บทที่ 2 การติดตั้งและการรันโปรเจกต์ตัวอย่าง

บทความนี้แนะนำวิธีการติดตั้งเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการใช้งานบอร์ด ALINX AX7010 พร้อมทั้งอธิบายขั้นตอนการทดสอบบอร์ดด้วยโปรเจกต์ตัวอย่างที่มาพร้อมกับบอร์ด โดยใช้ไฟล์สำเร็จ (Bit File) เพื่อให้เริ่มต้นใช้งานบอร์ดได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย

ติดตั้งชุดเครื่องมือ Vitis

เครื่องมือที่แนะนำสำหรับการติดตั้งเพื่อใช้งานบอร์ด ALINX AX7010 คือชุดเครื่องมือ Vitis เนื่องจากมีทุกอย่างที่จำเป็นสำหรับการใช้งานบอร์ด รวมถึง Vivado ซึ่งเป็นเครื่องมือที่เราจะใช้ในการทดสอบบอร์ดในบทความนี้

เวอร์ชันที่แนะนำของชุดเครื่องมือ Vitis คือ 2023.1 เนื่องจากตัวอย่างโปรเจกต์และขั้นตอนการทำงานทั้งหมดสำหรับบอร์ด ALINX AX7010 ได้รับการพัฒนาในเวอร์ชันนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาความเข้ากันไม่ได้ ขอแนะนำให้ติดตั้งเวอร์ชัน 2023.1 แต่หากต้องการใช้เวอร์ชันที่ใหม่กว่านี้ก็สามารถทำได้ อย่างไรก็ตาม เวอร์ชันที่เก่ากว่านี้จะไม่สามารถใช้งานได้ ผู้ใช้สามารถดาวน์โหลดชุดเครื่องมือ Vitis ได้จากเว็บไซต์ทางการของบริษัท AMD

ข้อควรทราบ ไฟล์ในการติดตั้งชุดเครื่องมือ Vitis แบบ Single File Download (.SFD) มีขนาด 110.85 GB และเมื่อดาวน์โหลดไฟล์เสร็จสิ้น ผู้ใช้จำเป็นต้องแตกไฟล์ซิปซึ่งมีขนาด 110.85 GB เท่ากัน ดังนั้นผู้ใช้ควรมีพื้นที่ว่างใน PC ประมาณ 220 GB เพื่อใช้ในการติดตั้งชุดเครื่องมือ แต่เมื่อติดตั้งเสร็จสมบูรณ์ชุดเครื่องมือ Vitis จะใช้พื้นที่เพียงแค่ 67.35 GB เท่านั้น

ข้อแนะนำ เพื่อประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้น ควรมีหน่วยความจำ (RAM) มากกว่า 16 GB เพื่อใช้งานชุดเครื่องมือ Vitis หากใช้งาน RAM ต่ำกว่านี้ ชุดเครื่องมืออาจทำงานได้ไม่เสถียรเท่าที่ควร

ขั้นตอนการดาวน์โหลดโปรแกรมโดยละเอียด

1. คลิกลิงก์ดาวน์โหลดจากเว็บไซต์ทางการของ AMD ได้ที่: https://www.xilinx.com/support/download.html หรือค้นหาคำว่า 'Download Vivado 2023.1'

Download Vivado 2023.1

1. เลือก 2023.1 เนื่องจากเป็นเวอร์ชันที่ต้องการใช้สำหรับการทดสอบบอร์ด

Download Vivado 2023.1

1. กดดาวน์โหลดไฟล์ ซึ่งจะมีทั้งหมด 3 ไฟล์ให้เลือก สามารถเลือกตามระบบปฏิบัติการที่ใช้งาน (Windows หรือ Linux) หรือเลือกไฟล์ซิป Single File Download (SFD) ที่รวมทุกอย่างไว้แล้ว สำหรับตัวอย่างนี้ เราจะเลือกดาวน์โหลดไฟล์ SFD

Single File Download (SFD)

1. เข้าสู่ระบบและกรอกข้อมูลที่จำเป็น เพื่อให้สามารถดำเนินการดาวน์โหลดไฟล์ได้

เข้าสู่ระบบและกรอกข้อมูล

เข้าสู่ระบบและกรอกข้อมูล

1. เมื่อดาวน์โหลดเสร็จ จะได้ไฟล์ Xilinx_Unified_2023.1_0507_1903.tar.gz จากนั้นแตกไฟล์ที่ได้ แล้วดับเบิลคลิกที่ไฟล์ xsetup.exe เพื่อเริ่มการติดตั้ง

ติดตั้งไฟล์ xsetup.exe

1. คลิก Continue เพื่อติดตั้งเวอร์ชัน 2023.1 จากนั้นกด Next เพื่อดำเนินการติดตั้งต่อไป

ติดตั้งเวอร์ชัน 2023.1

1. เลือก Vitis เพื่อติดตั้งทั้ง Vitis และชุดเครื่องมือที่รวมอยู่ภายใน

ติดตั้ง Vitis และชุดเครื่องมือ

1. เนื่องจากบอร์ด ALINX AX7010 ใช้ชิป Zynq 7000 ซึ่งเป็นชิป SoC ที่รวม ARM และ 7 Series FPGA ไว้ในชิปเดียว ดังนั้นในการเลือก Device สำหรับ AX7010 จึงเลือกเพียง SoCs และ 7 Series เท่านี้ก็เพียงพอ นอกจากนี้ การใช้งานบอร์ดยังต้องติดตั้งไดร์เวอร์สำหรับสาย USB เพื่อเชื่อมต่อบอร์ดกับ PC ดังนั้นจึงต้องเลือก Install Cable Drivers ด้วย

การเลือก Device สำหรับ AX7010

1. กดที่ช่อง I Agree ทั้งหมด จากนั้นกด Next

ยืนยันการติดตั้ง

1. เลือกตำแหน่งในการเก็บไฟล์ติดตั้งเครื่องมือต่าง ๆ โดยตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีพื้นที่ว่างประมาณ 70 GB สำหรับการติดตั้ง จากนั้นกด Next

เลือกตำแหน่งในการเก็บไฟล์ติดตั้งเครื่องมือต่าง ๆ

1. กด Install และรอให้การติดตั้งเสร็จสิ้น

Install

Install

1. เมื่อดาวน์โหลดและติดตั้งทุกอย่างเสร็จสิ้น ก็ถือว่าการติดตั้งเครื่องมือเสร็จเรียบร้อย

เครื่องมือพร้อมใช้งาน

หลังจากการติดตั้งเสร็จสิ้น คุณจะมีเครื่องมือสำหรับออกแบบวงจร ได้แก่ Vivado ที่ใช้สำหรับการออกแบบลอจิก, Vitis สำหรับการออกแบบซอฟต์แวร์, และ Vitis HLS สำหรับการออกแบบลอจิกโดยใช้ภาษาระดับสูง

เครื่องมือสำหรับออกแบบวงจร

สอนการติดตั้งไดร์เวอร์

แม้ว่าไดรเวอร์ (Digilent Driver) สำหรับการเชื่อมต่อ USB ระหว่างบอร์ดกับ PC จะถูกติดตั้งโดยอัตโนมัติเมื่อทำการติดตั้งชุดเครื่องมือ Vitis แต่ในบางกรณี PC อาจไม่สามารถตรวจพบไดรเวอร์ (Digilent Driver) ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งไดรเวอร์ (Digilent Driver) เพื่อให้ PC สามารถใช้งานกับบอร์ดได้

วิธีการตรวจสอบ สามารถตรวจสอบได้ด้วยการเสียบสาย USB เชื่อมต่อบอร์ดกับ PC จากนั้นเปิดโปรแกรมจัดการอุปกรณ์ (Device Manager) และค้นหา USB Serial Converter ในตัวควบคุม Universal Serial Bus (USB) เพื่อตรวจสอบว่า PC ติดตั้งไดร์เวอร์ (Digilent Driver) เรียบร้อยแล้ว

Universal Serial Bus (USB)

แต่หาก PC ไม่พบไดรเวอร์ (Digilent Driver) สามารถติดตั้งใหม่ได้ดังนี้

1. ตรวจสอบว่าไม่มีการเปิดใช้งาน Vivado และ ISE ทั้งเวอร์ชัน 2023.1 และเวอร์ชันอื่น ๆ

2. เข้าไปที่เส้นทางการติดตั้ง Vivado: "X:\ XXX\ Vivado\ 2023.1\ data\ xicom\ cable_drivers\ nt64\ digilent" จากนั้นดับเบิลคลิกที่ไฟล์ install_digilent เพื่อติดตั้งใหม่

install digilent

3. เมื่อติดตั้งเสร็จแล้ว ให้ตรวจสอบว่า PC พบไดรเวอร์ (Digilent Driver) หรือไม่ โดยดูตามหัวข้อ วิธีการตรวจสอบ

หาก Vivado ยังไม่สามารถหาไดร์เวอร์ (Digilent Driver) เจอ ให้ลองปิดไฟร์วอลล์ (Firewall) หรือซอฟต์แวร์ป้องกันไวรัส แล้วทำซ้ำตั้งแต่ข้อที่ 1 อีกครั้ง

สอนการรันโปรเจกต์ตัวอย่าง

ในหัวข้อนี้ เราจะทดลองรันตัวอย่างโปรเจกต์ที่มาพร้อมกับบอร์ด โดยการทดลองนี้จะเน้นการใช้งานปุ่มกดบนบอร์ดเพื่อควบคุมการติด-ดับของไฟ LED เราจะใช้ Bit File ซึ่งเป็นไฟล์สำเร็จที่ได้หลังจากการออกแบบวงจร FPGA มาทำการโปรแกรมลงบนบอร์ดโดยตรง โดยไม่ต้องสร้างโปรเจกต์ใหม่ ซึ่งเป็นวิธีที่สะดวกและรวดเร็วในการทดสอบการทำงานของบอร์ด FPGA

ขั้นตอนการรันตัวอย่างโปรเจกต์

1. ดาวน์โหลด Bit file โดยเลือก AX7010_2023.1 > course_s1_fpga ซึ่ง course_s1_fpga เป็นตัวอย่างโปรเจกต์ที่ทำงานใน Vivado หากต้องการรันตัวอย่างโปรเจกต์ที่ทำงานในเครื่องมืออื่น ๆ เช่น Vitis หรือ Vitis HLS สามารถดาวน์โหลด Bit file ที่เกี่ยวข้องจากบทอื่น ๆ ตามหัวข้อที่ให้ไว้ด้านล่าง ซึ่งหัวข้อจะจัดแบ่งตามเครื่องมือที่ใช้ในการรันตัวอย่างโปรเจกต์เรียบร้อยแล้ว

ดาวน์โหลด Bit file

1. เลือก 06_key เป็นโปรเจกต์ตัวอย่างที่จะทดสอบในครั้งนี้

โปรเจกต์ตัวอย่าง

1. กดดาวน์โหลด Bit File ที่ชื่อว่า vivado_key.bit

ดาวน์โหลด Bit File: vivado_key.bit

1. เสียบสาย JTAG จากบอร์ดเข้า PC และเชื่อมต่อสายพาวเวอร์เพื่อจ่ายไฟให้บอร์ด จากนั้นเปิดบอร์ด

ขั้นตอนเปิดบอร์ด ALINX AX7010

1. เปิดโปรแกรม Vivado 2023.1 แล้วเลือก Open Hardware Manager

โปรแกรม Vivado 2023.1

1. กด Open target แล้วเลือก Auto Connect โดยขั้นตอนนี้ต้องแน่ใจว่าได้เชื่อมต่อสายบอร์ดกับ PC และเปิดบอร์ดเรียบร้อยแล้ว

Open target แล้ว Auto Connect

1. คลิกขวาที่ xc7z010_1 แล้วเลือก Program Device

Program Device

1. เลือกตำแหน่งของ Bit file ที่ดาวน์โหลดเก็บไว้แล้ว จากนั้นกด Program เพื่อดาวน์โหลดไฟล์ลงบอร์ด

ดาวน์โหลดไฟล์ลงบอร์ด

1. รอดาวน์โหลดไฟล์ลงในบอร์ด

ดาวน์โหลดไฟล์ลงบอร์ด

1. หลังจากโหลดไฟล์ลงบอร์ดเสร็จเรียบร้อย ดูผลลัพธ์จากบอร์ด โดยถ้ากดปุ่ม PL KEY1 จะทำให้ไฟ PL LED 1 สว่างขึ้น เช่นกันถ้ากดปุ่ม PL KEY 2, 3 หรือ 4 จะทำให้ไฟ PL LED 2, 3 หรือ 4 สว่างขึ้น ดังรูป

ทดสอบปุ่มและสวิตช์ไฟบนบอร์ด

สอนการติดตั้งและการทดสอบโปรเจกต์ตัวอย่างบน ALINX AX7010 อย่างมืออาชีพ