FPGA-DIYプログラミング

私は数年前からマイクロコントローラーをプログラミングしており、デジタルデザインクラスを受講した後、FPGAを発見しました。異なるFPGAや開発ボードなどについて調査を行った後、最終的な「製品」の独自のバージョンを作成する方法がわからないので、私はまだ購入をためらっています。私はPIC、SAM、AVRなどを問題なくカスタムPCBに配置したので、心配する必要はありません。主な関心事は、メーカーのボードなしでFPGAをプログラミングすることです。

私の特定の質問：Quartus、Vivado、iCEcubeなどによって生成されたビットマップファイルを取得し、アドレス0から始まるSPIフラッシュメモリチップに（たとえば、FT2232Hを介して）書き込み、フラッシュメモリをFPGAのSPIピン（MODE構成が適切に設定されている）？

部分的な仮説をお詫びします。ラティスのダイアモンドプログラマーがそれをすべて行うと確信していますが、そのアプローチがさまざまなメーカーのFPGAで機能するのか、それとも、Quartusが書き込み中に「ウィンドウドレッシング」またはヘッダーをメモリに追加したのかと思いました。

質問を改善または明確にするために私にできることがあるか、またはFPGAプログラミングプロセスの大きなポイントを見逃していないかどうかを知らせてください。ありがとう！

はい、問題なく動作します。

実際、ほとんどのFPGAの開発ツールでは、FPGA自体のJTAG接続を介して外部フラッシュを直接プログラムできるため、フラッシュ用の個別のプログラミングインターフェイスは不要です。

「によって生成された[sic]ビットマップ[sic]ファイル」と言った場合、正しいものを選択する限り、答えは「はい」です。生成されたファイルが1つだけではないため、明確な記事を使用してわずかなエラーが発生しました。

たとえば、QuartusはSOF、POF、およびJICファイルを生成できます。最後の1つは、FPGA JTAGを介した間接プログラミングに使用するものです。それをSPIフラッシュに書き込むことは役に立ちません。SOFは、FPGAでデザインを一時的に実行するためにJTAGを介してロードするためのものです。POFは、フラッシュチップにロードする必要があるものです。

異なるベンダーのそれぞれからの異なるファイルの意味についての多くの有用な情報については、FPGA：ビットストリームとSRAMオブジェクトファイルを参照してください。

フラッシュメモリをFPGAのSPIピンに接続した場合（MODE構成が適切に設定されている場合）、FPGAは機能しますか？

私の質問を正しく理解した場合、FPGA構成（たとえば、コンパイルされたHDLモデル）をSPI EEPROMまたはSPIフラッシュに書き込み、FPGAがSPI ICのデータを使用してそれ自体をプログラムするようにします。

（Dave Tweedの答えを正しく理解した場合、彼はあなたの質問を別の方法で理解しました。）

少なくとも多くのSPIフラッシュメモリデバイスは機能しません。SPIフラッシュメモリICは、ICからデータが読み取られるように特定の波形（たとえば、読み取られるアドレス）を送信する必要があるためです。

この波形は、すべてのフラッシュメモリデバイスで同じではありません。SDメモリカード（SPIフラッシュメモリとしても使用可能）だけを見ている場合でも、カードがデータを読み取る前に異なる波形をカードに送信する必要がある2つのバリアントが見つかります。

FPGAのモードピンを正しく設定すると、FPGAは一部のシリアルメモリデバイスにデータを送信するように指示する波形を送信します。ただし、ICごとに異なる波形が必要なため、波形はすべてのフラッシュICによって理解されるわけではなく、特定のタイプによってのみ理解されます。

アルテラがFPGAと互換性のある特別なフラッシュまたはEEPROM ICを製造していることを知っています。

公式のFPGAプログラミングツールを使用せずにFPGAビットストリームをフラッシュに書き込む場合は、そのビットストリームファイルを、生のバイナリ、Intel HEX、Motorola SREC（例）。これにより、FPGAビットストリームに含まれる可能性のある独自のヘッダーが削除されます。

このようにして、フラッシュメーカーのツール（または独自のツール）を使用してフラッシュをプログラムしたり、FPGAビットストリームで事前にプログラムされたフラッシュチップを注文したりできます。