FPGA开发中sof和elf文件的合并与格式转换

时间 2021-02-28 标签 elf sof jic hex quartus

0. 本文目的

有关sof和elf文件的合并方法非常多，但真正好用而且经得起推敲的寥寥无几。通过相关资料的学习以及工程实践，现将个人的操作方法及收获进行总结，希望能给正在学习FPGA的伙伴们提供一点点帮助！

Nios工程开发包括两个环节，前期的内核硬件开发和后期的内核软件开发。前期开发环境为Quartus II 10.0和 SOPC builder，对应的下载文件为*.sof和*.pof。后期开发环境为Nios IDE10.0，对应下载文件为*.elf。项目调试时，先通过Quartus II 10.0将*.sof下载至FPGA的RAM中，完成FPGA 内核的硬件化，接着通过Nios IDE10.0 flash programmer将*.sof和*.elf一同烧写至flash中，最后将开发板重新上电，便完成了FPGA的程序固化。为了方便FPGA产品调试，可将*.sof和*.elf文件分步下载。但是为了提高生产效率，必须将它们合并成单个*.jic文件，再通过下载平台一次完成程序固化。

本文首先使用Nios II 10.0sp1 Command Shell [gcc3]软件和sh脚本程序，实现了sof和elf的合并与转换，得到了一个hex的临时文件。接着，使用Quartus II 软件将hex文件转换成jic文件。最后，通过下载平台将jic文件下载至flash芯片中，进行功能验证。

1. 开发平台简介

开发软件：Quartus II 10.0，Nios II 10.0

电脑主机：win7_64

FPGA开发板：YJ-DZ（易津-USB驱动开发板）

下载器：USB Blaster

2. 具体操作方法

2.1 编写sh脚本程序

在win7下新建空记事本中，文件另存为yj.sh，在里面输入以下代码：

sof="EP4.sof"
elf="YJ_NiosTest.elf"
echo "sof>flash ..."; sof2flash --epcs --input=$sof --output=sof.flash --quiet
echo "elf>flash ..."; elf2flash --epcs --after=sof.flash --input=$elf --output=elf.flash
echo "cat flash ..."; cat  elf.flash >> sof.flash
echo "flash>hex ..."; nios2-elf-objcopy --input-target srec --output-target ihex sof.flash sof.hex
echo "del flash ..."; rm -f *.flash

代码注释：

代码第一行和第二行分别定义了两个变量sof和elf。

第三行和第四行分别完成了sof到flash文件、elf到flash文件的转换，--after=sof.flash应该表示等待sof.flash的生成。

第五行使用了cat命令，表示将elf.flash接在sof.flash后面，并覆盖原sof.flash文件，cat的具体用法详见参考（2）

第六行实现了flash到hex文件的转化，最后一行执行清除所有*.flash文件的命令。

2.2 使用Nios II 10.0sp1 Command Shell [gcc3]执行sh脚本文件

脚本文件存放于D盘的JIC目录下，打开Nios II 10.0sp1 Command Shell [gcc3]，依次输入：

cd /cygdrive/d/JIC

./yj.sh

具体操作如下：

通过ls命令可以发现JIC文件下多了一个sof.hex文件，下一步将会将它转换为jic文件。

2.3 hex到jic文件的转换

打开Quartus II软件，单击File->Convert Programming File，具体设置如下：

（1）Programming amming file type：JTAG Indirect Configuration File（.jic）

（2）Configuration device：EPCS16

（3）JIC文件存放路径： D:/JIC/out1014.jic

（4）Flash Loader->Add Device,选择Cyclone Ⅳ EP4CE10，SOF Data一栏->Remove，添加hex文件。

具体操作如下：

点击Add Hex file，地址选择绝对地址，Hex file路径：D:/JIC/sof.hex

最后点击Generate，提示成功生成out1014.jic文件。

2.4 烧写jic文件

打开quartus II下载平台，单击Add File选择D:/JIC/out1014.jic，烧录选项Program/Configure、Verify 、Blank-Check均打上勾，最后点击Start！

3. 参考

（1）Altera FPGA带NiosII内核程序的JTAG下载方法总结_百度文库
https://wenku.baidu.com/view/5fd49863f18583d048645950.html

（2）linux cat 使用方法详解_aq1sw2_新浪博客
http://blog.sina.com.cn/s/blog_52f6ead0010127xm.html

（3）（2）Altera FPGA带NiosII内核程序的JTAG下载方法总结_百度文库
https://wenku.baidu.com/view/5fd49863f18583d048645950.html