FPGA-Board

Herzlichen Glückwunsch zum gewonnenen FPGA-Board! Das DE10-Lite von Terasic bietet einen guten Einstieg in die Beschäftigung mit Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs).

Spezifikationen FPGA und Installation der Software

Im Folgenden findest du die Übersicht über die Peripherie auf dem FPGA-Board und Hinweise zur Installation der erforderlichen Programme auf deinem Rechner. Bitte beachte, dass diese nur unter Windows und Linux laufen, NICHT unter macOs.

Die grundlegenden Infos und Einführung zur Benutzung des FPGA-Boards bekommst du in unserem IaC-Online-Tutorial.

FPGA-Board: Peripherie

10 LEDs
10 Schalter (Slide Switches)
2 Taster (Push Buttons)
6 Sieben-Segment-Anzeigen
Arduino Header für Standard Arduino Shields (z.B. zur Ansteuerung von Servomotoren, Displays, etc.), inkl. Analog-Digital-Wandler
Beschleunigungs-Sensor (Accelerometer)
VGA-Anschluss zur Ansteuerung von Monitoren
36 GPIOs (General Purpose I/Os)
64 MB SDRAM-Speicher
5V-Spannungsversorgung (USB)
USB-Anschluss zum Programmieren

Link zu den Spezifikationen des Boards:

Terasic DE10-Lite

Intel MAX-10-FPGA

Das FPGA auf dem DE10-Lite Board steht für die Programmierung / Konfiguration deiner Projekte zur Verfügung. Dieser besteht im Wesentlichen aus den Bestandteilen:

I/O-Zellen zum Einlesen und Ausgeben von Daten-Logikelementen (LEs) mit programmierbarer Look-Up-Tabelle (LUT), in welcher Logikfunktionen hinterlegt werden können
Konfigurierbarer Verbindungen zwischen den LUTs
Speicherzellen
DSP-Zellen (Multiplizierer) zur effizienten Berechnung von Multiplikationen

Auf dem Terasic DE10-Lite-Board ist ein MAX-10-10M50DAF484C7G-FPGA des Herstellers Intel verbaut. Dieser hat folgende Spezifikationen:

50.000 programmierbare Logik-Elemente
1.638 kBit M9K Speicher
144 18 x 18 Multiplizierer
4 PLLs (Takterzeuger)
2 integrierte Analog-Digital-Wandler

Wusstest du eigentlich, dass FPGAs in vielen Geräten verbaut sind? Sie steuern beispielsweise Satelliten und Raketen und sorgen in Kameras von Fahrerassistenzsystemen für mehr Sicherheit im Straßenverkehr.

Mehr Infos findest du in den Links:

https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Microelectronics/The_use_of_reprogrammable_FPGAs_in_space

https://www.heise.de/news/Russische-Waffen-Diese-Chips-aus-westlichen-Laendern-stecken-drin-7238180.html

https://www.intel.de/content/www/de/de/products/details/fpga/max/10/article.html

Emulation - Intel Quartus

Für die Synthese der Hardwarebeschreibungssprache, die Konfiguration der IO-Zellen und die Programmierung des FPGAs sowie weiterer Arbeitsschritte der Emulation wird die kostenfreie Software Intel Quartus Prime Lite verwendet.
Wir empfehlen die Verwendung der Version 20.1.1 in Kombination mit Mentor Graphics ModelSim (siehe nächster Abschnitt "Simulation"), da für diese Version keine separate Beschaffung einer kostenfreien Lizenz durch Registrierung notwendig ist.

Arbeitsschritte:

Lade dir die Intel Quartus Prime Lite Software Suite kostenfrei bei Intel über diesen Link herunter.

Solltest du die individuellen Dateien verwenden, benötigst du:

Quartus Prime Lite Setup (z.B. QuartusLiteSetup-20.1.1.720-windows.exe)
Intel® MAX® 10 Device Support (z.B. max10-20.1.1.720.qdz)
optional Model Sim (z.B. ModelSimSetup-20.1.1.720-windows.exe)

Installiere die Software nach dem Download über das Setup der Quartus-Prime-Lite-Software - das Setup sollte das ModelSim-Setup und Intel-Max-10-Device-Support-Paket automatisch finden, wenn sie sich im gleichen Ordner befinden. Starte im Anschluss die Quartus-Software. Achte darauf, dass auch die Treiber für den USB-Blaster während der Installation installiert werden.

Typische Fehler sind in folgenden Links beschrieben:

Windows: USB-Treiber-Signatur

Windows: USB-Treiber

Linux: udev rules Iibudev1.so

In unserem Online-Tutorial erhältst du alle weiteren Infos zur Synthese und Programmierung des DE10-Lite mit dem Zähler aus der IaC-Online-Challenge.

Simulation - Mentor Graphics ModelSIM

Für die Simulation der Hardwarebeschreibungssprache und Verifikation der eigenen Hardwaremodule wird die kostenfreie Software Mentor Graphics ModelSim (Starter Edition) aus der Intel Quartus-Prime-Lite-Software-Suite verwendet. Wir empfehlen die Version 20.1.1, da für diese Version keine separate Beschaffung einer kostenfreien Lizenz durch Registrierung notwendig ist.

In unserem Online-Tutorial erhältst du alle weiteren Infos zur Simulation und Verifikation des Zählers aus der IaC-Online-Challenge.

Download ModelSIM