Konfigurowanie środowiska programistycznego ISE układów FPGA Pierwszym krokiem na drodze do uzyskania cyfrowego sprzętu master jest zainstalowanie wszystkich niezbędnych narzędzi. Układem FPGA na platformie Mojo jest Spartan 6 XC6SLX9 firmy Xilinx. Z tego powodu należy pobrać i zainstalować narzędzia Xilinx do syntezy (wbudowane) swoich projektów w pliki konfiguracyjne (często nazywane plikami bitowymi) dla FPGA. Narzędzia Xilinx są nieco niezdarne, więc będziemy korzystać ze środowiska programistycznego Mojo IDE, aby wykonać całą pracę. Chociaż nie musimy używać narzędzi Xilinx bezpośrednio, środowisko programistyczne Mojo IDE opiera się na nich przy tworzeniu naszych projektów. Syntetyzowanie Używamy terminu syntetyzowanie zamiast kompilowanie i łączenie, tak jak w przypadku kodu, ponieważ narzędzia dla sprzętu różnią się całkowicie od oprogramowania. Przy oprogramowaniu każdy plik jest kompilowany w instrukcje mniej lub bardziej bezpośrednio tłumaczące nasz kod. Każdy plik jest następnie połączony z innymi skompilowanymi plikami, aby utworzyć nasz program. Przy użyciu układu FPGA, narzędzia wykorzystują nasze pliki projektowe, jako opis zachowań, jakie musi posiadać układ. Następnie patrzy na cały projekt i syntetyzuje obwód, który pasuje do jego zachowania. Narzędzia, których używamy, muszą odbudować cały projekt, jeśli wykonamy edycję nawet najmniejszego elementu w pojedynczym pliku. To może być główny powód bólu głowy przy większych układach FPGA, gdy synteza będzie trwała wiele godzin albo dni. Aktywną dziedziną rozwoju jest częściowa resynteza, która przyspiesza postęp syntetyzowania. Na szczęście dla nas, większość projektów na platformie Mojo jest syntetyzowana w ciągu kilku minut. Ostrzeżenie Narzędzia wymagają używania systemu Windows lub systemu Linux. Jeśli korzystasz z systemu Windows, zalecane jest korzystanie z systemu Windows 7 lub nowszego. Chociaż system Windows 8 i wyżej nie jest oficjalnie obsługiwany przez te narzędzia, powinien on nadal pracować z kilkoma drobnymi obejściami. Większość wersji Linuksa działa poprawnie, ale wiadomo, że system operacyjny CentOS ma problemy z instalacją Mojo i nie jest zalecany. Ubuntu i jego pochodne powinny działać po wyjęciu z pudełka. Jeśli masz system Mac, możesz uruchomić Linux na maszynie wirtualnej lub uruchomić Linux z dysku USB. Jeśli masz licencję, możesz to zrobić dla Windowsa. Jeśli idziesz tą drogą, polecam VirtualBox i Ubuntu. Oba są bezpłatne i zdatne do pracy. Instalacja ISE (Cisco Identity Services Engine) Cisco Identity Services Engine (ISE) to produkt do zarządzania siecią, który umożliwia tworzenie i egzekwowanie zasad bezpieczeństwa i dostępu dla urządzeń końcowych podłączonych do routerów i przełączników firmy. Celem jest uproszczenie zarządzania tożsamością w różnych urządzeniach i aplikacjach. ISE jest nazwą narzędzia Xilinx zapewniającego tworzenie projektów dla rodziny układów FPGA Spartan 6. Xilinx ma nowsze narzędzie o nazwie Vivado, ale nie obsługuje urządzeń Spartan 6. Niestety, proces instalacji ISE jest nieco skomplikowany. Musisz założyć konto w firmie Xilinx w celu sprawdzenia, czy używasz ISE i gdzie mieszkasz (ograniczenia eksportowe nakładane są przez rząd Stanów Zjednoczonych). ISE to dość duży program. Plik do pobrania wynosi ponad 6GB, a instalacja wymaga dodatkowego 16GB miejsca. Po jego zainstalowaniu będziesz musiał ją licencjonować. FPGA na Mojo jest objęty bezpłatną licencją WebPACK firmy Xilinx, ale w dalszym ciągu musisz posiadać bezpłatną licencję. Przejdź na stronę pobierania Xilinx. Musisz pobrać wersję 14.7 ISE. To jest najnowsza i ostateczna wersja. Ona powinna być już wybrana. Przewiń w dół Multi-File Download : sekcja 1
Rys. 1 Wybór wydania ISE Rys. 2 Opcje instalacji ISE dla systemu Windows ISE Design do pakietu ISE Design Suite. W tej sekcji wybierz pełną instalację dla swojej platformy (Linux lub Windows). Prawdopodobnie zostanie wyświetlony monit o wypełnienie ankiety dotyczącej przyczyn jej pobrania. Zostaniesz poproszony o zalogowanie się. Utwórz konto, aby kontynuować pobieranie. Jeśli jesteś w systemie Windows, musisz wyodrębnić plik TAR. Niektóre programy rozpakowujące pliki TAR nie lubią tego archiwum i nie potrafią go wyodrębnić. Program 7-Zip jest przydatny do tej czynności i jest bezpłatny. Możesz go pobrać z witryny internetowej 7-Zip. Z rozpakowanych plików musisz uruchomić instalatora. W systemie Windows kliknij dwukrotnie plik wykonywalny setup. W systemie Linux należy uruchomić setup z uprawnieniami administratora: 2
Rys. 3 Opcje instalacji ISE dla systemu Linux sudo./setup. Po wprowadzeniu ustawień zaakceptuj wszystkie umowy licencyjne. Na stronie z pytaniem, które wydanie ma być zainstalowane, wybierz ISE WebPACK, jak pokazano na rysunku 1. Następna strona, pokazana na rysunku 2, pyta, które komponenty chcesz zainstalować. Upewnij się, że został wybrany klucz Acquire or Manage a License Key. Jeśli korzystasz z Linuksa, upewnij się, że również zaznaczona jest opcja Ensure Linux Generator System Generator, jak pokazano na rysunku 3. Inne opcje możesz wyłączyć. Nic się nie stanie, jeśli je zainstalujesz, ale nie są one potrzebne. Jeśli napotkasz problemy z instalatorem, możesz spróbować usunąć zaznaczenie opcji Use multiple CPU cores for faster installation ( Użyj wielu rdzeni CPU, aby szybciej zainstalować ), ponieważ zgłoszono, że powodują problemy w pewnych sytuacjach. Na następnej stronie pozostawiamy ścieżkę instalacyjną, jako domyślną, ułatwi to później, ale możesz ją zmienić tak długo, jak długo będziesz pamiętać, gdzie jest. Ostrzeżenie Jeśli używasz systemu Windows 8.1 lub Windows 10 na maszynie 64-bitowej i napotkasz problemy, zapoznaj się z samouczkiem instalacji Embedded Micro's ISE dla innych poprawek specyficznych dla systemu operacyjnego. Po zakończeniu instalacji otwórz nowe okno do utworzenia licencji. Jeśli z jakiegoś powodu nie, możesz go ręcznie otworzyć, uruchamiając program ISE i przejdź do Help (Pomoc) Obtain a License Key (Uzyskaj klucz licencji). W systemie Windows kliknij dwukrotnie ikonę ISE, która powinna znajdować się na Twoim pulpicie. W systemie Linux, jeśli zainstalowano ISE do katalogu domyślnego, można uruchomić następujące komendy, aby wywołać go w systemie 64-bitowym: /opt/xilinx/14.7/ise_ds/settings64.sh/opt/ Xilinx/14.7/ISE_DS/ ISE / bin / lin64 / ise Aby uruchomić aplikację ISE w systemie 32-bitowym, należy użyć następujących komend: /opt/xilinx/14.7/ise_ds/settings32.sh/opt/ Xilinx/14.7/ISE_DS/ISE/bin/lin/ise W Menedżerze konfiguracji licencji Xilinx, pokazanym na rysunku 4, należy wybrać Get Free Vivado/ISE WebPack License i kliknąć przycisk Next ( Dalej ). Zostanie wyświetlone małe okno dialogowe przedstawiające informacje o systemie. Kliknij przycisk Connect Now ( Połącz teraz ), aby otworzyć przeglądarkę internetową, aby 3
Rys. 4 Wybierz licencję WebPack Rys. 5 Wygeneruj licencję WebPACK uzyskać licencję. Jeśli przycisk nie otworzy przeglądarki, możesz przejść bezpośrednio do strony licencji. Musisz zalogować się ponownie na swoim koncie Xilinx. Jeśli znajdujesz się na stronie Product Licensing ( Licencja produktów ), pokazanej na rysunku 5, wybierz licencję ISE WebPACK License i kliknij opcję Generate Node-Locked License ( Wygeneruj licencję blokowania węzła ), aby utworzyć licencję. Jeśli nie widzisz tej opcji, licencja może być już wygenerowana wcześniej. W takim przypadku przejdź do zakładki Manage Licenses ( Zarządzaj licencjami ) i pobierz istniejącą licencję, używając małego przycisku pobierania w lewym dolnym rogu. Klikaj przez małe okienko wyskakujące, aż zostanie utworzona licencja i przejdź do zakładki Manage Licenses ( Zarządzaj licencjami ). Na tej stronie powinieneś zobaczyć swoją nowo wygenerowaną licencję. Aby ją pobrać, należy kliknąć malutką niebieską strzałkę w lewym dolnym rogu, jak pokazano na rysunku 6. Należy pobrać plik o nazwie Xilinx.lic. Wróć do menedżera konfiguracji licencji Xilinx ( Xilinx License Configuration Manager ), przejdź do zakładki Manage Licenses ( Zarządzaj licencjami ), jeśli jeszcze nie jesteś w niej i kliknij opcję Load License ( Załaduj licencję ). Znajdź plik Xilinx.lic wcześniej pobrany i wy- 4
Rys. 6 Kliknij strzałkę w lewym dolnym rogu, aby pobrać licencję Rys. 7 Menedżer licencji z ładowaniem pakietu WebPACK bierz go. Po załadowaniu licencji menedżer licencji powinien wyglądać tak, jak na rysunku 7. Zauważ, że może on nie wyglądać dokładnie tak samo, ale pola ISE_WebPACK i PlanAhead powinny być zielone. ISE powinien być gotowy do kreowania Twoich projektów. Możesz zamknąć wszystkie nadal otwarte okna związane z ISE. 5