMタブ・ウィンドウ

2. 16ビット・ワードを SDRAMに書き込むには、Random Accessボックスを使用して目的の場所のアドレスを入力し、書き込むデータを指定して、Writeボタンをクリックします。

3. ある場所の内容を読み出すには、アドレスを入力して、Readボタンをクリックします。

Sequential Write

ファイルの内容を SDRAM に書き込むには、コントロール・パネルのSequential Write ファンクションを使用して、以下のステップを実行します。


SDRAM/ SRAM コントローラおよびプログラマ

1. コントロール・パネルの SDRAM タブを選択し、Sequential Writeボックスを使用します。

2. Addressボックスに開始アドレスを指定します。

3. Lengthボックスに書き込むバイト数を指定します。ファイル全体をロードするには、バイト数を指定しないで File Length ボックスにチェックマークを付けるだけです。

4. Write a File to SDRAM ボタンをクリックして、データの書き込みを開始します。

5. ポップアップした Windows ダイアログ・ボックスにソース・ファイルを指定します。

また、コントロール・パネルでは、拡張子が .hexのファイルもロードできます。拡張子が .hexのファイルは、16進値を ASCII文字で表すことによってメモリ値を指定する ASCIIテキスト・ファイルです。例えば、以下の行を含むファイルがあるとします。

0123456789ABCDEF

このファイルは、0123、4567、89AB、CDEFの 4つの 16ビット値を定義します。これらの値は連続してメモリにロードされます。

Sequential Read

SDRAMの内容を読み出して、ファイルに書き込むには、コントロール・パネルの Sequential Read ファンクションを使用して、以下のステップを実行します。

1. コントロール・パネルの SDRAM タブを選択し、Sequential Readボックスを使用します。


3. Lengthボックスのファイルにコピーするバイト数を指定します。SDRAM全体の内容（8 MBのデータ）をファイルにコピーするには、バイト数を指定しないで Entire SDRAMボックスにチェックマークを付けるだけです。

4. Load SDRAM Content to a Fileボタンをクリックします。

5. ポップアップした Windows ダイアログ・ボックスに書き込み先のファイルを指定します。



フラッシュ・メモリ・プログラマ

コントロール・パネルを使用して、開発ボードのフラッシュ・メモリとの間で以下の読み出し /書き込み操作を実行できます。

■ フラッシュ・メモリ全体を消去する。■ メモリに 1バイトを書き込む。■ メモリから 1バイトを読み出す。■ メモリにバイナリ・ファイルを書き込む。■ フラッシュ・メモリの内容をファイルにロードする。

これらの操作を実行するときは、フラッシュ・メモリの以下の特性と制限事項を考慮すべきです。

■ 4 Mビット × 8ビット構成■ フラッシュ・メモリに書き込む前に、フラッシュ・メモリ全体を消去する必要があります。

■ フラッシュ・メモリを消去できる回数には制限があります。

フラッシュ・メモリ全体の消去中にコントロール・パネルを終了しないでください。この処理には約 40秒かかります。

フラッシュ・メモリとの間でバイトまたはファイル全体の読み出し /書き込みを実行する機能を使用すると、フラッシュ・メモリ・プログラマのビルド方法を知らなくても、マルチメディア・アプリケーション（FlashAudio Player、Flash Picture Viewerなど）を開発できます。


フラッシュ・メモリ・プログラマ

データの読み出し /書き込み

フラッシュ・メモリとの間でデータのバイトの読み出し /書き込み操作を行うには、以下のステップを実行します。

1. コントロール・パネルの FLASHタブ（図 4-5）を選択し、RandomAccessボックスを使用します。

図 4-5.コントロール・パネルの Flashタブ・ウィンドウ

2. Chip Erase (40 Sec) ボタンをクリックします。ボタンおよびウィンドウ・フレームのタイトル・プロンプトを確認し、処理が終了するまで待ちます。この処理には約 40秒かかります。

3. Addressボックスに目的のアドレスを入力し、wDATAボックスにデータ・バイトを入力します。

4. Writeボタンをクリックします。

5. 任意の場所からデータ・バイトを読み出すには、場所のアドレスを入力し、Readボタンをクリックします。指定したアドレスの内容がrDATAボックスに表示されます。



Sequential Write

ファイルの内容をフラッシュ・メモリに書き込むには、以下のステップを実行します。

1. コントロール・パネルの FLASHタブを選択します。

2. Random Access 領域で、Chip Erase (40 Sec) ボタンをクリックします。ボタンおよびウィンドウ・フレームのタイトル・プロンプトを確認し、処理が終了するまで待ちます。この処理には約40秒かかります。

3. Sequential Write領域で、Addressボックスに開始アドレスを指定します。

4. Lengthボックスに書き込むバイト数を指定します。ファイル全体をロードするには、バイト数を指定しないで File Length ボックスにチェックマークを付けるだけです。

5. Write a File to FLASH ボタンをクリックして、データの書き込みを開始します。

6. ポップアップした Windows ダイアログ・ボックスにソース・ファイルを指定します。

Sequential Read

フラッシュ・メモリの内容を読み出して、ファイルに書き込むには、コントロール・パネルの Sequential Read ファンクションを使用して、以下のステップを実行します。

1. コントロール・パネルの FLASH タブを選択し、Sequential Readボックスを使用します。


3. フラッシュ・メモリから Length ボックスに、読み出すバイト数を指定します。フラッシュ・メモリ全体の内容をファイルにコピーするには、バイト数を指定しないで Entire Flashボックスにチェックマークを付けるだけです。

4. Load FLASH Content to a Fileボタンをクリックします。

5. ポップアップした Windows ダイアログ・ボックスに書き込み先のファイルを指定します。


ユーザ・ポートのコンフィギュレーション

ユーザ・ポートのコンフィギュレーション

SDRAM、SRAM、およびフラッシュ・メモリ・コントローラは、それぞれコマンド・コントローラに接続される 1つのホスト・ポートと 3つのユーザ選択可能な非同期ポートの合計 4 つのポートを備えています。これら 3つのユーザ・ポートは、メモリを他のデバイスに接続できます。例えば、フラッシュ・コントローラを VGA DACコントローラに接続すると、ユーザはフラッシュ・メモリに格納されている画像を VGA 出力に送信できます。

ユーザは独自のデザインの回路を SRAM/SDRAM/フラッシュ・コントローラのいずれかのユーザ・ポートに接続できます。バイナリ・データを SRAM/SDRAM/フラッシュ・メモリにダウンロードした後、接続されたユーザ・ポートを通じて、回路が SDRAM/ フラッシュ・メモリの読み出し /書き込みを実行できるように、メモリ・コントローラをコンフィギュレーションできます。

フラッシュ音楽プレーヤーおよび VGA ディスプレイのサンプル・アプリケーションは、ユーザ・ポートのコンフィギュレーションを示します。

フラッシュ音楽プレーヤー

このサンプル・アプリケーションでは、音楽データがフラッシュ・メモリにロードされます。コントロール・パネルの Toolsタブのオプションで、ユーザ・ポートをコンフィギュレーションします。フラッシュ・コントローラのユーザ・ポート Asynchronous 1 を通じて、フラッシュ・メモリはオーディオ DAC コントローラに音楽データを送信してオーディオ出力ジャックに出力します。

このアプリケーションを実装するには、以下のステップを実行します。

1. フラッシュ・メモリを消去して、それに音楽ファイルを書き込みます（4–9ページの「Sequential Write」）。CII Starter System CD-ROMの CII_Starter_demonstrations\music ディレクトリ内のファイルmusic.wavを使用します。

2. コントロール・パネルで、TOOLSタブ（図 4-6）を選択します。



図 4-6.コントロール・パネルの TOOLSタブ・ウィンドウ

3. FLASH Multiplexerの Asynchronous 1ポートを選択し、Configureボタンをクリックして、フラッシュ・メモリからフラッシュ・コントローラの Asynchronous 1ポートへの接続を可能にします。

4. 開発ボード上では、スイッチ SW1 を OFF（DOWN 位置）にセットし、SW0を ON（UP位置）にセットします。

5. ヘッドセットまたはスピーカーをオーディオ出力ジャックに接続し、オーディオ DAC回路で生成される音楽を聞きます。

この手順では、Asynchronous 1ポートがオーディオ DACに接続されるため、オーディオ DAC コントローラがフラッシュ・メモリと直接通信できます。この例では、AUDIO_DAC Verilog モジュールは、フラッシュ・メモリの内容を読み出して、外部オーディオ・ポートに送信する回路を定義しています。


VGA ディスプレイ

VGAディスプレイ

このサンプル・アプリケーションでは、3 つの例を使用して、開発ボードが接続されたVGAモニタにどのように画像を生成するかを示します。

■ 例 1では、デフォルトのビット・ストリーム・コンフィギュレーション・ステージ中に、FPGA の M4K メモリ・ブロックに MIF/Hex（Intel）フォーマットで事前にロードされたデフォルト画像を表示します（「開発ボードの使用」の「Cyclone II FPGAのコンフィギュレーション」の項を参照）。

■ 例 2 では、ビットマップ・ファイルから SRAM に別の画像をダウンロードする方法について説明します。また、このファイルは、FPGAのM4Kメモリ・ブロックにロードすることも可能です。

■ 例 3では、他の画像を使用して、開発ボードが VGAモニタに表示できるバイナリ・データ・パターンを生成する方法について説明します。

デフォルト画像の表示

以下のステップを実行して、デフォルト画像を表示します。

1. コントロール・パネルの VGAタブを選択して、図 4-7のウィンドウを表示します。



図 4-7.コントロール・パネルの VGAタブ・ウィンドウ

2. Default Image および Cursor Enable ボックスがチェックされていることを確認します。

3. VGAモニタを開発ボードに接続し、コントロール・パネルからのデフォルト画像が画面に表示されることを確認します。

4. 画面にカーソルが表示されることを確認します。カーソルは、コントロール・パネルの X/Y軸スクロール・バーを移動して操作します。

ダウンロードしたビットマップ・ファイルからの別の画像の表示

別の画像をロードするには、CII スターター・システム CD-ROM のCII_Starter_demonstrations\picturesディレクトリ内のpicture.datビットマップ・ファイルを見つけます。この画像を表示するには、以下のステップを実行します。



1. コントロール・パネルの SRAMタブを選択し、picture.datファイルを SRAMにロードします。

2. コントロール・パネルの TOOLS タブを選択し、SRAM Multiplexerポートの Asynchronous 1を選択します（図 4-8）。

図 4-8. SRAM内の画像データにアクセスするためのポートのコンフィギュレーション



3. Configureボタンをクリックして、FPGAのマルチポート・セットアップをアクティブにします（図 4-9）。

図 4-9. SRAMの画像を表示するようにコンフィギュレーションされたマルチポート・コントローラ

4. VGA タブを選択し、Default Image チェックボックスの選択を解除します。

5. VGA モニタに SRAM からの画像 picture.dat が表示されることを確認します（図 4-10）。Cursor Enableチェックボックスの選択を解除して、カーソルをオフにします。



図 4-10.表示される画像

任意の画像ファイルの表示

任意の画像ファイルを SRAM メモリまたは FPGA の M4K メモリ・ブロックにロードするには、先にビットマップ・ファイルを生成します。以下のステップを実行します。

1. 目的の画像を、Corel® PhotoPaint®などの画像処理ツールにロードします。

2. オリジナル画像を解像度 640 × 480 にリサンプルします。その画像をWindowsビットマップ・フォーマットで保存します。

3. CII_Starter_control_panel\ImgConv.exe（開発ボード用に開発された画像変換ツール）を実行して、コンバータ・ウィンドウを開きます（図 4-11）。



図 4-11.画像変換ツールのウィンドウ

4. Open Bitmap ボタンをクリックして、変換する 640 × 480 グレースケール・フォトを選択します。

5. ファイルの処理が完了したら、Save Raw Data ボタンをクリックします。これにより、Raw_Data_Gray.dat という名前のファイルが生成され、オリジナル画像ファイルと同じディレクトリに保存されます。必要に応じて、表示されたウィンドウ内の File Name フィールドを変更して、ファイル名のプレフィックスを Raw_Data から別の名前に変更します。

6. 4–13 ページの「ダウンロードしたビットマップ・ファイルからの別の画像の表示」の説明に従って、Raw_Data_Gray.dat ファイルをSRAMにダウンロードします。



ImgConvツールは、モノクロの画像の Raw_Data_BW.datファイル（およびその対応する TXT フォーマット）も生成します。表 4–1 の BW スレッショルドは、黒または白レベルを判断するスレッショルドを定義します。Raw_Data_BW.txtは、MIF/Intel HexフォーマットでM4K SRAMを充填します。

表 4–1. BWスレッショルド

画像ソースR/G/Bバンド・フィルタ

B&Wスレッショルド・フィルタ

出力結果（640 × 480）

カラー画像 R/G/B N/A Raw_Data_Gray

カラー画像 R/G/B（オプション）

BWスレッショルド Raw_Data_BW + Raw_Data_BW.txt

グレースケール画像

N/A N/A Raw_Data_Gray

グレースケール画像

N/A BWスレッショルド Raw_Data_BW + Raw_Data_BW.txt


5. 開発ボードの使用

この章では、開発ボードの使用方法およびその各 I/Oデバイスについて説明します。

Cyclone II FPGAのコンフィギュレーション

Cyclone II FPGAスターター開発ボードには、USB-Blasterプログラミング・ケーブルに一般に備わっているプログラミング回路と、Cyclone IIFPGA 用のコンフィギュレーション・データを格納するシリアルEEPROMチップ（EPCS4）が統合されています。ボードに電源が印加されるたびに、このコンフィギュレーション・データが自動的に EEPROMチップから FPGAにロードされます。

Quartus II ソフトウェアを使用すれば、FPGA をいつでも再プログラムすることができ、またシリアル EEPROM チップに格納されている不揮発性データを変更することができます。以下の項では、FPGA をプログラムするための 2つの方法、JTAGプログラミングと Active Serial（AS）プログラミングについて説明します。

JTAGプログラミング

このプログラミング手法の名前は、IEEE 規格 Joint Test Action Group に由来しており、コンフィギュレーション・ビット・ストリームが USB-Blaster 回路を通して Cyclone II FPGA に直接ダウンロードされます。FPGA はボードに電源が供給されている間はこのコンフィギュレーションを保持し、電源が切断されるとコンフィギュレーションを失います。

USB-Blaster 回路について詳しくは、キットのインストール・ディレクトリの BoardDesignFiles / Schematicディレクトリにある「Cyclone II FPGA スターター・ボード回路図」を参照してください。



ASプログラミング

Active Serial プログラミング手法では、コンフィギュレーション・ビット・ストリームはアルテラの EPCS4シリアル EEPROMチップにダウンロードされます。EEPROMはビット・ストリームの不揮発性ストレージを提供し、Cyclone II FPGA スターター・ボードの電源が切断されても情報を保持します。ボードに電源が投入されると、EPCS4デバイス内のコンフィギュレーション・データが Cyclone II FPGAに自動的にロードされます。

コンフィギュレーション手順

JTAGプログラミング手法と ASプログラミング手法の両方で、CycloneII FPGAスターター・ボードはUSBケーブルを介してホスト・コンピュータに接続されます。この接続方法のため、ホスト・コンピュータはボードをアルテラの USB-Blaster デバイスとして識別します。JTAG およびASプログラミング・ステップについて、以下に説明します。

JTAGモードでの FPGAのコンフィギュレーション

図 5-1 に JTAG コンフィギュレーション・セットアップを示します。コンフィギュレーション・ビット・ストリームを Cyclone II FPGAにダウンロードするには、以下のステップを実行します。

1. Cyclone II FPGA スターター・ボードに電源が印加されていることを確認します。

2. 提供されている USB ケーブルをボードの USB-Blaster ポートに接続します。

3. RUN/PROG スイッチ（ボードの左側にある）を RUN 位置に設定して、ボード上でJTAGプログラミング回路をコンフィギュレーションします。

4. FPGA をプログラムするには、Quartus II Programmer モジュールを使用して、.sofファイル名拡張子を持つコンフィギュレーション・ビット・ストリーム・ファイルを選択します。


開発ボードの使用

図 5-1. JTAGコンフィギュレーション手法

ASモードでの EPCS4デバイスのコンフィギュレーション

図 5-2 に AS コンフィギュレーション・セットアップを示します。コンフィギュレーション・ビット・ストリームを EPCS4シリアル EEPROMデバイスにダウンロードするには、以下のステップを実行します。

1. Cyclone II FPGA スターター・ボードに電源が印加されていることを確認します。

2. 提供されている USB ケーブルをボードの USB-Blaster ポートに接続します。

3. RUN/PROG スイッチ（ボードの左側にある）を PROG 位置に設定して、JTAGプログラミング回路をコンフィギュレーションします。

4. EPCS4 デバイスをプログラムするには、Quartus II Programmer モジュールを使用して、.pofファイル名拡張子を持つコンフィギュレーション・ビット・ストリーム・ファイルを選択します。

5. プログラミング操作が完了したら、RUN/PROGスイッチを RUN位置に戻します。

6. 電源をいったん切断して再投入することにより、ボードをリセットします。この操作によって、EPCS4 デバイス内の新しいコンフィギュレーション・データが FPGAチップにロードされます。

USB Blaster Circuit

MAX 3128

USB

FPGA

JTAG Config Port

EPCS Serial Configuration

Device

RUN/PROG

RUN”

Auto Power on Config



EPCS4デバイスについて詳しくは、アルテラの「コンフィギュレーション・デバイス・ハンドブック」の「シリアル・コンフィギュレーション・デバイス」の章を参照してください。

図 5-2. ASコンフィギュレーション手法

USB Blaster Circuit

MAX 3128

USB

FPGA

JTAG Config Port

EPCS Serial Configuration

Device

RUN/PROG

PROG”

Auto Power on Config


6. 高度な例

この章では、開発ボードに実装されるいくつかの高度な回路の例を説明します。これらの回路は、オーディオ機能やビデオ機能など、ボード上の主要機能のデモを提供します。このキットには、各デモ用の CycloneII FPGA（または EPCS4シリアル EEPROM）コンフィギュレーション・ファイルと、Verilog HDL コードでの完全なソース・コードが含まれています。

インストール後、関連するファイルはすべて <kit path>\Examplesディレクトリにあります。各デモについて説明するセクションでは、サンプル・ファイルの場所を示します。

工場出荷時のコンフィギュレーション

工場出荷時の開発ボードには、ボードのいくつかの基本機能を示すデフォルト・コンフィギュレーションが設定されています。

ファイルの場所

■ プロジェクト・ディレクトリ : CII_Starter_Default■ 使用するビット・ストリーム : CII_Starter_Default.sofまたは

CII_Starter_Default.pof

デモ用セットアップ

デモをセットアップするには、以下のステップを実行します。

1. USB ケーブルを USB-Blaster ポートに接続して、開発ボードをパワー・アップします。必要に応じて（つまり、開発ボードのデフォルトの工場出荷時コンフィギュレーションがEPCS4デバイスに現在格納されていない場合）、JTAGまたは ASプログラミングを使用してビット・ストリームをボードにダウンロードします。

2. 7セグメント・ディスプレイに一連の文字が表示されること、そして赤および緑の LEDが点滅することを観測します。

3. オプションで、VGA ディスプレイを VGA D-SUB コネクタに接続します。接続すると、VGA ディスプレイに色のパターンが表示されます。

4. オプションにより、電源供給済みのスピーカーをステレオ・オーディオ出力ジャックに接続します。


ミュージック・シンセサイザのデモ

5. トグル・スイッチ SW9 を UP ポジションにし、オーディオ出力ポートからの 1 kHz ハミング音を聞きます。また、スイッチ SW9 をDOWNにした場合は、Mic Inポートにマイクを接続して音声を聞くか、またはラインイン・ポートを使用して適切な音源からオーディオを再生します。

CII_Starter_Defaultフォルダには、このデモで使用する Verilogソース・コードがあります。また、このフォルダには対応する Quartus II プロジェクトに必要なファイルもあります。トップレベルのCII_Starter_Default.v Verilogファイルは、Cyclone II FPGAのユーザ・アクセスが可能なすべてのピンに対応するポートを定義するため、他のプロジェクトのテンプレートとして使用できます。


このデモでは、開発ボードで PS/2 キーボードとスピーカーを使用してマルチトーン電子キーボードを実装する方法について説明します。図 6-1に、デモのセットアップを示します。

PS/2キーボードをピアノの鍵盤として入力に使用します。開発ボードのCyclone II FPGA は、オンチップ・ミュージック・シンセサイザ・システム（SOC）として機能して、音楽とトーンを生成します。開発ボードに接続された VGA モニタは、音楽の再生中にどの鍵盤が押されたかを示します。


高度な例

図 6-1. ミュージック・シンセサイザのデモのセットアップ

ブロック図（図 6-2）に、ミュージック・シンセサイザを構成する以下の 4つの主要ブロックを示します。

■ DEMO_SOUNDには、ユーザが再生するサンプル・サウンドが格納されています。

■ PS2_KEYBOARDは、PS/2キーボードからのユーザ入力を処理します。

■ STAFF は、VGA モニタに押されたキーに対応する鍵盤図を表示します。

■ TONE_GENERATORは、ミュージック・シンセサイザ SOCのコアを表します。

SW9 を使用して、音源を PS2_KEYBOAD および DEMO_SOUND ブロック間で切り替えます。デモ・サウンドをリピートするには、KEY1を押します。

TONE_GENERATORが生成するトーンは、（1）ストリングおよび（2）ブラスの 2つで、SW0で選択します。開発ボードで使用するオーディオCODECには 2本のチャネルがあり、SW1と SW2をオン /オフで切り替えます。



図 6-2. ミュージック・シンセサイザ・デザインのブロック図


■ プロジェクト・ディレクトリ : CII_Starter_Synthesizer■ 使用するビット・ストリーム : CII_Starter_Synthesizer.sof または

CII_Starter_Synthesizer.pof



1. PS/2キーボードを開発ボードに接続します。

2. 開発ボードの VGA 出力を VGA モニタに接続します（LCD およびCRTの両タイプのモニタが機能する必要があります）。

3. スピーカーを開発ボードの Line Outポートに接続します。


高度な例

4. ビット・ストリームを FPGAにロードします。

5. すべてのスイッチ SW[9:0]を 0（Downポジション）にセットします。

6. 開発ボードの KEY1を押して、音楽デモを開始します。

7. 開発ボードの KEY0を押して、回路をリセットします。

表 6–1に、スイッチおよびプッシュ・ボタン（KEY）の使用方法を示します。

表 6–2に、PS/2キーボードの使用方法を示します。

表 6–1.スイッチおよびプッシュ・ボタン

信号名説明KEY[0] リセットKEY[1] デモ音楽のリピートSW[0] 0: ブラス 1: ストリングSW[9] 0: デモ演奏 1: PS2キーボートでの演奏SW[1] 0: チャネル -1をオン 1: チャネル -1をオフSW[2] 0: チャネル -2をオン 1: チャネル -2をオフ

表 6–2. PS/2キーボード（１ /２）

信号名説明Q -#4A -5W -#5S -6E -#6D -7F 1T #1G 2Y #2H 3J 4I #4


SDカード型音楽プレーヤー


市販されている多くのメディア /オーディオ・プレーヤーは、SD（SecureDigital）カードや CF（Compact Flash）カードなどの大容量外部記憶装置を使用して、音楽ファイルやビデオ・ファイルを格納します。このようなプレーヤーには、高品質デジタル - アナログ・コンバータ（DAC）デバイスも搭載し、高品質オーディオを再生できるものもあります。この開発ボードは、SD カード・アクセスおよびプロ仕様のオーディオ性能を実現するハードウェアおよびソフトウェアを備えおり、ユーザは開発ボードで高度なマルチメディア製品を設計することができます。

このデモは、開発ボードに SD カード型音楽プレーヤーを実装する方法を示します。音楽プレーヤーのデザイン・サンプルは、SD カードに音楽ファイルを格納し、CD品質オーディオ DAC回路を通じてボードでの音楽ファイルの再生を可能にします。このデザインでは、Nios II プロセッサを使用して SD カードに格納された音楽データを読み取り、Wolfson WM8731オーディオ CODECを使用して音楽を再生します。

このオーディオ CODECはスレーブ・モードでコンフィギュレーションされるため、オーディオ CODEC への ADC/DAC シリアル・ビット・クロック（BCK）および左 /右チャネル・クロック（LRCK）は外部回路が供給する必要があります。ブロック図（図 6-3）は、サンプル・デザインがクロック生成およびデータ・フロー制御用のオーディオ DAC コントローラを提供することを示しています。オーディオDACコントローラは、Avalon バス・アーキテクチャに統合されているため、Nios II プロセッサがアプリケーションを制御できます。

動作中、Nios II プロセッサは、オーディオ DAC コントローラの FIFOメモリが一杯になっていないかどうかチェックします。一杯になっていない場合、プロセッサは 512バイト・セクタを読み出して、Avalonバスを通じてオーディオ DACコントローラの FIFOにデータを送信します。オーディオ DACコントローラは、48 kHzサンプル・レートを使用して

K 5O #5L 6P #6: 7“ +1

表 6–2. PS/2キーボード（２ /２）

信号名説明


高度な例

オーディオ CODEC にデータおよびクロック信号を送信します。また、このデザインでは、Mic Inポートからのデータと Line Inポートからのデータを混合してカラオケ風の効果を出します。

図 6-3. SD型音楽プレーヤーのブロック図


■ プロジェクト・ディレクトリ : CII_Starter_SD_Card_Audio■ 使用するビット・ストリーム : CII_Starter_SD_Card_Audio.sof（または .pof）

■ Nios IIワークスペース : CII_Starter_SD_Card_Audio



1. SDカードを FAT16フォーマットに初期化します。

2. このデモで再生する音楽ファイルは、WAVフォーマットでなければなりません。そのような 1つまたは複数のWAVファイルを FAT16でフォーマット済みの SD カードにコピーします。ソフトウェアに制限があるため、WAVファイルを削除するには、SDカード全体を再フォーマットする必要があります。

3. ビット・ストリームを FPGAにロードします。



4. ワークスペース CII_Starter_SD_Card_Audioで Nios II IDEを実行します。

5. 開発ボードにヘッドセットまたはスピーカーを接続し、SDカードから再生される音楽を聞きます。

図 6-4に、このデモのセットアップを示します。

図 6-4. SD型音楽プレーヤーのデモのセットアップ

cyclone ii fpgaスターター開発キット・ユーザガイド

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