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FPGA オリジナルボード作成 ~ 失敗しないためのコンフィギュレーション回路

数年前、ある学会で「FPGA の基板を設計して実験装置を作ったけど、コンフィグがうまくいかなくて半年動いていない」というような話を聞きました。壮大な実験の中のメインとなる装置を作っているという研究報告的な発表だったのですが、よくそんな無駄な時間を過ごしているなと驚愕したものです。しかも周りで聞いている人たちも何も答えられない・・今回は失敗しないためのコンフィギュレーション回路について説明します。なお、語呂や語感のためにコンフィグといったりコンフィギュレーションといったり表記が揺れますが...

FPGA オリジナルボード設計～ FPGA の電源設計のコツ

Xilinx FPGA は様々な電圧の電源を必要とします。電源の安定性は基板の信頼性に直結します。今回は Xilinx FPGA の中でも特に7シリーズ FPGA の電源について見ていきます。電源ピンの種類まずは、7シリーズ FPGA の電源ピンの種類と使用方法について見ていきましょう。 VCCINT VCCINT は FPGA のコア電圧で通常は 1.0V にします。「通常は」と書いたのは消費電力を抑えるために 0.9V や 0.95V にすることもできる...

FPGA オリジナルボード設計 I/O ピンの配置を決める「XDC ファイル」の書き方

前回はオリジナルのボードを作るときの I/O ピンの配置と、I/O バンクの決め方について解説しました。今回は I/O の配置を Vivado に指示する方法について解説します。ピン配置は XDC ファイルに書く XDC ファイルの基本ピン配置を Vivado に指示するには XDC ファイルを書きます。 XDC は Xilinx Design Constraint (ザイリンクス・デザイン・コンストレイント) の略です。Constrait というのは制約という意味...

FPGA オリジナルボード設計～Xilinx FPGA の I/O ピンの使い方～

自分で基板を作るようになると、FPGA のどの端子にどの信号をつなげばよいか悩むことになるでしょう。 FPGA は論理回路や配線も自由にできる IC だから、どこにつないでも同じだと考える人がいるかもしれません。しかし、データシートを読むと、FPGA の I/O はどれも同じではなくバラエティーに富んだ機能があることに気づかされます。どうやって処理すればよいか悩ましいピンもあります。 FPGA の端子には電源やコンフィグなどの専用ピンだけでなく、普通のユーザ I/O に見えるピンに...

物理計測のための FPGA の使い方 (1)　～FPGAを選ぶポイント～

みなさん、はじめまして。筆者は大学の研究室（主に物理系）や独立行政法人〇〇研究機構といった顧客に「計測用カスタム FPGA 基板」を作るという仕事をしています。大学以外にも一般の企業向けに産業用カメラを作ったり、計測器を作ったり、あるときは自社製品として FPGA 評価ボードを作ったりと、とりとめもなくいろいろなことをやっています。実際には基板を作るだけではなく、ADC や DAC まわりのアナログ設計や、FPGA の回路設計、カスタムファームウェアから PC 側のソフトウェア...

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