MATLAB/Simulink×FPGAで作る
USBスペクトラム・アナライザ

電波を可視化＆計測するソフトウェア無線の信号処理技術を学ぶ(講義192分/137頁)

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MATLAB/Simulink×FPGAで作るUSBスペクトラム・アナライザ 		× 1日 \4,500
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MATLAB/Simulink×FPGAで作るUSBスペクトラム・アナライザ 		〇 無制限 \5,500

ご購入前にご理解いただきたいこと

  1. 本VODは，2022年9月24日に開催したウェビナを録画して編集した動画です．繰り返し再生，一時停止，巻き戻しが可能です．

講義内容

あらまし

サンプリングの速いA-DコンバータやD-Aコンバータやパフォーマンスの高いプロセッサが手軽に入手できるようになりました．その結果，数十MHz超の高周波(RF)アナログ信号のディジタル信号への直接変換や，FFTやフィルタリングなどの数値演算処理が容易に実現できるようになりました．また，さまざまな信号処理のアルゴリズムを高い抽象度で自在に記述したりモデリングしたりできる，数値演算ソフトウェア MATLAB/Simulinkは，とてもフレキシブルなディジタル信号処理を可能にしてくれます．

本セミナでは，これらのツールを総動員して，プログラマブルなスペクトラム・アナライザを作ります．具体的には，高速A-Dコンバータでサンプリングして得たディジタル信号をFPGAで中間処理して，USB経由でパソコンに転送します．さらに，MATLAB/Simulinkで演算処理して，その結果(スペクトラムや波形)をグラフ表示します．デモに使用するデバイスは，FPGAキット USB104 A7(Digilent製)とA-Dコンバータ・モジュール Zmod Scope 1410-105(14ビット，100MS/s，帯域70MHz，Digilent製)です．本講演では，MATLAB/SImulinkモデルから直接HDLコードを生成するモデル・ベース・デザインの具体的な方法も紹介します．

(a)FPGAスタータキット USB104 A7 (Digilent製) (b)14ビット×2ch，帯域100MHzの高速A-Dコンバータ・モジュール Zmod Scope 1410-105 (Digilent製) (c)スペクトラム解析結果(イメージ図)

アジェンダ

  1. イントロダクション
    ・マリモ電子工業株式会社の概要
    ・MATLAB/Simulinkモデル・ベース・デザインの実装例
    ・MATLAB/Simulinkの概要: ToolBox,コード生成のオプション
    ・ハードウェア・サポート・パッケージの紹介
    ほか
  2. 開発環境の構築
    ・Zmod ADC 1410のデモを動かす
    ・開発ツール: Vivado,minGW-w64,Visual Studio Code,MATLAB R2021bのインストール
  3. 信号処理数値解析ソフトウェア MATLAB/Simulinkによるスペクトラム・アナライザの実装
    ・信号処理の例，画像伝送無線機への応用
    ・MATLAB/SimulinkとUSB 104 A7とのインターフェース検討
    ・USB104A7_ZmodADCデモ・アプリの改造
    ・改造したUSB104A7_ZmodADCデモ・アプリの単体テスト
    ・モデリングと実装
  4. モデル・ベース・デザイン(MBD)によるスぺクトラム・アナライザの実装
    ・MBDの効果
    ・MBDでFFTを行うIPをFPGAに実装する
    ・MBDの設計フロー
    ・HDL化可能なサンプル・ベース・モデルの作成
    ・サンプル・ベース・モデルの単体動作確認
    ・HDL CoderによるIPのコード生成
    ・FPGAデザインへ生成したIPを組み込む
    ・実機による動作確認

受講対象/応用技術

  • プログラマブルなディジタル計測システムやソフトウェア無線システムを開発したい方
  • 数値演算ソフトウェア MATLAB/Simulinkを使って，柔軟に信号の数値演算処理をしたい方
  • モデル・ベース・デザインを始めたい方

講師略歴

土屋 博之

  • 1984年　計測器メーカで，ハードウェアおよびソフトウェア設計の開発に従事
  • 1996年　マリモ電子工業株式会社で，ハードウェアおよびソフトウェア設計の受託開発に従事
  • 2009年　同マリモ電子工業株式会社の取締役に就任．MATLAB/Simulinkによるモデル・ベース・デザインを導入し，ソフトウェア無線をはじめとするディジタル信号処理機器に応用
  • 2016年～2019年　MathWorks社やアナログ・デバイセズ社のソフトウェア無線セミナで講師を担当

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