GOWIN GW1NRF-4 BLE Moduleを動かしてみた

Gowin Semiconductor Corporation(以下、GOWIN社)の GW1NRF Bluetooth FPGAは、組込Bluetoothトランシーバーを提供する最初のµSoC FPGAです。今回は本モジュールの概要から評価ツールのダウンロード、MCUのセットアップ、スマートフォンアプリでの動作確認までの流れを見てきましょう。

DK_BLE_GW1NRF-4_INIT_MOD開発キットのご紹介

DK_BLE_GW1NRF-4_INIT_MOD開発キットは、 GW1NRF-4 Bluetooth対応µSoC FPGAを搭載したBLEモジュール DK_BLE_GW1NRF-4_INIT_MOD 、および、アプリケーションの開発を迅速に開始するためのキャリアボード DK_BLE_CARRIER_INIT で構成されています。

DK_BLE_GW1NRF-4_INIT_MODの特長

  • Bluetooth 5.0 Low Energy
  • BLEレシーバー感度:-94dBm
  • 送信機の出力電力範囲:-34〜 + 6.1dBm
  • 待機電力:5nA(Gowin COOLSmart Technology)
  • チップアンテナ搭載
  • サイズ:20.5mm x 18.5mm

DK_BLE_GW1NRF-4_INIT_MODの外観

DK_BLE_CARRIER_INITの特長

  • USBコネクタからFPGAのプログラミングおよび内蔵MCUのコンフィギュレーション
  • FTDI FT232H USB to JTAG
  • 電源供給
  • GPIO
  • LED:Power、赤、青

DK_BLE_CARRIER_INITの外観

GW1NRF-4DEMOプログラムのダウンロード

本評価キットを動作させるためのDEMOプログラムはGOWIN社のホームページからダウンロードすることが可能です(ダウンロードにはGOWIN社ホームページへのユーザー登録が必要です)。それでは手順を見ていきましょう。

ダウンロード手順

  1. GOWINホームページよりサポートタブを選択し、「GOWIN EDA ホーム」をクリックします
  2. 左サイドにある「GOWIN® EDA」のダウンロードをクリックします
    (ご注意)ログインあるいはユーザー登録が完了していない場合は「ログインまたは登録してください」というメッセージが表示されます
  3. 開発ツールが並んでいるページに移動しますので、「GW1NRF SoC SDK」を探して右にあるアイコンをクリックします
  4. 同時に「GOWIN Programmer」もダウンロードしておきましょう

DEMO用Configurationツールのインストール

ダウンロードしたファイルからDEMO用Configurationツールをインストールします。アーカイブファイル解凍し、GW1NRFSocSdkSetup_V1.0_win.exe を起動してください。
インストールが完了すると、以下の3つのツールがインストールされます。

「GW1NRF Config Editor」を起動して、FPGA中のMCUのConfigurationとBLEを有効にします。

その他で使用するツールは以下の2つです。

  1. FPGAのProgram:GOWIN Programmer、又はGOWIN EDA Tool v.1.9.3以降 (前項でダウンロードした「GOWIN Programmer」を解凍して得られる「programmer.exe」をダブルクリックして起動します)
  2. BLEのTest Tool:Alpwise i-BLE (iOS又はAndroid用BLE Tool(App StoreかGoogle Playより入手してください)

FPGAのコンフィグレーション

DEMOを動作させるためには、GOWIN Programmerを使用してFPGAをコンフィグレーションする必要があります。それでは手順を見ていきましょう。

手順

1.USB mini-BケーブルにてGW1NRF-4開発ボードをPCと接続します
2.ジャンパ接続はデフォルト、ドライバがインストールされていない場合はGOWIN EDA Toolをインストールすることで自動的にインストールされます
3.GOWIN Programmerを起動します (Start ➡ Gowin ➡ Gowin Programmer)

4デバイスをスキャンします
 a.Scan Device’アイコンをクリックします
 b.GW1NRF-4B’を選択し‘OK’をクリックします

 c.デバイスがセットされます

5.FPGAをプログラムします
 a.FS Fileタブのブランク部分をダブルクリックします

 b.Access ModeをEmbedded Flash Modeにします

 c.File名: “GW1NRF4_FPGA_BLINK_1_21_2020.fs”を選択します

 d.開くを押してSaveします

6.“Program/Configure”アイコンを押すとプログラムが始まります

7.Programming...が100%になって青色LEDが点滅していればプログラム成功です

BLEを有効にする

FPGAのコンフィグレーションが完了したので、今度はFPGAに内蔵されているMCUファームウエアのプログラムを書き込んでBLEを有効にしましょう。

手順

1.Start ➡ Gowin Semiconductor ➡ GW1NRF Config Editor(または、Start ➡ 最近追加されたもの ➡ GW1NRF Config Editor)
2.Select:Read from Device’
3.Select Driver: JTAG

4.Read From Deviceボタンを押すとEditor画面が変わります

5.File ➡ Upload Patch

6.GOWIN社ホームページからダウンロードしたDEMOサンプルに入っている‘findme_MCU_GPIO7.emp’を選択し”開く“を押すと”Upload Patch”の画面に変わります

Upload Patchのオプションを以下の7.8.9.の内容に変更します
7.Select Driver: JTAG
8.Destination: IRAM
9.Check boxes ‘Reset After Upload’ & ‘Check for Test Mode’

10.最後にUploadボタンを押してGW1NRF-4ボードの“赤色LED”が点灯すればファームウエアインストール完了です

BLE DEMOを動かしてみよう

DEMOの動かし方の手順は以下の通りです。
1.予めAlpwise i-BLEをsmartphoneかtabletにインストールしておきます
2.Alpwise i-BLEを開きます
3.“Play Bluetooth low energy”ボタンをタップ
4.“GW1NRF FindMe” をタップ
5.“Find Me”をタップ
6.“No Alert” ➡ 赤色LED:消灯
7.“High Alert” ➡ 赤色LED:点灯

まとめ

今回はツールのダウンロード、DEMOのセットアップ、スマートフォンアプリでの動作確認まで見てきました。このようにDK_BLE_GW1NRF-4_INIT_MOD開発キットを使用すれば、とても簡単にGOWIN社のBLEを試すことができます。

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