FPGA初心者（かつハードウェア素人）が再度トライ

5年前に購入したFPGA評価ボードを長い間ほったからしにしていたのであるが、久しぶりに触ってみたくなので、ついでに記録を残す。

評価ボード

すでに販売中止となっている、Odyssey MAX10 FPGA Eval Kit。

開発環境

Alteraはずっと前にIntelに買収されていた。ここから、無料版（Lite）の開発環境一式をDownloadする。（インテルのアカウントが必要だったかもしれない。）

Quartus Prime (includes Nios II EDS)
ModelSim-Intel FPGA Edition (includes Starter Edition)
MAX 10 FPGA device support
これらすべてを同じフォルダーにダウンロードしておけば、Quartusインストール時に、ModelSimもMax 10関連ファイルも同時にインストールされる。

まずは参考サイト

マクニカサイト「インテルFPGAではじめてのLチカ！」の手順に従って作業を進めた。ただし、ピン情報はこれとは異なるようだ。
Impression 製 Odyssey MAX10 評価キットを使ってFPGAをはじめてみる
Odyssey MAX10でLチカ

プロジェクト作成

Quartusを起動。New Project Wizardを用いる。

プロジェクト名などを入れ、Empty Projectとする。

Add Filesでは何もせずスキップ。

Odyssey Max10ボードを選択。

EDA Tool Settingsはとりあえず後回し（スキップ）。

作成したプロジェクトのサマリが表示され、プロジェクト作成完了。

VHDLファイル

ボード上の２つのボタンを押したらLEDが点灯、、を実現する。「File」-「New」で「VHDL File」を選択。

btn_led.vhd

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity btn_led is
 port (
   BUTTON0, BUTTON1:	in std_logic;
   LED0, LED2: 		out std_logic);
end btn_led;

architecture rtl of btn_led is 
begin
   LED0 <= BUTTON0 or BUTTON1;
   LED2 <= BUTTON0 and BUTTON1;
end rtl;

btn_led.vhdとして保存する。記述ミスなどのチェック（Start Analysis & Elaboration）を実施。

問題がなければ、次のように表示される。

論理シミュレーション

これを参考に、次のテストベンチファイルをつくる。

testsim.vhd

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity testsim is
end testsim;

architecture sim of testsim is 
  constant t : time := 1 ns;
  signal BUTTON0, BUTTON1, LED0, LED2 : std_logic;

  component btn_led
    port (BUTTON0, BUTTON1 : in std_logic;
          LED0, LED2	   : out std_logic );
  end component;

  begin
    u1 : btn_led
      port map (BUTTON0 => BUTTON0, BUTTON1 => BUTTON1,	LED0 => LED0, LED2 => LED2);
  push : process begin
    BUTTON0 <= '0'; BUTTON1 <= '0'; wait for t * 100;
    BUTTON0 <= '1'; BUTTON1 <= '0'; wait for t * 200;
    BUTTON0 <= '0'; BUTTON1 <= '1'; wait for t * 300;
    BUTTON0 <= '1'; BUTTON1 <= '1'; wait for t * 400;
    BUTTON0 <= '0'; BUTTON1 <= '0'; wait;
  end process push;
end sim;

Settingでシミュレーションの設定を行う。ModelSim-Alteraを選択し、Test Benchesをクリック。

さきほどのテストベンチファイルを指定、1500ns動作させる。

シミュレーション開始

RTL Simulationをクリック。

すると、ModelSimが起動し、

のような結果が得られる。

ボードにプログラミング

Pin Plannerを使ってピンアサイン

Odyssey MAX10の回路図によると、LED0はL13、LED2はK12、ボタン0はK13、ボタン1はJ12にアサインされている。たとえば、回路図には

のような記載が見つかる。

のようにアサイン。上述した参考サイトに従って、I/O Standardは1.5Vにした（詳細不明）。

コンフィグレーション

参考サイトに従って、「Single Compressed Image」を選択（「Assignments」->「Device」->「Device and Options」->「Configuration」->「Configuration mode」）。

コンパイル

終了後のメッセージは次のようなもの。

ボードにプログラム転送

USB Blasterの互換品利用。Programmerをクリック。

Startをクリックして転送する。

sofファイルはRAMでの動作用、pofファイルはボードの不揮発性領域に書き込んで使用するもの。pofファイルを、Add Filesで選択した場合は、次のように表示される。

実験

押して確認するのみ。完了。