Altera FPGA程序固化（软件+硬件）

Altera FPGA程序固化

对MCU进行烧写程序，程序固件被写入MCU的片上存储器ROM中，现代大部分MCU的片上存储器ROM为FLASH存储器，可以实现掉电保持数据，所以可以掉电程序不丢失。
而对于Altera和Xilinx两家的FPGA芯片而言，FPGA芯片是基于SRAM的查找表（LUT），所以当将.sof下载到FPGA芯片忠厚，这些数据直接存储在SRAM的查找表中，一旦掉电即会丢失数据。解决方案是在FPGA芯片外部放置一片能够掉电不丢失数据的存储器，如常见的EPCS、QFLASH等，在FPGA内部设计一个专用的硬件电路，在芯片刚上电时就主动去读取该存储器中的固件，并配置到FPGA芯片中。
实验环境
Altera DE0-Nano开发板， FPGA型号：EP4CE22F17C6N
不同实验环境只需要更改对应芯片型号即可。
1. 纯硬件（Verilog）固化
（1）打开要固化的工程，编译得到.sof文件。
（2）在Quartus软件中点击File->Convert Programming Files。
（3）在弹出的窗口中，进行下列设置：Programming file type选择JTAG Indirect Configuration File(.jic)，Mode选择Active Serial，Configuration device选择EPCS64，File name改为工程的名字或者保持默认。
（4）在Input files to convert一栏中，点击Flash Loader一项，在右侧点击Add Device选项。依次选择Cyclone IV E EP4CE22，点击OK。
（5）点击SOF Data一项，在右侧点击Add File，找到本工程目录下编译生成的.sof文件，点击Open。
（6）选中添加的.sof文件，点击Properties，选中Compression，点击OK。
（7）点击Generate，转换成功后会弹出下图所示窗口：

（9）打开Programmer，下载刚生成的.jic文件。
2.硬件（Verilog）+软件(Nios II软核)固化
（1）打开要固化的工程，编译的到.sof文件，打开相应的Nios II软件工程，编译生成.elf文件。为操作方便，将.sof文件复制到Nios II工程目录下。
（2）在Eclipse中，右键点击Nios II工程，选中Nios II->Nios II Commend Shell进入命令系统。当前命令所在文件夹为Nios II工程文件夹下。
（3）将编译得到的.sof文件转换为.flash文件，用到的命令为：
sof2flash --input=.sof --output=hwimage.flash --epcs --verbose
用编译得到的.sof文件名代替 .sof
输出.flash文件的文件名即为 hwimage.flash
成功转换显示如下图所示：



（4）将编译得到的.elf文件转换为.flash文件，用到的命令为：
elf2flash --input=.elf --output=swimage.flash --epcs --after=hwimage.flash --verbose
用编译得到的.elf文件名代替 .elf
输出.flash文件的文件名即为 swimage.flash
成功转换显示如下图所示：



（5） 将两个.flash文件分别转换为.hex文件，用到的命令为：
nios2-elf-objcopy -I srec -O ihex hwimage.flash hwimage.hex
nios2-elf-objcopy -I srec -O ihex swimage.flash swimage.hex
输出.hex文件名分别为： hwimage.hex、 swimage.hex。
（6）在Quartus软件中点击File->Convert Programming Files。
（7）在弹出的窗口中，进行下列设置：Programming file type选择JTAG Indirect Configuration File(.jic)，Mode选择Active Serial，Configuration device选择EPCS64，File name改为工程的名字或者保持默认。
（8）在Input files to convert一栏中，点击Flash Loader一项，在右侧点击Add Device。依次选择Cyclone IV E EP4CE22，点击OK。
（9）点击SOF Data一项，在右侧点击Remove。
（10）在右侧点击Add Hex Data，选择Relative addressing，依次添加 hwimage.hex和 swimage.hex。
（11）点击Generate，转换成功后会弹出下图所示窗口：



（12）检查生成的 .map 文件有hwimage.hex在起始地址0x0，swimage.hex文件在hwimage.hex结束地址后的起始地址+1
（13）打开Programmer，下载刚生成的.jic文件。