Zynqで初体験！オリジナル・プロセッサ開発入門

Lチカから，I2C/SPIコアの使い方，割り込み処理，FreeRTOSを使った統合システムの構築まで(講義682分/776頁)

• 著者・講師： 中村 晋一郎
• 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

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ご購入前にご理解いただきたいこと

1. 本セミナは，2021年7月24日＆25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．

オンデマンド動画セミナに付属の実習キット

• ZYBO Z7-10 Zynq-7010開発ボード（開発環境ソフトライセンス付き）
• Pmod OLEDrgb Pmod96×64有機ELディスプレイ
• Pmod HYGRO 温湿度センサ
• マイクロUSBケーブル
• 電源アダプタ

講義内容

あらまし

Zynq(Xilinx)は，667MHz デュアルコアCortex-A9とFPGAが統合されたSoCです．ZYBO Z7-10(Digilent)は，Zynq-7010搭載の開発ボードで，オンボードメモリ，ビデオ＆オーディオI/O，デュアルロールUSB，Ethernet，SDスロットなどが用意されており，さまざまな機器の設計・開発に必要な技術評価に活用できます．
　本セミナでは，ZYBO Z7-10，設計開発環境Vivado，統合ソフトウェア・プラットフォームVitisを使ったオリジナル・プロセッサ開発の基本を学びます．Vivado側では，ブロック設計機能を使ってARMプロセッサと各種ペリフェラルを構成し，それらをVitis側でソフトウェアを使って制御する一連の流れを体験します。Vivado側で構成したハードウェアとVitis側のソフトウェアを見比べながら総合的な学習を進めることができるコースになっています．
　具体的な制御例としてSPIとI2Cコアの使い方や，リアルタイムOS(FreeRTOS)を使った統合システムの構築方法にも触れますので，実際のシステム設計に近い内容を体験できます．

アジェンダ

1日目の内容

(1)基本ワークフローとGPIO出力編

• VivadoとVitisを使った開発ワークフロー
• LEDを点滅させるシステムを実現しながら，ドキュメントの参照方法を学ぶ

(2)予備知識編

• 実務で役立つプロジェクト再現性確保
• Pmodインターフェースの特徴

(3)I2Cペリフェラル操作編

• 温湿度センサの制御を通じてI2Cコアの使い方を学ぶ
• プロセッサ(PS)に接続されたスイッチの読み取り方

(4)1日目のまとめ

2日目の内容

(1)2種類のプラットフォーム編と割り込み処理編

• 2種類(スタンドアロン＆FreeRTOS)のプラットフォームの違い
• システムで欠かせない割り込みについて
• 論理回路(PL)に接続されたスイッチの読み取り方

(2)SPIペリフェラル操作編

• OLEDスクリーンの制御を通じてSPIコアの使い方を学ぶ
• ソフトウェア操作ならではの応用

(4)統合システム構築編

• 複数の部位から構成されるシステムの実現方法
• リアルタイムOS(FreeRTOS)の使い方
• 統合システムを構築する上でのポイント

(5)2日目のまとめ

ショートセミナ

セミナで学ぶこと

LEDを点滅させるシステムのブロック・デザイン

GPIOの設定

AXI GPIOレジスタ制御コードの実装

汎用割り込みコントローラについて

リアルタイムOSを使ったソフトウェア開発

受講対象

• マイコンに触れた経験のある方
• FPGAに触れた経験のある方
• ソフトウェア開発者でFPGAを使った開発に興味のある方
• ハードウェア開発者でFPGAを使った開発に興味のある方
• VivadoやVitisを使った開発に興味のある方
• Xilinx EDKなど，過去のツールに触れたことのある方

あると望ましい予備知識

• マイコンを使った開発に関する基礎知識
• FPGAを使った開発に関する基礎知識

講演の目標

• VivadoとVitisを組み合わせた一連の開発フローを理解できる
• 基本ワークフローに慣れながら各種ペリフェラルにも触れ，最終的な組み込みシステムの流れを理解する
• リアルタイムOS(FreeRTOS)を使ったシステム統合までを理解し，実践的な知識を身につける

実習に必要なパソコン＆ソフトウェア

• CPU：Intel Core i7以上(推奨)
• OS：Windows 10(必須)
• ディスク：SSD必須（空き容量512GB以上）
• メモリ：16GB以上必須
• 画面：フルハイビジョンを2面以上(推奨)
• Vivado Design Suite HLxエディション - 2020.2 Full Productのインストール

※“ Zynq-Seminar-環境構築編”を参照してVivadoとVitisのインストールをお願いします．

講師紹介

略歴

2002年より業務用映像音声機器メーカに勤務．システムアーキテクチャ設計やファームウェア開発業務に携わる．2020年にリベラルロジック株式会社を設立．

主な著書

1. アプリはスクリプトで柔軟に！マイコン用MicroPythonプログラミング，Interface 2016年10月号
2. シンプル・便利・基本的！フリー・ソフトで高品質プログラミング，Interface 2015年11月号
3. 音遊び!Blackfin DSP基板でディジタル信号処理初体験，Interface 2015年2月号
4. ROM 10Kバイト/RAM 1Kバイトでヒストリ機能付き! コマンド入力ライブラリNT-Shell，Interface 2013年1月号
5. SDメモリーカード対応のポータブルFPGA書き込み器，トランジスタ技術2011年9月号
6. 世界温度計 コラム イーサネット通信用のライブラリが充実，トランジスタ技術2011年5月号