ZEPマガジン

FPGA設計に早く確実に成功するためには，シミュレーションによる事前確認が欠かせない．ModelSimを用いたシミュレーションの実践がかぎを握る

FPGAの標準インターフェースAvalonバスを利用すれば，独自IPを作りシステム統合できる．Avalonバスを介してレジスタを操作し，外部端子からPWM信号を出力するHDLソースを示す

Simulinkは，図形ブロックを操作することで，複雑な制御器や信号処理システムを直感的に作成できる．ラズパイに外付けしたA-Dコンバータを動かしてLEDの輝度を制御してみた

M5Stackには，Espressif Systems社が開発した高性能マイコンESP32が搭載されている．，デュアル・コア240MHzのプロセッサを搭載し，最大600 DMIPSを発揮する

ESP32マイコンを内蔵するIoT開発キット M5Stack Core2は，クライアント，サーバ，アクセス・ポイントの3つの動作モードを備え，幅広いIoTアプリケーションを構築できる

M5Stack Core2は，Wi-Fi/Bluetooth/タッチパネルLCD/スピーカ/マイクを搭載するマイコンキット．NTP時計やインターネットラジオなど，IoTエッジをPythonで簡単に自作できる

MATLABは米MathWorks社が開発した数値解析ソフトウェア．複雑な行列演算を数行のコードで記述できる．ロボティクスからソフトウェア無線まで，制御や信号処理アルゴリズム開発に欠かせない

ポテンショスタットは，反応性溶液の特性評価に利用する電気化学分析装置．作動電極と基準電極の間に精密な電圧を加えて電流を計測して，溶液のインピーダンスや化学反応速度を測る

USB TypeCなど，10Gbps超の高速域では信号の波長が短縮される．エラー要因として，信号線路の損失，反射，共振，skew，外来ノイズなどが挙げられる

高速信号では，線路間結合「クロストーク」が通信の品質に悪影響を及ぼす．LTspiceにはできないSパラメータ解析対応のSPICE系回路シミュレータ“QucsStudio”で波形シミュレーションを実行

10Gbps超の信号を扱うUSB Type-Cコネクタは，SMD実装が基本．しかしリワーク作業性の理由から，信号損失や反射を引き起こす可能性のあるスルーホールが使用されることも多い

CADで描く基板の外形線は一筆書きでなければならない．製造エラーにつながらないよう，線データの交差や重複がないか注意深く確認する必要がある

ドリル・データはプリント基板上のスルーホールやパッドのための穴を開ける工程で使用される．Excellonフォーマットで記述され，穴の位置，サイズ，層情報を含む

FreeRTOSは，組み込みシステム向けの軽量でシンプルな定番のリアルタイムOS．その機能はタスクの競合を回避する優先順位管理やスケジューリング

タスクは，初期化部とアプリケーション部で構成され，ステートマシン形式で設計される．状態遷移を制御することで，初期化や繰り返し処理を効率よく実行できる

IoTエッジのマイコンには，インターネット通信，センサ計測，LCD表示など，多種多様なタスクを並行して処理する能力が求められる．解決のかぎはリアルタイムOS（RTOS）の導入

赤外線を放ち反射光の強度を測定するライン・センサを使うと白黒のパターンを識別できる．計測値に環境光やノイズが含まれる場合は，移動平均を用いた信号処理が有効

ライン・トレーサの直進性は，左右モータの個体差や床面摩擦，ギアの組立て精度など，多くの誤差要因によって損なわれる．Bang-Bang制御とPID制御の補償性能を比べてみた

高周波信号をロスなく伝送するために欠かせない作業がスミス・チャートを利用したインピーダンス・マッチング．忘れてはいけないのは事前シミュレーションによる周波数範囲の絞り込み

スペアナやネットアナなど，繊細なRF測定器を使って高周波回路を評価するときは，直流成分や大電力による入力回路の破損リスクを低減する「DCブロック」が有効

ネットワーク・アナライザの測定精度を上げるにはレンチを使った締め付けトルク管理が重要．ショート/オープン/ロード/スルーのキャリブレーション用基準器の扱い方を解説