lyricalmagical 2025年04月07日作成 © CC BY-NC 4+

セットアップや使用方法 Lチカ

Lチカ

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[FPGA]Efinix TrionでLチカ

秋月で結構安く買えるFPGA Trion T8を触ってみました。
秋月電子：T8F81 DIP化モジュールキット

※チップへの書き込みは、FT232HLが必要です。秋月であれば下記になります。
FT232HL ハイスピードUSBシリアル変換モジュール

ツールの初期セットアップと使い方を覚えてボード上のLEDをLチカさせる

秋月のボードにはTrion T8シリーズ(T8F81C2X)が乗っています。
TrionはEfinix社のローエンドに分類されるFPGAで、結構お安く買えます。

開発環境を準備します。
まず、下記でユーザー登録をします。

https://www.efinixinc.com/support/account.php?do=create

必要なソフトは下記からダウンロードします。
ダウンロードの際に、Free Efinity License申請も必要です。申請は即通ります。
https://www.efinixinc.com/support/efinity.php

Efinity IDE Full Release 2024.2.294
特にこれといって選ぶ選択肢もなくそのままインストール。
Efinity Patch efinity-2024.2.294.4.15-windows-x64-patch
展開して「run.bat」を実行。

基本的には秋月のチュートリアルを参考にLチカしてみます。

まずはプロジェクトを作成します。
Fileメニュ→Create Project...を選びます。

次に、Project名(Projectタブ：Name)を変更します。
また、DeviceがT8F81、Timing ModelがC2となっていることを確認してください。

Projectタブ→Designを右クリック→Createを選択し、その次のウィンドウでファイル名(elchika_top)を指定し、OKします。

その後、「File:elchika_top.v(default)」をダブルクリックすることで、編集ペインが開きます。

ちなみにデフォルトパスにインストールした場合、プロジェクトフォルダは
c:\Efinity\2024.2\project\elchika
に作られ、今作成したソースファイルはそのフォルダに配置されます。

編集ペインを使用して、下記ソースを貼り付けます。貼り付けた後は保存アイコンから保存を忘れずに。


elchika_top.v
module elchika_top(
 input CLK,
 output LED
);


reg [21:0] counter;
always @(posedge CLK)
 counter<=counter+1;

assign LED=counter[21];

endmodule

まず、Fileメニュー→Edit Project→Designタブで、Top Moduleをelchika_topに変更します。

次に、dashboardのStart Synthesisボタンを押します。

Consoleにエラー(赤字)が出ていないことを確認してください。これで、論理合成は終わりました。
また、ResultタブのInterfaceにUnassinged Core Pinsが赤字で出ていますが、まだ端子配置制約をしていないので無視します。
TimingのWorst Negative Slackも赤字(マイナス)になっていてタイミングが満たせていなさそうですが、さすがに22ビットカウンタが25MHzで動かないとは思えないので今のところ無視します。おそらくクロック周波数の制約を与えていないからと思われます。

画面上部中央のボタンからInterface Designerを起動します。

Interface Designerが起動したら、
GPIOを右クリック→Create Blockを選択します

次に出てくるウィンドウで、
Instance NameとPin Nameを「CLK」、Connection Typeを「gclk」と設定します。それ以外は変更不要と思いますが、画像と設定値を比べてください。

同様に、もう一度Create Blockを選択し、
Instance NameとPin Nameを「LED」、Modeを「output」と設定します。画像と同様になっていることを確認してください。

上記二つの端子を設定したら、左上のボタンを押してGPIO Resource Assignerを開きます。

クロック入力(CLK)は回路図より、GPIOL_16_CLK2に接続されているため、GPIOL_16を選択します。
LED出力はボード周辺に出ている端子であればどこでもよいのですが、配線のしやすさを考えて、VIOの隣にあるGPIOR_03端子とします。DIP変換基板でのGPIOと実端子との割り当ては下図のようになっています。

そのため、GPIO Resource Assignerを下記の通り設定します。Resource列を設定すると、ほかの列も自動で入力されます。

入力が完了したら、左上の保存アイコンから保存し、GPIO Resource Assignerウィンドウを閉じます。

dashboardのStart Placementボタンを押します。Placementが終わると、その右隣のStart Routing、Generate Bistreamに自動的に進みます。
画像のように、４つに緑色のチェックマークがつけば完了です。

ここまでの工程で作成したデータを、実際のチップにダウンロードします。
Efinixには純正のJTAGケーブルはないらしく、FT232などを使用するのが推奨の方法のようです。
ここでは、秋月のFT232HL ハイスピードUSBシリアル変換モジュールを使用します。
注意として、通常のFT232HL用のドライバではなく、Zadigドライバというものを使用する必要があります。通常のFT232HLドライバとは異なるため、ほかにもFT232HLを使用している場合は、書き込み用の専用環境を用意したほうが良いです。

まず、Zadig USB driverを下記からダウンロードします。
Zadig

次に、FT232HLを接続して(この時、trionボードへの接続は不要。接続してあってもよい)、Zadigを起動します。
Zadigが起動したら、Optionメニューで「List All Devices」を選択します。

ウィンドウ上部にUSBデバイスが選択できるようになるので、「USB<->Serial Converter」を選択します。

次に、Driverを「libusb-win32(v1.4.0.0)」を選択し、「Replace Driver」を押すとドライバがさし変わります(数分かかります)。

これで、ドライバーの変更は完了です。
ちなみにもとに戻す場合は、デバイスドライバーからドライバの削除を行わないとだめなようです。

FT232HLとtrionボードを下図のように接続します。
ここでは抵抗内蔵LEDを使用しているため、LEDを直接接続していますが、抵抗を内蔵していない場合、IO電圧を3.3Vとして適切な抵抗を直列にいれてください。

画面上部のOpen Programmerボタンを押し、Programmerを開きます

Programmerが開いたら、USB Targetで「USB<-->Serial Converter」が選ばれているのを確認し、Programing Modelを「JTAG」に変更し、Bitstream fileに先ほど作成されたbitストリームファイルを設定します。デフォルトでは、画像記載のパスになります。
このあと、右側のStart Programボタンを押すと、FPGAにビットストリームがダウンロードされて動き出します。

前述のダウンロード方法では、FPGAに直接ダウンロードされ、電源を切るとコンフィグ内容が消去されます。
電源を切っても保持されるようにするには、SPI flashに書き込み、電源投入時に自動的に読み込まれるようにしなければなりません。そのためには下記の方法でSPI flashに書き込みます。
Programming Modeを「SPI Active using JTAG Bridge(new)」
Auto configure～のBitstream Fileを「C:\Efinity\2024.2\pgm\fli\trion\u00000000_t8.bit」（詳細不明ですが固定でこうなるらしい)、ImageのBitstream fileはに先ほど作成されたbitストリームファイルを設定し、Start Programボタンを押すと、SPI Flashにダウンロードされます。