一緒に動かそう！Lチカから始めるFPGA開発
【基礎編】/【実践編】
GPIO/A-D変換からI2C/シリアル通信，ModelSimによるシミュレーション，
Niosの利用方法まで(講義623分/268頁)
- 著者・講師：森岡 澄夫 [インターステラテクノロジズ株式会社 シニアフェロー]
- 企画編集・主催： ZEPエンジニアリング株式会社
- 1人当たり1ライセンスです
ご購入
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ご購入前にご理解いただきたいこと
- 【基礎編】には，実践編で使用するRTLシミュレーションやNiosの頒布アーカイブが付属されません．
- 本セミナは，2021年10月30日～31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．
本VODに付属の実習キット
インテル製FPGA MAX10搭載キットDE10-Lite
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| 写真1 ご自宅にお届けするインテル製FPGA MAX10やUSB Blaster搭載オールインワン・キット「DE10-Lite」 |
講義内容
あらまし
本セミナは，開発ツール「Quartus Prime」やFPGAボード「DE10-Lite」の動かし方から始めて，製作物のレベルを徐々に上げながら，本格的なディジタル回路設計を始めるために必要な知識を全般的に取得します．
アジェンダ
基礎編
基礎編は，1つの回路モジュールを作って動かすことがテーマです．本セミナでは，論理設計の教科書を頭から順に解説していくスタイルは採らず，ボード上で回路を実際に動かしながら，簡単な回路例から複雑・高度な動きのできる回路例へ機能拡張をしていくスタイルで説明を進めます．その過程で自然に回路設計の知識が増え，理解が進むことを期待できます．
(1)スイッチ入力をLED出力する回路を動かす
～ツールの動かし方とI/O・組み合わせ回路の基礎を学ぶ～
(2)7seg-LED時計を動かす
～時間経過によって動く順序回路の基礎を学ぶ～
(3)回路誤動作の観察と安定動作させる対策
～チャタリングやハザードを観察し同期回路の重要性を学ぶ～
(4)ストップ・ウォッチや平方根計算回路を動かす
～処理を順番に進めるためのステート・マシンを学ぶ～
(5)ADCの利用や加速度センサ(I2C)の読み出し
～IPコア（既成部品）の生成や接続の仕方を学ぶ～
(6)DE10のいろいろなI/O利用
～パソコンとのシリアル・データ送受信，SDRAM，VGA
実践編
実践編では，複数のモジュールを連携動作させて複雑な処理を行ったり，いろいろなデバイスとつなぐことをテーマにします．そのうえで必要となってくるシミュレータの利用や，オンチップ・プロセッサ（Nios）の利用についても体験します．
(1)RTLシミュレーションの基礎
～ModelSimを触ってみる～
(2)実際的なシミュレーション
～テストデータ入出力～
(3)複数ステートマシンの連携
～複雑な動作 (I2C I/F)～
(4)複数モジュールの連携
～データの伝送（画像変換）～
(5)ソフトコア・プロセッサNios
～FPGAにCPUを載せる～
(6)Niosと自作回路の連結
～CPUインターフェース～
ショートセミナ
基礎編① FPGAボードを動かしてみる
基礎編② チャタリングの対策
基礎編③ Verilog内部でIPコアを接続する
基礎編④ DE10-Lite搭載の加速度センサの読み出し
実践編① 実践編で学ぶこと
実践編② RTLシミュレーションの基礎(ModelSimの利用)
実践編③ データ処理の一般的な検証方法
実践編④ テストベンチにデータを書く方法
受講対象
- とくに電子情報分野を専門とはしていないが，これからFPGA回路設計を業務・授業で行うことになった技術者・学生
- 個人でFPGA設計を楽しんでみたい方
あると望ましい予備知識
基礎編
- プログラミング経験などを通し，一般的なパソコンの操作はとくに支障なく行えること
- 論理ゲートやフリップフロップのような回路素子，回路図記号など，ディジタル回路の初歩的な知識はあること（設計経験は不要）
実践編
- マイコン上での基本的なCプログラミング経験
- 1モジュール程度のHDL設計経験
講演の目標
- ディジタル回路設計の基礎知識を体感的に身につけ，思いどおりの動きをする回路を作れるようになるための土台を固める
- FPGAを使うことによって，マイコンやPCではできない何が可能になるのかを掴む
実習に必要なパソコンとソフトウェア
- Quartus Prime ライトエディション（無償）の最新版（20.1.1以上）のインストール
- Windows Subsystem for Linux (WSL, 無償)のインストール（実践編を受講の場合）
- Nios II SBT (Software Build Tools) for Eclipse（無償，リンク先 CDT8.8.1）のインストール（実践編を受講の場合）
- 上記ソフトが滞りなく動く程度のパソコン（Windows 10またはlinux, メモリ最小8GB程度，プロセッサ最低2GHz程度）
講師紹介
略歴
NTT，IBM，Sony，NECの各研究所において高性能回路IPやハイレベルシンセシスの研究，およびプレイステーションなどの製品用SoC開発に従事した後，現職にて民間宇宙ロケットの飛行制御コンピュータの研究開発に従事．FPGAや高位合成を活用している．
主な著書
- HDLによる高性能ディジタル回路設計，CQ出版社．
- LSI/FPGAの回路アーキテクチャ設計法，CQ出版社．