Intel Arria10 SoC ：初期性能評価（環境構築編２）- Ubuntu 18.04 での詰まりどころ

はじめに

前の記事では、ツールチェーン（Quartus Prime Pro / SoC EDS / ModelSim）を選定する理由を整理しました。
しかし実際に Ubuntu 環境で動かしてみると、Windows とは異なる詰まりどころが次々と出てきます。

本記事は、Ubuntu 18.04 上で評価環境を構築する際に実際に遭遇した問題を、解決手順とともに整理したものです。

対象は Ubuntu 18.04 LTS です。
ここでは環境構築の実装段階で起きやすい問題を扱います。
Yocto や複雑なカスタムカーネルの話題は、本記事では扱いません。
位置づけとしては、後続で HPS 側の CPU0 / CPU1 役割分担を試す前の土台づくりです。

先に結論

評価環境を整えるために実施した主要な操作は、次のとおりです。

# 基本的な依存ライブラリのインストール
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y build-essential lib32z1 lib32ncurses5 libc6-i386

# USB-Blaster II の udev ルール設定
sudo cp /path/to/Quartus/drivers/usb-blaster/51-usbblaster.rules /etc/udev/rules.d/
sudo udevadm control --reload-rules

# ModelSim の 32bit 対応
sudo apt-get install -y libc6:i386 libncurses5:i386 libstdc++6:i386

# Quartus 起動時の追加ライブラリ
sudo apt-get install -y libxrender1 libxrandr2 libxcb1

ただし、実際には「なぜこの手順が必要か」を理解してから進めた方が、トラブル時の切り分けがしやすくなります。

なぜ Ubuntu で詰まりやすいのか

Windows では Quartus をインストールすれば大体動きますが、Ubuntu では以下の理由で手作業が増えます。

32bit ライブラリの欠落（Quartus の内部ツールの多くが 32bit）
udev ルール設定（USB デバイス認識の権限設定）
古いバージョンの依存ライブラリが暗黙の前提（X11 周辺など）
ModelSim の 32bit 依存が強い

これらは「Ubuntu の標準インストールには含まれない」ものばかりです。

Ubuntu 18.04 上の依存関係解決

最初にぶつかる問題

Quartus をインストール後、起動を試みると、次のようなエラーが出ることがあります。

error while loading shared libraries: libxcb.so.1: cannot open shared object file: No such file or directory

または：

/opt/intelFPGA/18.1/quartus/bin/quartus: /lib64/ld-linux-x86-64.so.2: bad ELF interpreter: No such file or directory

これは「64bit Ubuntu に 32bit ライブラリが入っていない」という典型的な状況です。

解決方法

以下のパッケージをインストールします。

# まず 32bit アーキテクチャを有効化
sudo dpkg --add-architecture i386

# 基本的なビルドツール
sudo apt-get install -y build-essential

# 32bit 互換ライブラリ（重要）
sudo apt-get install -y lib32z1 lib32ncurses5 libc6-i386

# X11 関連ライブラリ
sudo apt-get install -y libxrender1 libxrandr2 libxcb1 libxkbcommon0
sudo apt-get install -y libxrender1:i386 libxrandr2:i386 libxcb1:i386

重要ポイント：lib32ncurses5 は ModelSim が特に必要とします。これがないと ModelSim は起動しません。

動作確認

インストール後、Quartus が起動するか確認します。

/opt/intelFPGA/18.1/quartus/bin/quartus --version

バージョン情報が表示されれば OK です。

USB-Blaster II の認識問題

問題の現れ方

Quartus Programmer で「No hardware has been detected.」と表示される場合、USB-Blaster II がシステムに認識されていません。

Windows では自動的に認識されることが多いですが、Ubuntu では手動設定が必要です。

udev ルール設定

以下を実施します。

# Quartus 付属の udev ルールをコピー
sudo cp /opt/intelFPGA/18.1/quartus/drivers/usb-blaster/51-usbblaster.rules /etc/udev/rules.d/

# udev ルールをリロード
sudo udevadm control --reload-rules

# USB デバイスをリセット
sudo udevadm trigger --subsystem-match=usb

その後、USB-Blaster II を接続し直すか、以下で確認します。

# USB デバイス一覧を確認
lsusb | grep -i altera

# または
lsusb | grep -i blaster

Bus XXX Device YYY: ID 09fb:XXXX Altera のような行が表示されれば認識されています。

権限設定

USB デバイスへのアクセス権限がない場合、以下で設定します。

# 現在のユーザーをグループに追加
sudo usermod -a -G uucp $USER
sudo usermod -a -G dialout $USER

# グループ変更を反映させるため、ログイン/ログアウト

ログイン後、再度接続を試みます。

Quartus 起動時の不足ライブラリ

典型的なエラーメッセージ

Quartus GUI を起動するときに、次のようなエラーが出ることがあります。

error while loading shared libraries: libstdc++.so.6: cannot open shared object file: No such file or directory

または、GUI は起動するが、デザインを開こうとするとクラッシュする場合も、ライブラリ不足が原因です。

追加ライブラリの導入

# C++ ランタイムライブラリ
sudo apt-get install -y libstdc++6:i386

# 完全を期すため、他のランタイムも
sudo apt-get install -y libgcc1:i386 libgomp1:i386

# GUI サポートライブラリ（Motif 関連）
sudo apt-get install -y libmotif-common libmotif4

これらをインストールしておくと、Quartus GUI が安定して動くようになります。

ModelSim 周りの追加対応

ModelSim の 32bit 依存

ModelSim は極めて 32bit 依存が強いです。以下のライブラリが特に重要です。

# 32bit libc と基本ライブラリ
sudo apt-get install -y libc6:i386 libncurses5:i386

# C++ 関連
sudo apt-get install -y libstdc++6:i386

# X11（GUI を使う場合）
sudo apt-get install -y libxext6:i386 libxrender1:i386

ModelSim 起動の確認

インストール後、ModelSim が起動するか確認します。

/opt/intelFPGA/18.1/modelsim_ase/bin/vsim -version

バージョン情報が表示されれば OK です。GUI を起動する場合は、X11 フォワーディングの設定も確認してください。

ModelSim ライセンスエラー

ModelSim を起動しても「License file does not exist.」というエラーが出る場合があります。
この場合は、前の記事のライセンス設定を確認してください。

ここでは環境固有の問題ではなく、ライセンス周りの話題なので割愛します。

動作確認チェックリスト

ここまでの設定後、以下を確認してください。

Quartus がコマンドラインで起動する
Quartus GUI が起動する
ModelSim（vsim）がコマンドラインで起動する
USB-Blaster II が lsusb で認識される
Quartus Programmer で「Hardware Setup」に USB-Blaster II が表示される

すべて ✓ であれば、環境構築は成功です。

ここからの詰まりどころ

環境が整った後、実際の評価を進める段階では、さらに異なる問題が出てくることがあります。

SoC EDS のクロスコンパイラの設定
ARM バイナリの実行権限設定
端末通信（シリアル接続）の設定
カーネルモジュールのロード

これらは「環境構築」というより「評価実装」の領域なので、本記事では扱いません。
特に、CPU0 側のベアメタル演算と CPU1 側 Linux 運用をどう共存させるかは、次段階の実行基盤側で詰めるテーマです。

まとめ

Ubuntu 18.04 で Quartus や ModelSim を動かすには、32bit ライブラリと udev 設定が必須です。
「ビルドツール → 32bit ライブラリ → USB デバイス設定」の順で進めると、問題を切り分けやすくなります。
最初は「インストールが完了→実際に起動してみる→エラーに応じて追加インストール」という段階的な進め方が安全です。
この段階は、後続で HPS の 2 コアを役割分担させる構成を試すための準備でもあります。

これらの詰まりどころは、実は Arria10 SoC 特有ではなく、FPGA 開発全般で出会うものばかりです。
同じ環境で他のボードを評価する場合も、参考になれば幸いです。

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