2024-1

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Laboratorio 0: Instalación y Configuración de Framework para FPGA

Prueba básicas de funcionamiento del sumador de 1 bit

Las Field Programmable Gate Array (FPGA) son dispositivos reconfigurables, en los cuales se puede implementar cualquier lógica combinacional o secuencia, en general un amplio abanico de funciones electrónicas. Esto es gracias a que las FPGAS son dispositivos que integran bloques lógicos y que se pueden interconectar según la funcionalidad deseada escrita en Lenguaje de descripción de hardware (HDL).

Para obtener más información, se recomienda leer FPGAs For Dummies eBook.

Configuración del framework para FPGA

Para generar el bitstream, archivo que contiene la información de programación de la FPGA, los fabricantes de FPGAS (como Intel, Xilinx, Lattice, etc.) ofrencen las herramientas de desarrollo propias que facilitan la integración del sistema hardware con el HDL. Por ello, y acorde con la tecnología de trabajo se recomienda instalar las herramientas IDE y de sintetización, según gustos y tecnología. En este sentido el primer paso en este laboratorio es descargar las herramientas de diseño de hardware.

Herramientas de Sintetización

Instalar el IDE de su preferencia (si no desea utilizar los del fabricante)

Tutorial para la IDE Quartus Prime lite

Esta guia está basada en el lab0 de intel link

Descargar instalador

  • Descargar los archivos de instalación de Quartus Prime lite del siguiente link
  • Seleccione la version 19.4 (o superior) y seleccione el sistema operativo respectivo.
  • Descomprima y ejecute el arcivo setup. Siga las instrucciones de instalación de Quartus tools para su computador.

NOTA: Si no cuenta con usuario registrado en la página de Intel debe crear uno.

Instalación

En la terminal de linux:

chmod +x nombre_archivo.run
./nombre_archivo.run

Configuración de variables de entorno

En el archivo .bashrc:

export ALTERAPATH="/home/user*/intelFPGA_lite/23.1std/"
export QUARTUS_ROOTDIR=${ALTERAPATH}/quartus
export QUARTUS_ROOTDIR_OVERRIDE="$QUARTUS_ROOTDIR"
export PATH=$PATH:${ALTERAPATH}/quartus/sopc_builder/bin
export PATH=$PATH:${ALTERAPATH}/nios2eds/bin
export PATH=$PATH:${QSYS_ROOTDIR}

donde user* corresponde a la cuenta de usuario del computador.

En la terminal:

sudo ln -s $QUARTUS_ROOTDIR/bin/quartus /bin/quartus

Ahora se podrá correr la IDE usando el comando quartus en la terminal.

Tutorial para la herramienta de simulación Questa

Descargar instalador

  • Descargar los archivos Questa*-Intel® FPGA Edition (includes Starter Edition) del siguiente link. Se debe descarga tanto el archivo con extensión .run como la parte II que tiene extensión .qdz en el mismo directorio.
  • Tenga que la descarga de estos archivos tomará tiempo.
  • Para el presente tutorial se descargó la versión 23.1.

Instalación

  • En la terminal de linux:
    chmod +x nombre_archivo.run
    ./nombre_archivo.run

  • Se abrirá el instalador (ver imagen).

    questa

    • Dar click en siguiente y seleccionar la opción Questa - Intel FPGA Starter Edition.

    • Dar click en siguiente y aceptar los términos y condiciones.

    • Dar click en siguiente y seleccionar la carpeta de destino de la instalación.

    • Dar click en siguiente y revisar el resumen.

    • Dar click en siguiente con lo cual empezará la instalación

Descargar y configurar la licencia

Es necesario descargar la licencia de Questa para lo cual se debe:

  • Ingresar al Self-Service Licensing Center de Intel en el siguiente link.

  • Inscribirse en la opción Enroll for Intel® FPGA Self Service Licensing Center (SSLC).

  • Loggerase en la opción Already enrolled ? - Sign In here (Intel Azure Portal).

    • Se deben seguir todos los pasos, uno de ellos consiste en escanear un código QR, en caso de no ser posible usar la opción I want to set up a different methode, con la cual se enviará un código como mensaje de texto al número de celular que se ingrese.

    • Leer y aceptar términos de uso.

  • Una vez realizados los anteriores pasos, se abrirá el siguiente portal:

    intel

    • Ingresar a la opción Sing up for Evaluation or No-Cost License.

    • Seleccionar la opción Questa*-Intel® FPGA Starter (ver imagen) y dar click en siguiente.

    intel2

    • Se abrirá una interfaz para generar la licencia (ver imagen).

    intel3

    • Dar click en +New Computer.

    • Diligenciar los campos requeridos:

      • En Primary NIC ID deben escribir el nombre de la cuenta de usuario de su pc.

      • En License type seleccionar FIXED.

      • En Computer type seleccionar NIC ID.

      • Para saber el Primary Computer ID:

        En una terminal de Linux escribir el comando ifconfig.

        El NIC ID corresponde al número de la mac del driver de wifi o ethernet, para wifi aparecerá en la opción wlp1s0 junto a la palabra ether.

        Copiar todo el string que está separado por dos puntos “:”, pero en la casilla Primary Computer ID borrarlos, es decir, sólo dejar caracteres alfanuméricos.

      • Dar click en save, aceptar términos de uso y dar click en generar.

    • Recibirán un correo con un archivo adjunto con extensión .dat correspondiente a la licencia.

    • Descargar la licencia en el directorio de instalación.

  • Configurar la licencia en la IDE de Quartus:

    • En el menú Tools abrir el License setup.

    • En la casilla License file cargar el archivo de la licencia .dat que acabaron de generar.

  • Configuración de variables de entorno de la licencia:

    En el archivo .bashrc:

     export LM_LICENSE_FILE=path_del_archivo/nombre_archivo.dat

Configuración básica para un nuevo proyecto en Quartus Prime lite

  • Una vez instalado, debe abrir el programa ´Quartus´.
  • En la barra de herramientas (toolbar) de Quartus, navegar en el menú File y hacer click en New Project Wizard. (ver imagen)

proyectWizard

  • Directory, Name, Top-Level Entity, seleccione el directorio donde se guarda el proyecto y el nombre del mismo. Tenga presente que debe colocar el nombre del módulo top en la tercera casilla, puede ser el mismo del proyecto. (ver imagen) Recuerde: El nombre del módulo-top es sensible a mayúsculas.

proyectWizard altera

  • Project Type, seleccione el template Empy project.

  • Add File, si ya cuenta con los archivos fuentes de HDL adicione los ficheros respectivos. De igual manera, pueden agregar archivos fuentes más adelante.

  • Family, Device & Board Settings, Busque la tarjeta de desarrollo o la referencia de la FPGA que se va a utilizar, 10M50DAF484, si considera necesario busque el nombre en la casilla Name filter, seleccione en el panel Available devices el dispositivo usado. (ver imagen)

proyectWizard

  • EDA Tool Settings, espeficar la herramienta de simulación que se va a utilizar, se recomiendan ModelSim (ver imagen) o Questa.

proyectWizard

  • Summary, se debe revisar que la información de este panel esté acorde según la configuración realizada . (ver imagen)

proyectWizard

Entregables

Tener configurado el framework según los pasos anteriores.