アプリケーションノート

AN506

ALPHA PROJECT Co.,LTD.

MS104-SH2
MS104-FPGA/CⅢの使い方
1.2 版

1.

2012 年 3 月 1 日

概要 ................................................................................................................................................................. 2
1.1 概要 ............................................................................................................................................................ 2
1.2 MS104-FPGA/CⅢについて ........................................................................................................................... 2
1.3 開発環境について ...................................................................................................................................... 22.

接続方法.......................................................................................................................................................... 3
2.1
2.2
2.3
2.4

3.

MS104-FPGA/CⅢのプログラム .................................................................................................................... 3
MS104-FPGA/CⅢの設定 ............................................................................................................................... 3
MS104-FPGA/CⅢと MS104-SH2 との接続...................................................................................................... 4
ホスト PC と MS104-SH2 との接続............................................................................................................... 5

サンプルプログラムのビルド ......................................................................................................................... 6
3.1 開発環境の確認.......................................................................................................................................... 6
3.2 ビルド方法 ............................................................................................................................................... 10

4.

サンプルプログラム動作前準備.................................................................................................................... 12
4.1 MS104-SH2 ボード ..................................................................................................................................... 12
4.2 ホスト PC.................................................................................................................................................. 125.

サンプルプログラム...................................................................................................................................... 14
5.1 サンプルプログラムの転送...................................................................................................................... 14
5.2 サンプルプログラムの動作確認............................................................................................................... 171

アプリケーションノート1.

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概要
1.1 概要本アプリケーションノートは、MS104-SH2 による MS104-FPGA/CⅢの使用方法について解説します。
解説するサンプルプログラムは、下記の動作を行います。

サンプルプログラム

動作内容MS104-FPGA/CⅢ用サンプルプログラム

16bit I/O 空間アクセス
・ロータリスイッチの状態取得
・LED の点灯／消灯
16bit メモリ空間アクセス
・値の書き込み／読み込み

詳細な動作内容に関しては、後述の「5. サンプルプログラム」を参照してください。

1.2 MS104-FPGA/CⅢについて
MS104-FPGA/CⅢは、ALTERA 社製 FPGA CycloneⅢ(EP3C16F484)を搭載した PC/104 規格準拠 FPGA ボードです。HDL プログラムを書きかえることで、画像処理、モータ制御、通信制御等、自由に機能を拡張することができます。
RTOS-KIT-A01 を利用する場合は、特別なデバイスドライバなしでアクセスできるため、容易に MS104-FPGA/CⅢに対応したアプリケーションを作成することができます。

1.3 開発環境について
本アプリケーションノートでは、MS104-SH2 ボード付属のソフトウェア「DownLoader for MS104-SH2」や MS104-SH2 ボード専用TOPPERS 開発キット「RTOS-KIT-A01」がインストールされていることを前提として解説します。
ソフトウェアのインストール先等をデフォルトから変更している場合には、該当する箇所を置きかえてお読みください。
各ソフトウェアのデフォルトは、下記となります。

DownLoader for MS104-SH2 のデフォルト項目

設定値

インストール先のフォルダ

C:\Program Files\DL_MS104SH2

スタートメニュー[プログラム]－[DownLoader for MA104-SH2]

RTOS-KIT-A01 のデフォルト項目

設定値

インストール先のフォルダ

C:\AlphaProject

スタートメニュー[プログラム]－[AlphaProject]－[RTOS-KIT-A01]

2

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接続方法
2.1 MS104-FPGA/CⅢのプログラム
本アプリケーションノートの MS104-SH2 のサンプルプログラムを動作させるためには、MS104-FPGA/CⅢのプログラムが「PC/104
バス用サンプル HDL プログラム」である必要があります。
サンプル HDL プログラムに関しては、MS104-FPGA/CⅢの付属 CD 内のアプリケーションノート「AN1202 MS104-FPGA/CⅢ サンプ
ル HDL プログラム解説」でご確認ください。

2.2 MS104-FPGA/CⅢの設定
MS104-FPGA/CⅢのスイッチ及びジャンパが以下のようになっていることをご確認ください。
なお、各設定の詳しい内容に関しては、MS104-FPGA/CⅢのハードウェアマニュアルでご確認ください。

PC/104 バスを「SLAVE」に設定

PD

PU

A2

SLAVE

MASTERJSW3

Fig 2-2.1

PC/104 バスの設定

コンフィグレーション・モードを「STD」に設定

STD

FAST

2.

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JSW1

Fig 2-2.2 コンフィギュレーション・モードの設定

3

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I/O BANK2 電圧を「3.3V」に設定
I/O BANK 電圧を「3.3V」に設定

JP1

ON1

JP21234ADJ ● ● ● 3.3V
B2IO

DSW1431133.3V ● ● ● ADJ
B5IO
I/O BANK5 電圧を「3.3V」に設定

Fig 2-2.3I/O BANK 電圧の設定

IRQ_PU

IRQ_PD

割り込み信号を「IRQ_PU」(プルアップ)に設定

JSW2Fig 2-2.4 割り込み信号の設定

2.3 MS104-FPGA/CⅢと MS104-SH2 との接続
MS104-FPGA/CⅢと MS104-SH2 との接続は、以下のように接続してください。
なお、上下のどちらでもスタッキング可能ですが、後の操作で MS104-SH2 側のディップスイッチを変更しますので、MS104-SH2を上にスタッキングされることをおすすめします。

J1、J2 実装済
スタッキング接続
ナット(添付)MS104-SH2
スペーサ(添付)
MS104-FPGA/CⅢ

Fig 2-3.1

MS104-SH2 と MS104-FPGA/CⅢとの接続例

416.00mm

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2.4 ホスト PC と MS104-SH2 との接続
ホスト PC と MS104-SH2 を下図のように接続してください。
USB ケーブルは、MS104-SH2 ボードの CN1 へ、電源ケーブルは、J7 へ接続します。

J7USB ケーブル

CN1

ホスト PC
MS104-SH2

Fig 2-4.1

MS104-SH2 とホスト PC との接続例

5

電源DC5±5%1Aアプリケーションノート

3.

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サンプルプログラムのビルド
本章では、MS104-FPGA/CⅢ用のサンプルプログラムのビルド方法を説明します。
開発環境のインストール先等をデフォルトから変更した場合には、説明中のスタートメニューの項目やフォルダ／ファイル名は、置きかえてお読みください。
インストール時のデフォルトについては、本アプリケーションノートの「1.3 開発環境について」を参照してください。

3.1 開発環境の確認
RTOS-KIT-A01 の CD ラベルに記載されているリリース番号が、1.5 よりも前の場合には、以下の方法で開発環境の更新を行ってください。
（1.5 以降のリリース番号では、Sample_FPGA プロジェクトは入っていますので、開発環境の更新は必要ありません。）①

eclipse を起動中の場合には、eclipse を終了してください。

②

弊社の Web ページ（http://www.apnet.co.jp/toppers/）から以下のファイルをダウンロードしてください。
ファイル名の x_x は、バージョン番号を示します。（1.0 の場合は、1_0）
FPGA サンプルプログラムソースファイル （ファイル名：fpga_x_x.zip）③

ダウンロードファイルを解凍します。
ダウンロードしたソースファイルは圧縮ファイルとなっておりますので、解凍ツールを利用して以下のフォルダに解凍してください。
C:\AlphaProject\eclipse\workspace④

解凍後は、以下のフォルダが作成されます。
C:\AlphaProject\eclipse\workspace\Sample_FPGA⑤

eclipse を起動します。
Windows のスタートメニューから、「プログラム」－「AlphaProject」－「RTOS-KIT-A01」－「eclipse」を選択して、eclipseを起動します。

6

アプリケーションノート

⑥AN506

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起動ロゴの表示後に使用するワークスペースの選択ダイアログが表示されます。
ここでは、C:\AlphaProject\eclipse\workspace を指定して「OK」ボタンを押します。

⑦

Eclipse Platform ウィンドウが表示されます。

7

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⑧

左側のプロジェクト表示領域で右クリックして表示されるポップアップメニューから「Import」を選択します。

⑨

Existing Project into Workspace を選択します。
表示されるダイアログの「Existing Project into Workspace」を選択して「Next >」ボタンを押します。

8アプリケーションノート

⑩

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追加するプロジェクトを選択します。
プロジェクトの選択画面が表示されますので、「Browse...」ボタンを押して、手順③で作成した Sample_FPGA フォルダを選択します。

⑪

最後に「Finish」ボタンを押します。
プロジェクト表示領域に Sample_FPGA プロジェクトが追加されます。

9

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3.2 ビルド方法
eclipse を使用して Sample_FPGA プロジェクトのビルド方法を説明します。
①

eclipse を起動します。
Windows のスタートメニューから、[プログラム]-[AlphaProject]－[RTOS-KIT-A01]－[eclipse]を選択します。

②

起動ロゴの表示後に使用するワークスペースの選択ダイアログが表示されます。
ここでは、C:\AlphaProject\eclipse\workspace を指定して「OK」ボタンを押します。

③

Eclipse Platform ウィンドウが表示されます。

10

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④

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Sample_FPGA プロジェクトを開きます。
Sample_FPGA の左側に表示されているアイコンが閉じているアイコンの場合には、プロジェクトを開く必要があります。
Sample_FPGA プロジェクトを左クリックして選択し、右クリックで表示されるメニューから、「OpenProject」を選択します。

Fig 3-2.1 閉じてるアイコン

Fig 3-2.2 開いてるアイコン⑤

プロジェクトをビルドします。
Sample_FPGA プロジェクトを左クリックで選択し、右クリックで表示されるメニューから「Rebuild Project」を選択します。
正常にビルドが行えれば、以下のファイルが C:\AlphaProject\eclipse\workspace\Sample_FPGA\fpga フォルダに作成されます。
fpga_x_x.bin：

バイナリファイル

fpga_x_x.elf：

ELF フォーマットのデバッグ情報付きバイナリファイル

fpga_x_x.srec：

S レコードファイル※ファイル名の x_x は、バージョン番号を示します。（1.0 の場合には、1_0）

備考
初期状態や中間ファイルを削除した状態でビルドを行った場合、正常にビルドできないことがあります。
その時には、もう一度「Rebuild Project」を行うことで正常にビルドできます。

11アプリケーションノート

4.

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サンプルプログラム動作前準備
次章からサンプルプログラムの動作手順を説明しますが、使用する MS104-SH2 ボードとホスト PC には、以下のソフトウェア等がインストールされている必要があります。

MS104-SH2 ボード

BootLoader

ホスト PC

USB ドライバ バージョン 2.0 以降
DownLoader for MS104-SH2

4.1 MS104-SH2 ボード
MS104-SH2 ボードは、出荷時に Bootloader を CPU 内蔵フラッシュに書き込んで出荷しています。
Bootloader を消去されている場合は、Bootloader のバイナリファイル「bootloader_x_x.bin」を CPU 内蔵フラッシュに書き込んでください。
Bootloader の書き込み方法に関しては、RTOS-KIT-A01 に付属、もしくは、弊社の Web ページ(http://www.apnet.co.jp/toppers/)
からダウンロードできる「RTOS 開発環境マニュアル」の「4.2 Bootloader のビルドと転送」でご確認ください。
※ファイル名の x_x はバージョン番号を示します。（1.0 の場合は、1_0）

4.2 ホスト PC
サンプルプログラムを転送するためには、使用するホスト PC（Windows2000 もしくは WindowsXP）に、USB ドライバとDownLoader for MS104-SH2 がインストールされている必要があります。
もし、インストールされているかどうか不明の場合には、以下の手順でご確認ください。
①

ホスト PC を起動します。

②

コントロールパネルを開きます。
Windows が起動完了したら、[スタートメニュー]－[設定]－[コントロールパネル]を選択します。

③

コントロールパネルから「プログラムの追加と削除」を選択して開きます。

④

プログラムの追加と削除の一覧の中から以下の項目を探します。
「Windows ドライバパッケージ – ALPHA PROJECT MS104-SH2 CDM Driver Package - VCP Driver」「Windows ドライバパッケージ – ALPHA PROJECT MS104-SH2 USB Serial Converter」「DownLoader for MS104-SH2」

12

アプリケーションノート

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「Windows ドライバパッケージ – ALPHA PROJECT MS104-SH2 CDM Driver Package - VCP Driver」と「Windows ドライバパッケージ – ALPHA PROJECT MS104-SH2 USB Serial Converter」が無い場合には、USB ドライバがインストールされていませんので、ホスト PC にインストールしてください。
「DownLoader for MS104-SH2」が無い場合には、DownLoader for MS104-SH2 がインストールされていませんので、ホスト PCにインストールしてください。
インストール方法に関しては、MS104-SH2 ボードに付属、もしくは、弊社の Web ページ(http://www.apnet.co.jp/toppers/)からダウンロードできる MS104-SH2 の「ソフトウェアマニュアル」の「3. ホスト PC の準備」でご確認ください。

13

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5.

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サンプルプログラム
本章では、MS104-FPGA/CⅢ用のサンプルプログラムの動作方法を説明します。
開発環境のインストール先等をデフォルトから変更した場合には、説明中のスタートメニューの項目やフォルダ／ファイル名は、置きかえてお読みください。
インストール時のデフォルトについては、本アプリケーションノートの「1.3 開発環境について」を参照してください。

5.1 サンプルプログラムの転送
Sample_FPGA プロジェクトをビルドして作成した fpga_x_x.srec ファイルを MS104-SH2 ボードへ転送します。
ファイル名の x_x は、バージョン番号を示します。（1.0 の場合は、1_0）①

MS104-SH2 ボードとホスト PC を USB ケーブルで接続します。
USB ケーブルは、MS104-SH2 ボードの CN1 へ、電源ケーブルは、J7 へ接続します。
まだ、MS104-SH2 ボードの電源は入れないでください。

USB ケーブル

J7

電源DC5±5%
1A

CN1
ホスト PC
MS104-SH2②

MS104-SH2 ボードのディップスイッチを以下の設定にします。

SS2SS1ONON

1③2123456

PC/104 SYSCLK

8.192MHzBootLoader

書き込みモード

CPU モード

ユーザプログラムモード

CLK モード

システムクロック×4 周辺クロック×2

H-UDI

非デバッグモード

MS104-SH2 ボードの電源を入れます。
MS104-SH2 ボードの LED1 が点灯します。

④

DownLoader for MS104-SH2 を起動します。
Windows のスタートメニューから[プログラム]－[DownLoader for MS104-SH2]－[DownLoader for MS104-SH2]を選択します。

14

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⑤

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ダウンロードファイルを指定します。
表示したメインウィンドウの「File...」ボタンを押して、表示されるファイルを開くダイアログで、以下のファイルを選択して、「開く(O)」ボタンを押します。
（ファイル名の x_x は、バージョン番号を示します。1.0 の場合は、1_0。）
C:\AlphaProject\eclipse\workspace\Sample_FPGA\fpga\fpga_x_x.srec⑥

COM（シリアルポート）及び Verify の設定を行います。
設定する COM ポートは、USB ドライバで設定されているポートです。設定するポートの確認方法は、MS104-SH2 ボード付属
CD もしくは、弊社の Web ページ（http://www.apnet.co.jp/toppers/）からダウンロードできる MS104-SH2 のソフトウェ
アマニュアル「3. ホスト PC の準備」でご確認ください。

15

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⑦「Send」ボタンを押して転送を開始します。

⑧

転送は、Erace、DL、Verify の順番で行われます。（Verify はベリファイが設定されていなければ行いません。）
なお、FlashROM にアクセスしている時には、MS104-SH2 ボードの LED2 が点灯します。
正常に終了した場合には、「ダウンロードが終了しました」のメッセージボックスが表示されます。
メッセージボックスは、「OK」ボタンを押して閉じ、DownLoader for MS104-SH2 は、右上の「×」ボタンを押して終了します。

※転送中にエラーが発生した場合には、エラーメッセージが表示されます。
その場合には、MS104-SH2 ボードの電源を切り DownLoader for MS104-SH2 を右上の「×」ボタンで終了し、MS104-SH2ボードとホスト PC との接続等を確認して、転送手順の最初から行ってください。
⑨MS104-SH2 ボードの電源を切ります。

16

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5.2 サンプルプログラムの動作確認①MS104-FPGA/CⅢと MS104-SH2 ボードの接続を確認します。
「2. 接続方法」に記述されている通りに設定及び接続されていることをご確認ください。

②

MS104-SH2 ボードのディップスイッチを以下の設定にします。

SS2

SS1ONON

1③21

2

3

4

56

PC/104 SYSCLK

8.192MHzBootLoader

起動モード

CPU モード

MCU 拡張モード 2

CLK モード

システムクロック×4 周辺クロック×2

H-UDI

非デバッグモード

MS104-SH2 の電源を入れます。
MS104-SH2 ボードの LED1 が点灯します。

④

MS104-FPGA/CⅢの Memory 空間の読み／書きを行います。
特に問題なければ表示は行いませんが、失敗した場合は MS104-SH2 ボードの LED2 が点滅します。

⑤

MS104-FPGA/CⅢのロータリスイッチと LED の取得／設定を行います。
動作は、約 100 ミリ秒間隔で、MS104-FPGA/CⅢのロータリスイッチの状態を取得して、その状況を MS104-FPGA/CⅢの LEDに反映します。
ロータリスイッチと LED の対応は、以下の表の関係となります。
ロータリスイッチ

LED1

LED2

LED3

LED40消灯

消灯

消灯

消灯

1点灯

消灯

消灯

消灯

2消灯

点灯

消灯

消灯

3点灯

点灯

消灯

消灯

4消灯

消灯

点灯

消灯

5点灯

消灯

点灯

消灯

6消灯

点灯

点灯

消灯

7点灯

点灯

点灯

消灯

8消灯

消灯

消灯

点灯

9点灯消灯

消灯

点灯

A

消灯

点灯

消灯

点灯

B

点灯

点灯

消灯

点灯

C

消灯

消灯

点灯

点灯

D

点灯

消灯

点灯

点灯

E

消灯

点灯

点灯

点灯

F

点灯

点灯

点灯

点灯

17

アプリケーションノート

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