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FPGAマガジン No.18


は じ め て の ス ペ ク ラ ム 解 析 FP 集 は じ め て の す ぐ , 子 取 あ り 豕 ず 000 、 0 000000 ~ = 発 売 中 FPGA マ ガ ジ ン No. 17 フ ー リ エ 変 換 で 周 波 数 特 性 ま る わ か り / ス ペ ク ト ラ ム 解 析 FPGA マ ガ ジ ン 編 集 部 編 B5 判 144 ペ ー ジ 定 価 ・ 本 体 2 , 200 円 十 税 デ ィ ジ タ ル 信 号 処 理 の 代 表 格 と 言 え ば , 高 速 フ ー リ エ 変 換 (Fast Fourier Transform, FFT ) が あ げ ら れ ま す . FFT は 応 用 範 囲 も 非 常 に 広 く , さ ま ざ ま な 信 号 処 理 で 使 わ れ て い ま す . 本 特 集 で は 今 回 の 企 画 向 け に , FFT の 変 換 動 作 の イ メ ー ジ が 理 解 で き る よ う に , ス マ ー ト フ ォ ン 用 ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 用 意 し ま し た (Windows 版 ア プ リ ケ ー シ ョ ン も 準 備 予 定 ). ま す は こ の ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 使 っ て , FFT と は ど う い う も の か , そ の 動 作 メ カ ニ ズ ム を ア プ リ を 動 か し な が ら 学 べ ま す . FFT の イ メ ー ジ が つ か め た と こ ろ で , 次 は C 言 語 で FFT 処 理 を プ ロ グ ラ ミ ン グ し て み ま す . ま ず は ア ル ゴ リ ズ ム 通 り に 浮 動 小 数 点 演 算 を 使 っ て 計 算 し , そ の 次 に HDL 化 を 見 越 し て 固 定 小 数 点 演 算 の み で 計 算 す る プ ロ グ ラ ム に 改 良 し て み ま す . 固 定 小 数 点 演 算 で FFT が 計 算 で き た ら , そ の C プ ロ グ ラ ム を 高 位 合 成 ツ ー ル を 使 っ て RTL に 変 換 し て FPGA に 実 装 し て み ま す . そ し て 最 終 段 階 と し て , C 言 語 で 己 述 さ れ た FFT 処 理 と 同 等 の 回 路 を , ハ ー ド ウ ェ ア の 構 造 を 考 え な が ら 最 適 な 形 で HDL で 書 き 直 し , FPGA に 実 装 し て み ま す . FFT の 応 用 事 例 と し て 特 集 の 最 後 で は , 定 番 評 価 ポ ー ド ZYBO の オ ー デ ィ オ 入 力 を 使 っ て , オ ー デ ィ オ ・ ス ペ ア ナ を 製 作 し て み ま す . プ ロ ロ ー グ デ ィ ジ タ ル 信 号 処 理 で よ く 使 わ れ る 高 速 フ ー リ エ 変 換 第 1 章 ア プ リ を 使 っ て 入 力 音 声 の 周 波 数 成 分 を 見 て み よ う 第 2 章 ア プ リ で 動 作 が わ か る ! 高 速 フ ー リ エ 変 換 の イ メ ー ジ 第 3 章 高 速 フ ー リ エ 変 換 の C 言 語 プ ロ グ ラ ミ ン グ 第 4 章 高 位 合 成 で C ソ ー ス か ら 楽 々 ハ ー ド ウ ェ ア 化 第 5 章 手 仕 上 げ HDL で 高 速 フ ー リ エ 変 換 を さ ら に 速 く ! 第 6 章 定 番 ポ ー ド ZYBO で 動 か す オ ー デ ィ オ ・ ス ペ ア ナ の 製 作 Appendix1 音 声 だ け で な く 画 像 処 理 で も 使 え る FFT Appendix2 パ ソ コ ン で FFT の 入 出 力 を 検 証 す る 方 法 プ ロ グ ラ ム 1 つ だ け で ハ ー ド も ソ フ ト も / C/C + + で FPGA No. 16 車 に 農 業 ! ? 時 代 の チ ャ レ ン ジ ! リ ア ル タ イ ム 動 画 認 識 No. 15 XiIinx も AItera も 無 償 時 代 ! 最 新 C 開 発 ツ ー ル 大 研 究 NO. 14 ワ ン チ ッ プ FPGA = MAXI 0 No. 13 ARM コ ア FPGA><Linux 初 体 験 No. 12 性 能 UP ! ア ル ゴ リ ズ ム >< 手 仕 上 げ HDL No. 11 や つ ば り 楽 ち ん ! C 言 語 >< FPGA No. 10 ハ イ レ ゾ 24 / 32 ビ ッ ト ! オ ー デ ィ オ >< FPGA No. 9 ア ナ ロ グ ・ ミ ッ ク ス ! FPGA><A-D/D-A 変 換 No. 8 モ ー タ & ロ ポ ッ ト >< FPGA N07 カ メ ラ >< 画 像 処 理 ><FPGA No. 6 Linux/Android >< FPGA No. 5 高 速 シ リ ア ル ATA><FPGA No. 4 高 速 Ethernet >< FPGA No. 3 USB 3.0 >< FPGA N02 高 速 ビ テ オ ・ イ ン タ ー フ ェ ー ス >< FPGA No. 1 Tel: ( 03 ) 5395-2122 http: 〃 shop ℃ qpub. co. jp/ CQ 出 版 杠 ・ 、 イ エ ン ド ・ デ ィ シ ワ ル を 雋 の 専 門 誌 h 明 p ” rqpubCOW ジ ン 6 0 Array 一 三 ロ CQ FPGA マ ガ ジ ン バ ッ ク ・ ナ ン バ B5 判 No. 1 ~ 16 : 定 価 : 本 体 価 格 2 , 200 円 十 税 あ り 豕 す

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FPGA マ ガ ジ ン No. 18 リ ス ト 3 ReadSwitch プ ロ グ ラ ム を コ ン バ イ ル す る た め の Makef ⅱ e CC=mips-mti-e1f LD=mips-mti-e1f -mti-elf-objdump . S . 0 : ー f ー f ー f ー f # microAptiv UP makefile for M 工 PSfpga ifndef MIPS ELF ROOT $ (error endif OD=mips SZ=mips CFLAGS LDFLAGS M 工 PS ELF ROOT must be set tO point し 0 し 001kit 土 ns し a11a む 土 on r00 し ) =m14kc CSOURCES= ma 1 n . C $ (COBJECTS) ー 0 FPGA Ram . elf $ (LDFLAGS ) $ (AOBJECTS ) FPGA RAM : $ (AOBJECTS ) $ (COBJECTS ) AOBJECTS=$ (ASOURCES : . S= . 0 ) COBJECTS=$ (CSOURCES : . c= . 0 ) a11 : FPGA RAM OC=mips-mti-e1f-Objcopy -mti-elf ー 01 ー 9 ー S 1 Z e -EL -c -msoft-float —march -EL -msoft-float -march 引 S Z ) 引 OD ) 引 OC ) FPGA Ram . e1f - D ー S -1 FPGA Ram . e 1 f > FPGA Ram dasm . txt ー D FPGA Ram . e 1 f > FPGA Ram modelsim . し x む ー 0 s re c F PGA Ram . r e c =m14kc -WI , -Map=FPGA_Ram map . txt # Set up the link addresses for a bootable C program on M 工 PSfpga FPGA Ram . e1f $ (CFLAGS) $< $ (CFLAGS) $ く LDFLAGS + = ~ 中 略 ~ # Set the LDFLAGS + = ASOURCES= boot . S ー T uhi 3 2 . 1 d entry po 土 n む し 0 the ー WI ー ー e ′ Oxb f c 0 0 0 0 0 true hard ー re S e に address rm rm rm rm rm rm rm FPGA Ram dasm . txt FPGA Ram modelsim . し x し FPGA Ram map . txt FPGA Ram . rec FPGA Ram . elf ☆ . 0 -rf MemoryFi1es し (-msoft-float), ま た M14K MIPS ア ー キ テ ク チ ャ を タ ー ゲ ッ ト と す る こ と を 指 示 し ま す . ス タ ッ ク な ど が メ モ リ の ど こ に 置 か れ る か を 示 し て い (LDFLAGS + = ・ ・ ・ ) は , プ ロ グ ラ ム , プ ー ト ・ コ ー ド , に ロ ー ド さ れ る か を 示 し ま す . LDFLAGS の 続 き プ ー ト ・ コ ー ド , デ ー タ を , メ モ リ の ど こ に ど の よ う FPGA_Ram Ⅲ ap. に x し フ ァ イ ル は , プ ロ グ ラ ム , ク リ ン ナ ッ プ ま す . き ま す . も っ と 大 き な プ ロ グ ラ ム を 作 成 し た 場 合 に は , MIPSfpga の メ モ リ 空 間 に 簡 単 に 載 せ る こ と が で ト で , 全 体 と し て 11408 ( 0X2C90 ) バ イ ト で す . こ れ ( 0 に 初 期 化 さ れ る ス タ テ ィ ッ ク ・ デ ー タ ) は 1072 バ イ 9132 バ イ ト で , デ ー タ は 1204 バ イ ト , bss セ グ メ ン ト の サ イ ズ を 図 1 5 の よ う に 出 力 し ま す . テ キ ス ト は コ ン パ イ ル の 終 わ り に MakefiIe は , 実 行 フ ァ イ ル c) を も う 一 度 コ ン パ イ ル す る こ と も で き ま す . プ ロ ン プ ト に make と 打 ち 込 ん で , プ ロ グ ラ ム ( ma 土 n . デ ィ レ ク ト リ を き れ い に す る だ け な ら , コ マ ン ド ・ $ make clean ト の と こ ろ に , 次 の よ う に 入 力 し て く だ さ い . デ ィ レ ク ト リ か ら 消 去 す る に は , コ マ ン ド ・ プ ロ ン プ る か を 示 し ま す . コ ン パ イ ル 中 に 生 成 し た フ ァ イ ル を ン パ イ ル 途 中 に 生 成 し た 中 間 フ ァ イ ル な ど を 消 去 ) す イ ル し , デ ィ レ ク ト リ を ク リ ン ナ ッ プ ( す な わ ち , コ MakefiIe の 続 き は , ど の よ う に プ ロ グ ラ ム を コ ン パ は , MIPSfpga の 物 理 メ モ リ に 入 る こ と を 確 認 す る た こ の 数 字 を チ ェ ッ ク し て く だ さ い . め に コ ン バ イ ル 後 に 生 成 さ れ る フ ァ イ ル make を 実 行 後 は , ReadSwitches デ ィ レ ク ト リ に 次 の フ ァ イ ル が 生 成 さ れ て い る は ず で す . ・ F PGA Ram . e 1 f FPGA Ram. elf は , コ ン パ イ ル の 一 番 重 要 な 出 力 結 果 で す . ELF (executable and linkable Format) 実 行 形 式 で , MIPSfpga コ ア の メ モ リ に ロ ー ド さ れ る プ ロ グ ラ ム で す . ・ FPGA Ram dasm . txt FPGA Ram dasm. し x に は 実 行 形 式 の 逆 ア セ ン プ ル 結 果 で す . 人 間 が 読 め る text 形 式 に し た ELF フ ァ イ ル で , ア セ ン プ ラ ま た は C の ソ ー ス コ ー ド , そ し て 命 令 ア ド レ ス と 命 令 が 示 さ れ て い ま す . ・ FPGA Ram modelsim . むXし FPGA Ram modelsim. にXに は , 人 間 が 読 め る ELF :Vcd ト ー PStpga - F ndament ヨ ー 5 、 Xi ー 、 L ヨ わ 02- C 、 R20053 ー に 0 れ 25 C : \MIPSfpga_Fundament き 10 \ X i 1 inx\Lab02—C\ReadSui t0h05 > 第 ake 盟 ips - 第 ti - ・ If - 900 -EL - 第 soft - f10 t - ma 「 ch : 第 14k0 -国1. -Hap=FPGA 2 日 第 - m 己 P txt uhi -00f0 リ 第 . -_f 1 ョ も h ー ら pp _Gtart : 0X80C 32 . ld -ldi . - defc リ , fl ~ sh ー st ョ r い 0Xbf000000 ・ リ 1 . - defs リ m ~ ー st き ck : 0X80040000 - い し - def 眄 第 . ー app -9tar い 0X80000000 1 . 00000 - い 1 、 第 enor リ - size : 0X1f860 - 1 . -0.0Xbf030000 bOOt . 0 m 日 一 0.0 - 0 FPGA - Ra 第 . 01f def$ リ m . い 、 物 ー PSfpga , Fund き m ・ れ t 己 ls 、 Xilinx 、 L ョ b02- C 、 、 Re ョ dS い it ( れ 0 も ) 市 iP$ - 第 に i - ・ 一 f - Objcop リ FPGA P 第 . ・ If -0 0r00 FPG 自 - R ョ . 「 ec nips-mti-elf-objdump -D FPGA-Ra1i . ・1f ) FPGA-Ram-modeisimftxt Niips-mti-elf-objdump - 0 "S -1 FPGA—Pam.elf > FPG 自 』 己 第 - d05 ル tx に 1 1 08 1072 9132 1204 2090 FPGA Ram . 01f d ・ 0 b00 data text hex fi 10n 日 第 0 mips-mti-elf-size FPGA-Pam. を1f 図 15 6 make 実 行 時 の 表 示 例 C プ ロ グ ラ ミ ン グ と ダ ウ ン ロ ー ド & 実 行 135

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、 の Linux も 起 動 で き る 本 物 MIPS コ ア の 無 償 評 価 版 が 自 由 に FPGA に 実 装 で き る ! MIPS 本 家 か ら 登 場 FPGA 実 装 向 け コ ア "MIPSfpga" を 動 か す 阿 部 道 夫 、 。 前 回 ( 本 誌 No. 15 掲 載 ) は , MIPS CPU コ ア の 簡 単 な 歴 史 と 概 要 , そ し て こ の コ ア を 使 用 し た MlPSfpga プ ロ グ ラ ム の 説 明 を し ま し た . 今 回 は 実 際 に CPU コ ア と 周 辺 回 路 を FPGA に 組 み 込 み , プ ロ グ ラ ム を 作 成 , コ ン バ イ ル し て 動 作 さ せ る ま で の 手 順 を 説 明 し ま す . タ ー ゲ ッ ト FPGA*— ド は A 「 tix -7 搭 載 の Nexys4 DDR と し ま す . 表 1 Artix-7 FPGA の 仕 様 項 目 ロ ジ ッ ク ・ ス ラ イ ス プ ロ ッ ク RAM ク ロ ッ ク ・ マ ネ ー ジ メ ン ト DSP 内 部 ク ロ ッ ク 周 波 数 ポ ー ド の 入 手 と 開 発 環 境 の イ ン ス ト ー ル ・ タ ー ゲ ッ ト FPGA ポ ー ド こ で は , 対 象 の FPGA ボ ー ド と し て Nexys4 DDR(DigiIent 社 , 写 真 1 ) を 使 い , ボ ー ド に 実 装 さ れ て い る Xilinx 社 製 FPGA の Artix-7 (XC7A100T-1CSG 324C ) を タ ー ゲ ッ ト と し て 使 用 し ま す . 表 1 に FPGA の 仕 様 を , 表 2 に ボ ー ド の 機 能 を 示 し ま す . ポ ー ド は ア ヴ ネ ッ ト な ど の 販 売 代 理 店 か ら 購 入 が 可 能 で す . こ で は , こ の ボ ー ド を 例 と し て 説 明 し て い ま す が , 他 の ポ ー ド で も 同 様 の 手 順 で 使 う こ と が で き る (MIPSfpga Fundamentals の Lab09 に ポ ー テ ィ ン グ の 方 法 の 説 明 が あ る ) の で , 他 の FPGA*— ド を 持 っ て い る 場 合 に は , 手 持 ち の ボ ー ド で も ぜ ひ 試 し て み て く だ さ い . ・ 開 発 用 PC の 準 備 MIPSfpga の パ ッ ケ ー ジ を 使 っ た 設 計 を す る た め に は , Windows7 以 降 の 64 ビ ッ ト 版 OS の PC が 必 要 に な り ま す . PC の 性 能 は ツ ー ル で の 処 理 時 間 に 大 き く 影 響 し ま す の で , あ る 程 度 性 能 が 高 い 方 が 使 い 勝 手 が 良 い で し よ う . ハ ー ド ・ デ ィ ス ク は , 開 発 ツ ー ル の イ ン ス ト ー ル に 結 構 な 容 量 を 使 う の で , 数 G バ イ ト の 空 き が 必 要 に な り ま す . さ ら に , こ の ポ ー ド で Linux を イ ン ス ト ー ル し て 動 作 さ せ る 場 合 に は , Linux が 動 作 す る pc も 必 要 に な り ま す . 別 の PC を 使 用 し て も 問 題 あ り ま せ ん が , VMWare や VirtualBox な ど の 仮 想 環 境 を 使 い , 同 じ PC 上 で 動 作 さ せ た 方 が 使 い 勝 手 が 良 く な り ま 仕 様 15 , 850 個 4 , 860k ビ ッ ト 6 (PLL 内 蔵 ) 240 ス ラ イ ス 450MHz 0 写 真 1 A ⅲ x -7 搭 載 Nexys4 DDR ポ ー ド (Digilent 社 ) http://store . digilentinc . com/nexys-4-ddr-artix ー 7 - fpga—trainer—board—recommended—for—ece—curriculum/ 表 2 Nexys4 DDR ポ ー ド の 機 能 項 目 DRAM ス ト レ ー ジ 仕 様 DDR2 SDRAM ( 128M バ イ ト ) マ イ ク ロ SD カ ー ド ・ ソ ケ ッ ト シ リ ア ル ・ フ ラ ッ シ ュ ROM ホ ス ト ( 標 準 A コ ネ ク タ ) 仮 想 シ リ ア ル & FPGA コ ン フ ィ グ レ ー シ ョ ン 月 」 ( マ イ ク ロ B コ ネ ク タ ) 10/100Base-TX (PHY 搭 載 ) Ethernet ビ デ オ 出 力 VGA コ ネ ク タ ( 12 ビ ッ ト ) 3 軸 加 速 度 セ ン サ セ ン サ 温 度 セ ン サ ス ラ イ ド ・ ス イ ッ チ >< 16 ブ ッ シ ュ ・ ス イ ッ チ >< 5 CPU リ セ ッ ト ・ ス イ ッ チ >< 1 FPGA コ ン フ ィ グ レ ー シ ョ ン ・ ス イ ッ チ >< 1 7 セ グ メ ン ト LED >< 8 単 色 LED >< 16 3 色 LED >< 2 PDM マ イ ク ( オ ン ポ ー ド 搭 載 ) PWM オ ー デ ィ オ 出 力 コ ネ ク タ ( ミ ニ ジ ャ ッ ク ) Pmod コ ネ ク タ >< 4 A-D 入 力 用 Pmod コ ネ ク タ >< 1 USB ス イ ッ チ LED オ ー デ ィ オ 拡 張 コ ネ ク タ 122 M 旧 S 本 家 か ら 登 場 FPGA 実 装 向 け コ ア "MlPSfpga" を 動 か す

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FPGA マ カ ジ ン No. 18 a 色 圧 緑 る の に す っ 時 滅 ~ ロ 0 一 基 第 MAXI O-JBÄ 板 ( USB ダ ウ ン ロ ー ド ・ ケ ー プ ル 相 当 ) 0 特 集 OOODD ー も 推 す 新 オ ー プ ン ソ ー ス C--OO—> づ く り Artyfi— ド (a) ArtY7fi— ド 写 真 3 R 旧 C - V シ ス テ ム の FPGA へ の ダ ウ ン ロ ー ド 完 了 で LED が 点 減 す る ハ ズ 表 6 Artix-7 の FPGA 使 用 率 FPGA Artix-7 全 体 リ ソ ー ス 開 発 用 PC へ 開 発 用 PC 諸 物 0 MAXI 板 3 色 LED が 白 色 で 点 滅 す る (b) MAXI 0 ー FB 基 板 ( 追 加 部 品 を フ ル 装 備 し た 状 態 ) 表 7 MAX 10 の FPGA 使 用 率 FPGA MAX 10 全 体 リ ソ ー ス ロ ジ ッ ク ・ エ レ メ 8064 レ ジ ス タ メ モ リ ・ ビ ッ ト 乗 算 器 Artix-7 全 体 20800 9600 41600 50 4 (b) イ ン プ リ メ ン ト 時 FPGA リ ソ ー ス RISC-V 2695 ( 12.96 % ) 2495 ( 6.00 % ) 2 4 RISC-V 2970 ( 1428 % ) 0 4491 ( 56 % ) 2375 ( 30 % ) 65536 ( 17 % ) 8 ( 17 % ) LUT LUTRAM FF BRAM DSP 20800 9600 41600 50 (a) シ ン セ シ ス 時 LUT LUTRAM FF BRAM DSP 8064 2493 ( 5.99 % ) 2 4 387072 4 48 ち ま せ ん . ま た FPGA に ソ フ ト ・ マ ク ロ CPU を 実 装 3. 俺 々 SC - V 実 装 時 の す る と い う 意 味 で は , lntel 社 に は Nios Ⅱ が , Xilinx FPGA 使 用 率 社 に は MicroBIaze が 既 に 存 在 し , そ ち ら も 性 能 面 で は 太 刀 打 ち で き ま せ ん ( こ れ ら の CPU コ ア は 実 装 デ ノ ヾ ・ FPGA 使 用 率 の 比 較 イ ス を 選 択 し た 時 点 で , そ れ に 最 適 化 さ れ た 回 路 が 用 実 装 し た RISC - V が ど の 程 度 の 回 路 規 模 に な っ て い ロ 意 さ れ て い る の で , 同 じ ソ フ ト マ ク ロ と い え ど も , 高 る か を , FPGA の 使 用 率 を も と に 比 較 し て み ま し ょ グ い 性 能 が 出 せ る ). こ れ だ け を 見 る と , RISC-V を 採 用 つ . す る こ と に あ ま り 魅 力 は 感 じ ら れ ま せ ん . Artix-7 の FPGA 使 用 率 を 表 6 に 示 し ま す . LUT を し か し , 最 後 の 第 6 章 で 解 説 す る よ う に , ユ ー ザ 拡 約 13 % ほ ど 使 用 し て い る の が 分 か り ま す . こ の 程 度 2 張 命 令 を 追 加 す る こ と を 念 頭 に RISC-V を 開 発 す る こ の 使 用 率 で あ れ ば , Artix-7 ク ラ ス の FPGA で あ れ ば , と で , 特 定 シ ス テ ム 専 用 の RISC-V を 実 現 す る こ と が 数 個 の RISC - V コ ア を 実 装 し た マ ル チ CPU 化 さ せ る こ 3 で き ま す . こ れ ら の 拡 張 性 に 魅 力 を 感 じ ら れ れ ば , と も 可 能 で し よ う . RISC - V を 採 用 す る 意 味 は 十 分 に あ る と 思 い ま す . 次 に MAX 10 の FPGA 使 用 率 を 表 7 に 示 し ま す . RISC-V の 仕 様 書 自 体 は ポ リ ュ ー ム が あ る よ う に 見 ち ら は ロ ジ ッ ク ・ エ レ メ ン ト を 約 56 % ほ ど 使 用 し て 1 え ま す が , 実 際 に 開 発 し て み る と そ れ ほ ど の 量 で は あ い る の が 分 か り ま す . RISC - V を 1 個 実 装 し た だ け で , り ま せ ん . た だ , 基 本 命 令 セ ッ ト が 決 ま っ て い る だ け 約 半 分 を 使 っ て し ま い ま し た . マ ル チ CPU 化 す る に と 考 え れ ば , 命 令 も 拡 張 す る こ と も 可 能 な の で 性 能 は , よ り 回 路 規 模 の 小 さ い RISC - V を 作 成 す る か , サ PP ( 実 装 面 積 な ど も 含 め ) を 自 由 に 追 求 で き る RISC-V イ ズ の 大 き な MAX 10 に デ バ イ ス を 切 り 替 え る 必 要 2 CPU を 開 発 す る こ と が で き ま す . 俺 々 RISC-V を 開 発 が あ り ま す . 5 し て み て は い か が で し よ う か ? 6 App RISC-V を FPGA に 実 装 す る と , ASIC 化 さ れ て い る FreeDom な ど の チ ッ プ に は 性 能 面 で は 全 く 歯 が 立 い し は ら ・ ひ で み AQUAXIS TECHNOLOGY 45 3. 俺 々 R 旧 C - V 実 装 時 の FPGA 使 用 率

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「 OOt ノ ヾ ス ワ ー ド 設 定 $ sudO passwd r00 に (sudo] password for fpga : Enter new UN 工 X password: Retype new UNIX password : passwd: password updated $ su Password : 「 OOt 権 限 に 移 行 # exit exit 「 oot 権 限 終 了 図 21 「 00t バ ス ワ ー ド 設 定 ロ グ イ ン ・ パ ス ワ ー ド を 人 力 「 OOt ノ ヾ ス ワ ー ド 設 定 successfully 「 00t パ ス ワ ー ド の 再 人 力 図 22 タ ー ミ ナ ル を 閉 じ る 0 [email protected]: ~ [email protected] 「 tuaIBox:-S sudo passwd 「 00t CSUd0] passwo 「 d f0 「 fpga: Ente 「 new UNIX passwo 「 d: Retype new UNIX P855W0 「 d : passwd: passwo 「 d updated SUcceSSfUIIy [email protected] 「 tuaIBox:—$ su Passwo 「 d: 「 [email protected] 「 tuaIBox:/home/fpga# exit extt [email protected] 「 tuaIBox:—$ $ sudO apt-get 土 ns む a11 phablet-tools sed wget cvs subversion git-core coreutils unzip texi2htm1 texinfo libsdll .2-dev docbook-utils gawk python-pysq1ite2 diffstat he1p2man make gcc build- essential 9 + + desktop-file-utils chrpath libgll-mesa-dev libglul-mesa-dev mercurial autoconf automake groff 1 土 bt001 xterm 1ib32Z1 1ib32ncurses5 1ib32bz2 ー 1 . 0 1ibncurses5-dev 1ib32ncurses5 1 土 bq む 4 ー gu 土 : 土 386 土 し C13 : i386 土 tc13 ー dev : 土 386 1ibgomp1:i386 1ibqtwebkit4:i386 1ibtbb2 : 土 386 1 土 btc18 . 5 : i386 に C18 . 5 ー dev : 土 386 1 土 bxmu6 : 土 386 libxf し 2 : 土 386 1 土 busb ー O . 1 ー 4 : 土 386 libwebkitgtk-l . 0 libxcursorl : 土 386 1ibxrandr2 : i386 図 23 ラ イ ブ ラ リ の イ ン ス ト ー ル ゆ9ヨ@fpga-Vⅳと 0 ョ 旧 ox : ~ き ( k ~ 0 色 に Onf を 0 に at を on Configu 「 tng dash く Y を 5 》 U50 dash as the default syst に 角 sh 11 (/btn/sh)? pe 「 fO 「 円 き n ( e. lt d005 not alte 「 the 5h0 ー 1 p 「 esented to interactive 0 「 5. リ stng dash as the & yste 円 shell i11 tmprove the を yst を 心 5 ov を 「 a11 The 、 yste 円 shelt ー 5 the default (0 円 mand interp 「 をtをに fo 「 ShetI scripts. し て く だ さ い . こ れ は , OS フ ァ イ ル を 最 新 に ア ッ プ で は , 新 規 に タ ー ミ ナ ル を 開 き 次 の コ マ ン ド を 入 力 リ ッ ク し て く だ さ い ( 図 22 ). か , ウ イ ン ド ウ の ク ロ ー ズ ・ ボ タ ン (X マ ー ク ) を ク す . こ の タ ー ミ ナ ル を 閉 じ る と き は "exit" と 入 力 す る い . $ が 一 般 ユ ー ザ , # が 管 理 者 で あ る こ と の 目 印 で ・ $ ' か ら ・ # ' に 代 わ っ て い る こ と に 注 意 し て く だ さ 移 行 し た 場 合 , コ マ ン ド ・ プ ロ ン プ ト の 最 後 の 文 字 が 次 に 実 際 の 実 行 画 面 を 示 し ま す . こ の と き , root に す コ マ ン ド で 設 定 し ま す . 定 さ れ て い な い の で , タ ー ミ ナ ル を 開 き , 図 21 に 示 す . イ ン ス ト ー ル 直 後 は こ の root の パ ス ワ ー ド は 設 稀 に 管 理 者 権 限 ( 以 下 r 。 。 t ) で 実 行 す る 場 合 が あ り ま 図 24 No を 選 択 の で す . 特 に , SoC EDS, DS-5 は , Prime, イ ン テ ル SoC FPGA EDS, こ れ ら は 今 後 イ ン ス ト ー ル す る イ 次 に , 各 種 ラ イ プ ラ リ の イ ン ス ト ー ル を 行 い ま す . ・ ラ イ ブ ラ リ の イ ン ス ト ー ル $ sud0 apt-get upgrade $ sudO apt-get update デ ー ト す る も の で す . 32 ビ ッ ト 環 境 で DS -5 に 必 要 な も ン テ ル Quartus あ る た め , 64 ビ ッ ト OS で あ る Ubuntu に は 32 ビ ッ ト ・ ラ イ プ ラ リ を 追 加 イ ン ス ト ー ル す る 必 要 が あ り ま す . 図 23 に 必 要 な コ マ ン ド を 示 し ま す . ・ シ ェ ル の 変 更 次 に , シ ェ ル の 変 更 を 行 い ま す . デ フ ォ ル ト は dash と な っ て い ま す が , SoC EDS な ど は bash を 使 用 す る 必 要 が あ る の で , bash に 変 更 し ま す . 次 の コ マ ン ド を 入 力 し て く だ さ い . $ sudO dpkg-reconfigure bash す る と 図 24 の ダ イ ア ロ グ が 開 く の で , No を 選 択 し て く だ さ い . そ し て 次 の コ マ ン ド を 入 力 し て /bin/bash と 表 示 さ れ れ ば , シ ェ ル は bash に 変 更 さ れ て い る こ と が 確 認 で き ま す . echO $SHELL /bin/bash ・ メ ー ル ・ ア ド レ ス の 指 定 次 に git で 使 用 さ れ る メ ー ル ・ ア ド レ ス を 指 定 し ま す . 次 の コ マ ン ド で メ ー ル ・ ア ド レ ス を 登 録 し て く だ 9 土 に config ー ー 910ba1 user . email "your [email protected] . com" ・ 環 境 変 数 の 追 加 次 に . bashrc に Quartus prime や Toolchain (gcc な ど の ク ロ ス ・ コ ン パ イ ル 環 境 , Linux カ ー ネ ル ・ ビ ル ド の 章 で 説 明 ) の 環 境 変 数 を 追 加 し ま す . 新 規 タ ー ミ ナ ル を 開 き , 次 の コ マ ン ド を 入 力 し , 工 デ イ タ (gedit) を 開 き ま す . cd $ gedit . bashrc & 開 い た ら , リ ス ト 1 の 内 容 を 最 後 に 追 加 し て 保 存 し て く だ さ い . こ で , コ マ ン ド の 最 後 に " & " を 付 け 78 Cyclone V SoC 搭 載 最 新 ポ ー ド "DE10-Nano" 登 場 ! ( セ ッ ト ア ッ プ 編 )

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参 加 型 の FPGA 勉 強 会 @Vengineer FPGA デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ 実 践 懇 親 会 FPGA コ ミ ュ ニ テ ィ 探 索 記 FPGA コ ミ ュ テ ィ に つ い て 紹 介 し ま し た . 今 回 か ら 「 FPGA コ ミ ュ ニ テ ィ 探 索 記 」 と タ イ ト ル を 改 め ま し て , No. 17 筆 者 は 本 誌 No. 16 で 「 FPGA コ ミ ュ ニ テ ィ の ス ス メ 」 , No. 17 で は 「 続 ・ FPGA コ ミ ュ ニ テ ィ の ス ス メ 」 と 題 し て , の 最 後 で 紹 介 し た 「 FPGA デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ 実 践 懇 親 会 」 に つ い て 紹 介 し た い と 思 い ま す . れ FPGA デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ 実 践 懇 親 会 ・ 中 止 ? も し く は 日 程 変 更 ! ? 筆 者 は 勉 強 会 の 募 集 に は connpass を 利 用 し て い ま 型 な の で 当 日 の や る こ と を 決 め る 必 要 が あ り ま す . な ら 当 日 の や る こ と を 考 え ま す . 今 回 の 勉 強 会 は 参 加 い き ま す . 内 容 が 聴 講 型 な ら 発 表 者 を 見 つ け , 参 加 型 ら 会 場 の 確 保 , 内 容 ( 聴 講 型 ま た は 参 加 型 ) を 決 め て 勉 強 会 は , ど ん な こ と を や り た い の か と い う 企 画 か 事 開 催 で き ま し た . と 事 前 の 打 ち 合 わ せ を す る こ と で , ト ラ ブ ル も な く 無 で , 企 画 段 階 で 当 日 サ ポ ー ト し て い た だ け る 人 ( 2 名 ) て お け ば , 進 行 の 役 割 以 外 に は 特 に や る こ と は な い の と 難 し い 状 況 で す . し か し な が ら , 当 日 の 準 備 さ え し 工 ン ト リ し て い る の で , 中 止 や 変 更 を す る の は ち ょ っ し た . ア ヴ ネ ッ ト 社 に 会 場 を お 借 り し , 参 加 希 望 者 も の 事 情 で タ 方 ま で 参 加 で き な い こ と に な っ て し ま い ま 勉 強 会 , 実 は 募 集 を 開 始 後 , 主 催 者 で あ る 筆 者 が 諸 般 親 会 」 を 5 月 20 日 ( 土 ) に 開 催 し ま し た ( 図 1 ). 今 回 の の 後 半 で 紹 介 し た 「 FPGA デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ 実 践 懇 前 号 ( No. 17 ) の 「 続 ・ FPGA コ ミ ュ ニ テ ィ の ス ス メ 」 「 PYNQÆ り 」 延 長 戦 : FPGA デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ 実 践 懇 親 会 当 日 た け で な く 、 当 日 ま で ガ ッ ツ リ 実 す る 会 で 第 第 ・ ・ に 加 す る 方 を 優 先 し ま す ハ ッ シ ュ タ グ : 000 、 ~ ☆ ? ・ 0- プ , ク マ ー ク 楸 33 強 満 ) ~ q 掲 ー ポ ー ド 持 参 で 凹 に ガ ッ ツ リ 実 装 で き る 人 叡 ” 歳 以 上 ) デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ 【 も ち ろ ん 、 BNN も ) が ガ ッ ツ リ 実 要 で き る 人 棒 ~ y れ q 載 ポ ー ド 持 参 で ~ y に ガ ッ ツ リ 装 で き る 人 2 / 5 人 先 物 は 適 終 第 3 / 5 人 PYNQ 持 っ て い な い け ど 日 、 N - PYNQ を や っ て み た い 人 13 / 17 人 グ ル ー プ イ ベ ン ト 数 麸 盟 第 00 を 之 ニ 第 2 ~ 坙 ル 10 : 00 ~ 加 : 2017 / 05 / 20 ( 土 ) 感 谷 当 比 第 物 使 0 デ ン プ レ イ ス タ ワ → ! 東 京 ー 渋 谷 区 ・ 比 ・ 4T 目 20 づ を 比 を ガ ー ~ 0 : お 0 ー れ : : 50 第 第 を 第 図 1 「 PYNQ 祭 り 」 延 長 戦 : FPGA デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ 実 践 懇 親 会 https : //fpgax. connpass . com/even し / 52935 / す . connpass で は , 参 加 者 の 管 理 が で き ま す . 「 FPGA デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ 実 践 懇 親 会 」 で は , FPGA が で き る 人 と デ ィ ー プ ・ ラ ー ニ ン グ が で き る 人 に 参 加 し て も ら い た い の で , 参 加 枠 を 別 に し ま し た . 本 誌 N 。 .17 で も 書 き ま し た が , 申 し 込 む 前 に , 下 記 の 内 容 を ガ ッ ツ リ 読 み 込 ん で く だ さ い ね , と い う の が 影 響 し て , 気 軽 に 申 し 込 む こ と が で き な か っ た の で し よ う か . 翌 週 , 対 策 と し て , 「 PYNQ 持 っ て い な い け ど BNN - PYNQ を や っ て み た い 人 枠 」 を 追 加 し , 参 加 者 の 対 象 者 を 広 げ , チ ー ム 構 成 を 4 名 か ら 3 名 に し ま し た . 申 し 込 み が 終 了 し た 時 点 で の 参 加 者 は 24 名 で し た が , 当 日 ま で に 4 名 が キ ャ ン セ ル し , 当 日 2 名 の キ ャ ン セ ル で , 最 終 的 に 参 加 者 は 18 名 に な り ま し た . 18 名 を 4 つ の チ ー ム に 分 け , 10 時 30 分 ~ 17 時 は 各 チ ー ム で の 活 動 に な り ま し た . ラ ン チ の 時 間 は 決 め て い な く て , 各 チ ー ム ご と に 取 っ て も ら う こ と に し ま し た . 食 事 を し な が ら の お 喋 り も , チ ー ム 活 動 で の 楽 し み の 1 つ で あ る と 筆 者 は 思 っ て い ま す . 17 時 か ら は チ ー ム 活 動 の 成 果 の 発 表 で す . 各 チ ー ム で や っ た こ と を 参 加 者 全 員 で シ ェ ア す る こ と も 勉 強 会 で 重 要 な ポ イ ン ト で す . ・ 事 前 に お 題 を メ ー ル に て 連 絡 申 し 込 み 者 に は , 事 前 に 当 日 の 内 容 に つ い て 何 度 か メ ー ル し ま し た . 最 初 は , PYNQ と ほ ば 同 じ 構 成 の zynq XC7Z020 搭 載 の ポ ー ド で あ る Arty - Z7 に つ い て で し た . Arty-Z7 の 広 告 ( ア ヴ ネ ッ ト ) が 本 誌 N 。 .17 の 裏 表 紙 に 載 り ま し た . 価 格 は 26 , 500 円 で , SDSoC の Voucher が 1 , 500 円 ( い ず れ も 税 別 ) で す . PYNQ の 価 格 は 229 ド ル で , れ に 送 料 と 関 税 が か か る の で , Arty - Z7 の 国 内 価 格 の 方 が 安 い で は な い で し よ う か . ま た , PYNQ で は SDSoC の Voucher オ プ シ ョ ン も あ り ま せ ん で し た . 1 , 500 円 で SDSoC が 使 え る の で あ れ ば , そ れ だ け で 価 値 が あ る も の だ と 思 い ま す . 2 番 目 は , DnnWeaver と い う Xilinx ZC702 に 実 装 で き る デ ィ ー プ ・ ラ ー ニ ン グ の ツ ー ル に つ い て で す . 1 10 FPGA デ ィ ー プ ラ ー ニ ン グ 実 践 懇 親 会

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FPGA マ ガ ジ ン No. 18 e7SATA-FMC ー 合 x 新 ヒ 60 今 0 ー を ・ 5 = Zyna Zynq ン シ ア ロ ・ ア ブ 丿 ケ ー シ ョ ン ・ : : SATA ー ロ ジ 、 ソ ク い コ ン ト ロ ー ラ 一 緒 に 実 装 す る 上 で は , ア プ リ ケ ー シ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク 開 発 時 に も SATA コ ン ト ロ ー ラ の 配 置 配 線 の 影 響 や ク ロ ッ ク ・ リ ソ ー ス の 融 通 を 考 慮 す る 必 要 が あ る (a) SATA コ ン ト ロ ー ラ を ア プ リ ケ ー シ ョ ン ロ ジ ッ ク ( メ イ ン の FPGA, Zynq な ど ) に 一 緒 に 実 裝 す る 図 2 SATA コ ン ト ロ ー ラ を ア プ リ ケ ー シ ョ ン ・ ロ ジ ッ ク と 分 離 す る メ リ ッ ト ISATA ー コ ン ト ロ - ー フ FMC HDD/SSD HDD/SSD SATA ー ラ と は コ ン ロ 関 係 な く 実 装 で き る (b) SATA コ ン ト ロ ー ラ を 独 立 し た FPGA ボ ー ド に 実 装 す る FMC コ ネ ク タ 0 叮 ト な 心 0 ト . . 眥 耳 1 0 DDR3 SDRAM Spa 「 tan-6 合 32 : PO : 合 (a) 表 面 写 真 1 e7SATA-FMC ポ ー ド は 朱 ) ィ ー ツ リ ー ズ ・ ジ ャ / ヾ ン http://e-trees . jp/products/e7satafmc が , FPGA 内 蔵 高 速 ト ラ ン シ ー バ GTP を 使 っ て 接 続 す る 場 合 に は , ア プ リ ケ ー シ ョ ン 回 路 と 共 に SATA2 の デ ィ ス ク に 対 応 し て い ま す . 本 稿 で は , SATA コ ン ト ロ ー ラ を 実 装 す る こ と で デ バ イ ス と 接 の ポ ー ド に 附 属 す る 実 験 ・ 評 価 版 の コ ー ド を 元 に 続 で き ま す が , 配 置 配 線 の 制 約 や ク ロ ッ ク ・ リ ソ ー ス SATA コ ン ト ロ ー ラ の 実 装 方 法 に つ い て 説 明 し ま す . の や り く り を 考 え る と , 開 発 が 面 倒 に な る こ と は 否 め SATA は レ イ ヤ が は っ き り 分 か れ て い る た め , 他 の ま せ ん [ 図 2 (a) ]. FPGA に 移 植 す る 場 合 や , ア プ リ ケ ー シ ョ ン ・ ロ ジ ッ そ こ で , 今 回 は , Spartan-6 を 搭 載 し た SATA コ ン ク と 一 緒 に 実 装 す る 場 合 に も 参 考 に し て も ら え る の で ト ロ ー ラ 用 FPGA*— ド e7SATA-FMC( 写 真 1) を 利 は と 思 い ま す . 用 す る 方 法 を 紹 介 し ま す . e7SATA-FMC*— ド は , ・ プ ロ ッ ク ・ ダ イ ヤ グ ラ ム SATA デ ィ ス ク と 接 続 す る こ と を 主 な 目 的 と し た e7SATA-FMC の 内 部 構 造 は 図 3 の よ う な 構 成 に FPGA ポ ー ド で す . ュ ー ザ ・ ア プ リ ケ ー シ ョ ン と は 独 な っ て い ま す . 搭 載 FPGA は Spartan-6 (XC6SLX45T- 立 し て SATA コ ン ト ロ ー ラ を 実 装 で き る た め , 手 軽 (C) で す . I/O と し て SATA コ ネ ク タ と FMC コ ネ ク に FPGA で デ ィ ス ク を 使 う こ と が で き ま す [ 図 2 タ を 搭 載 し て い る の が 特 徴 で す . オ ン ポ ー ド で 2G (b) ]. ポ ー ド を 分 離 す る こ と で , 開 発 が 煩 雑 に な る ビ ッ ト の DDR3 メ モ リ を 搭 載 し て い る た め , FPGA に こ と , 速 度 を 十 分 に 活 か す こ と が で き な い と い う デ メ MicroBIaze を 実 装 し て 利 用 し た り , メ モ リ を 使 っ た リ ッ ト が あ り ま す . イ ン テ リ ジ ェ ン ト な キ ャ ッ シ ュ 機 能 付 き ス ト レ ー ジ ・ 搭 載 し て い る FPGA が Spartan-6 と 比 較 的 古 い で す 1 FPGA で も SATA デ バ イ ス が 使 い た い (b) 裏 面 103

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( 亟 ) FPGA ! 壘 朝 ツ リ 、 - , ン , ン 一 0 に ポ ー ト = の 『 会 社 概 要 」 に 400 ・ : 1 い ー ム > 製 品 > 発 し ・ 「 1 つ 第 7 》 50K & て ン - 「 デ ク 「 》 SoCEOS イ ン テ ル ・ SOC FPGA 工 ン べ デ ッ ド 開 発 ス イ ー ト ARM ・ DS ー 5 ・ サ ー チ 0 イ ン テ ル ・ 5 矼 FPGA 工 ノ ベ デ ッ ト 物 発 ス イ ー ト ( 50 ( EDS ) は 、 イ ン テ ル ・ 50C FPGA を 使 用 し た 込 み ソ フ ト ウ ェ ラ 1 発 用 の 包 括 き ア よ ツ ー ル ス イ ー ト で す . こ の ス イ ー ト は . フ ァ ー ム ウ ェ ア お よ び ア プ リ ケ ー シ ョ ン ・ ソ フ ト ・ ウ ェ ア の 開 発 を す ぐ に 開 始 す る た め の 開 発 ン 一 ル . ユ ー テ ィ リ テ ィ ー ・ プ ロ グ ラ ム 、 デ ザ イ ン 体 に 構 成 れ て い ま す 、 50 ( E05 に よ っ て 、 次 の こ と が 可 能 に な り ま す . ・ ARM ・ Development udio 5 ・ ( DS -5 ・ い ・ 50 ( FPGA Ed ⅲ ) 機 を 活 用 し . ア プ リ ケ ー シ ョ ン の コ - デ ィ ン グ 、 ビ ル ド 、 デ パ ッ グ 最 適 化 を 実 現 ・ ユ ー テ ィ リ テ ィ ー ・ プ ロ ク ラ ム と ラ ン タ イ ム ・ ソ フ ト ウ ェ ア を 使 用 し た 50 ( ト PGA 工 ン べ デ ッ ド ・ ソ ス テ ム 開 発 の 迅 速 化 ・ べ ア メ タ ル お よ び い n ・ ア プ 丿 ケ ー ン ヨ : ノ ・ サ ン プ ル に よ る 第 早 い 開 発 イ ン テ 丿 い SoCFPGAEDS に は . ス タ ノ ダ ー ド ・ エ デ ィ シ ョ ン と プ ロ ・ エ デ ィ シ ョ ン が 新 た に 用 意 さ れ ま し た . ス タ ン ダ ー ド ・ エ デ ィ シ ョ ノ . プ ロ ・ 工 デ ィ シ ョ ン そ れ そ れ に ARM ・ DS - 5 ・ 回 ・ 50 ( FPGA Edition ツ ー ル キ ッ ト の 無 償 ラ イ セ ン ス 版 と 有 慣 ラ イ せ ノ ス 版 が め り ま す , イ ン テ ル ・ 5 。 ( FPGA を 05 ス タ ン ダ ー ド ・ エ デ ィ シ ョ ン マ m soc FPGA デ バ イ ス フ ァ ミ リ ー に ⅵ on v 5 区 お よ ひ Arria• V 50q に 対 す る 広 範 な サ ポ ー ト が 禽 ま れ ま す . イ ン テ ル ・ 50 ( FPGAE プ ロ ・ エ デ ィ ン ヨ ン : 次 世 代 SO ( FPGA デ バ イ ス フ ァ ミ リ ー ( イ ン テ ル ・ A ⅲ 1050 ( お よ ひ イ ン テ ル ・ stratrix• 10 50q の 最 新 融 能 に 対 す る サ ポ ー ト が 最 退 ー れ て い ま す . 図 6 イ ン テ ル SOC FPGA 工 ン べ デ ッ ド 開 発 ス イ ー ト の ペ ー ジ ー 羸 言 ) FPGA ! 壘 に い ツ ム ー シ ョ ン を サ ポ 斗 第 会 概 要 0 わ 臼 TORE オ い ー ム 、 を 品 、 問 ノ フ ト 0 ェ ア , 5 「 & 工 第 、 デ 」 ・ ト - 》 SoCEDS イ ン テ ル ・ SoC FPGA 工 ン べ デ ッ ド 開 発 ス イ ー ト ARM&DS-5* 二 ン - : レ 、 わ ン 一 第 第 . な : 上 イ ン テ ル ・ SoC FPGA EDS の ダ ウ ン ロ ー ド = 0 グ イ ン 2 - : サ ー チ Q イ ン テ ル ・ 5 FPGA 工 ン べ デ ッ ト 発 ス イ ー ト ( 5 EDS) に ロ 、 ス ダ ノ ダ ー ド ・ エ デ ノ ョ ノ と プ ロ ・ エ デ ィ シ ョ ン の ~ 種 類 が 用 童 さ れ て い ま す . 両 工 デ ィ ン ヨ ン と も に ARM ・ Development studio 5 ( DS - 5 つ lntet• 50 ( FPGA 0 イ セ ン ス 管 理 さ れ て い ま す 一 が 含 ま れ ま す . 両 バ ー ジ ョ ン の . 、 に つ . て は 、 以 下 の と ゴ 交 表 を 参 ノ て く た さ い . ソ フ ト ウ ェ ア の ダ ウ ン ロ ー ド 後 は 、 ラ イ 督 ノ ス ・ ア ク テ ィ ベ ー ン ヨ ン の わ イ ド に 従 っ て 、 ラ イ セ ン ス の ア ク テ ィ ベ ー シ ョ ン を 行 っ て く た 訊 リ 工 ン べ デ ッ ト 瞬 発 ス イ ー ト ス タ ノ 第 ・ ・ 下 ・ エ デ ィ ン ヨ ン (ARM ・ OS. 5 ・ ⅲ ル ド 、 。 ( FPGA 「 川 を 1 ( ) 今 ぐ ダ つ . イ 上 ー 下 ( 簽 ー 物 、 工 ン べ デ ッ ト 物 発 ス イ ー 十 ノ ロ ・ エ デ ・ に / ョ ン い M ・ 05 る を い 、 。 ( ト 内 川 。 れ を 念 を 3 今 4 ぐ ウ :. 41 一 日 ) ) , 項 目 1 lntroduction to the SoC FPGA Embedded Development Suite 2 lnstalling the SOC FPGA EDS 3 Licensing 4 Embedded Command Shell 5 Getting Started Guides 6 ARM Development Studio 5 for lntel SoC FPGAs 7 Boot Tools User Guide 8 Hardware Library 9 HPS Flash Programmer User Guide 10 Bare-Metal CompiIers 11 SD Card Boot Utility 12 Linux Software Development TOOIS 13 Support and Feedback FPGA マ カ ジ ン No. 18 SoC EDS 紹 介 内 関 連 リ ン ク , 更 新 履 歴 Linux 関 連 紹 介 SD カ ー ド 書 き 込 み ツ ー ル 紹 介 用 コ ン パ イ ラ 紹 介 べ ア メ タ ル ・ ア プ リ ケ ー シ ョ ン メ モ リ 書 き 込 み ツ ー ル の 紹 介 ケ ー プ ル 経 由 の QSPI/NAND イ ン テ ル FPGA ダ ウ ン ロ ー ド ・ ラ リ (HWLIB) の 紹 介 い ) ア プ リ ケ ー シ ョ ン 用 ラ イ プ べ ア メ タ ル (RTOS を 使 用 し な SoC の プ ー ト 方 法 紹 介 DS -5 で の 開 発 方 法 紹 介 (AItera wiki) の 紹 介 SoC EDS ス タ ー ト ・ ガ イ ド コ マ ン ド ・ シ ェ ル 起 動 手 順 化 手 順 有 償 版 DS-5 の ラ イ セ ン ス 有 効 イ ン ス ト ー ル 手 順 主 な 関 連 資 料 イ ン テ キ ・ 50 「 FPGA 印 5 ス グ ー ト だ イ ド 面 ) イ ツ ・ 5 。 C ト ( ; A 工 ン ・ デ 引 : 発 : を い ( 、 A ー Ad 郵 用 v 川 w を Debug 聞 0 p を 代 0 " n 祕 1 ( 引 ys (PDF) Sy 靆 れ 一 翩 ( 2 M み は 気 に 日 P 載 M 国 - を ト 日 、 -0 に ( ド rn 町 0 ( 5 い い r い 0 (PDF) イ ン テ ル ・ soc FPGA E05 の す べ て の 機 能 を 紹 介 す る 総 合 わ イ ト て す . cydone• V 50C 問 発 キ ッ ト と イ ン テ ル を A ⅲ 8 を 10 SOC 関 発 キ ッ ト を 対 象 と す る 、 実 要 難 ア つ 都 ア 第 1 イ ド で す . プ ー ト ロ ー ダ ー の 構 築 、 べ ア メ タ ル / 日 W し 旧 の コ ン パ イ ル と デ バ ッ グ [ ⅲ リ x ・ ア プ リ ケ ー シ ョ ン / カ ー ネ ル の デ バ ッ グ ト レ ー ス 、 : 汨 ス ト リ カ ー な ど の ト ビ ッ ク を 取 り 上 け て い ま す . 機 能 強 化 、 バ グ 修 正 、 お よ ひ 修 正 疆 歴 を 含 も 5 区 EDS の 最 新 バ ー ジ ョ ン の リ リ ー ス ノ ー ト で す . オ ン チ ッ プ ・ デ バ ッ グ ・ ロ ジ ッ ク 、 FPGA お よ ひ ソ フ ト ウ ェ ア の デ パ ッ グ / 解 析 ツ ー ル に お 1 す る イ ン テ ル と AR 椒 わ 最 新 の イ ノ ベ ー シ ョ ン を 概 ー . た ホ ワ イ ト べ ー パ ー で す . ( を Sigh ・ の シ ス テ ム ・ ト レ ー ス ・ マ ク ロ セ ル ( ST が イ ン ス ツ ル メ ノ テ ー シ ョ ン ・ ト し 一 ス ・ マ ク ロ し (ITM) よ り 優 れ て い る 理 由 を 解 説 ノ た ホ ワ イ ト ペ ー パ ー で す . altera Wiki 0 a on 第 Matn page v 旧 wso い htstory SoCEDSGettingStarted 1 lntroduction 2 Getting S ね 代 with Board Setup 2.1 CycloneV Board ( 「 ・ E ) t 叩 2.2ArT ね V Board ( 「 ev. B) Setup Contents [t 面 司 図 7 SoC EDS の エ デ ィ シ ョ ン の 違 い ・ CycIone V and Arria V SOC Device Design Guidelines https://www . altera . com/content/dam/ altera-www/global/en US/pdfs/literature/ an/an-cv-av-soc-ddg . pdf ・ イ ン テ ル SoC FPGA 工 ン べ テ ッ ド 開 発 ス イ ー ト 次 は , ソ フ ト ウ ェ ア 開 発 に 必 要 な イ ン テ ル SoC FPGA ェ ン べ デ ッ ド 開 発 ス イ ー ト ( 以 下 SoC EDS) で す . 図 4 (a) の ト ッ プ ・ ペ ー ジ か ら " 製 品 " を 選 択 し , 図 4 (b) の 左 下 に あ る "SoC 工 ン べ デ ッ ド ・ ソ フ ト ウ ェ こ で SoC EDS の 概 要 が 紹 介 ア " を ク リ ッ ク し ま す . さ れ て い ま す ( 図 6 ). Cyclone V SOC の 開 発 で は , SOC EDS ス タ ン ダ ー ド ・ エ デ ィ シ ョ ン を 使 用 し ま す . こ の 中 に , ARM Development Studi0 5 (DS-5) lntel SOC FPGA 図 8 Alterawiki の SOCEDS GettingStarted ペ ー シ Edition が 含 ま れ て お り , 無 償 版 で は , Ethernet 経 由 の Linux ア プ リ ケ ー シ ョ ン の デ バ ッ グ が 可 能 で す . 有 償 版 で は イ ン テ ル FPGA ダ ウ ン ロ ー ド ・ ケ ー プ ル か ら の JTAG デ バ ッ グ や , ARM コ ン パ イ ラ 5 (DS-5 lntel SoC FPGA Edition に 付 属 ) が 使 用 可 能 で す . 詳 細 情 報 へ の ペ ー ジ に は " ス タ ー ト ガ イ ド " を リ ッ ク し て く だ さ い ( 図 7 ). ・ 関 連 資 料 ペ ー ジ ま た , こ の 図 7 の ペ ー ジ を 下 に ス ク ロ ー ル す る と 関 連 資 料 ペ ー ジ が あ り , こ の 中 の "SoC 工 ン べ デ ッ ド 開 発 ス イ ー ト ・ ユ ー ザ ー ガ イ ド " は ぜ ひ ダ ウ ン ロ ー ド し て く だ さ い . SoC EDS を 使 用 す る た め の 総 合 ガ イ ド で す . 内 容 と し て は 表 2 の よ う に な り ま す . ま た "SoC EDS ス タ ー ト ガ イ ド " は , 図 8 の よ う に AIterawiki の SoCEDS GettingStarted ペ ー ジ に リ ン ク し て お り , ポ ー ド ・ セ ッ ト ア ッ プ , Linux 実 行 方 法 , Preloader 2 ま ず は こ こ か ら ・ ・ ・ イ ン テ ル FPGA SoC サ イ ト 71

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ハ イ エ ン ド ・ デ ジ タ ル 技 術 の 専 門 誌 http://fpga ・ cqpub ・ (。 ・ jp/ lnter ace 増 刊 NO. マ め ジ ン 烈 SC-V づ く り ァ ー キ テ ク チ ~ 。 FieId ProgrammabIe Gate Array も 推 す 新 オ - プ ン ソ ー ス CPU Goog 厄 C わ れ い を 0 ぉ 2 れ V321 ・ お れ ( ) 1 、 S ー 011 2.0 ド し を Y GQ { A 物 A 引 5 ・ ( い a1SC 物 ま っ d 0 「 な 厚 ク ん ′ 4 ル ク 朝 ′ / れ 一 ー 黏 第 主 2 ・ 1 1 ) 1 、 。 第 を 9 れ 第 笊 t( 才 s ntego 5 MAXI 0 & A 「 tix -7 で 動 か す SC - V カ ス タ ム 命 令 追 加 で 13 倍 高 速 化 SoC と カ メ ラ を つ な ぐ M 旧 C 概 要 CQ 出 版 杠

FPGAマガジン No.18


べ ー ス soc を 開 発 し て い ま す 注 25. な る べ く ア ウ ト ブ ッ ト を オ ー プ ン に す る こ と を 目 標 と し て い ま す . メ イ ン の CPU コ ア と し て は , Rocket の 派 生 版 を 利 用 し ま す が , そ れ 以 外 の 部 分 は SystemVerilog で 書 か れ て い ま す . テ ス ト ・ チ ッ プ の RTL コ ー ド は , 2017 年 の 早 期 完 成 と そ の 後 の テ ー プ ア ウ ト を 目 指 し て い ま す . ZedBoard や Nexys4 向 け の テ ス ト 用 リ ポ ジ ト リ も 公 開 さ れ て い ま す 注 26 ・ OpenSoC 米 国 の エ ネ ル ギ ー 省 ( DoE ) ロ ー レ ン ス ・ バ ー ク レ ー 国 立 研 究 所 ( LBNL ) ら に よ る プ ロ ジ ェ ク ト で す . 現 在 の 主 要 な CPU で は , 命 令 の フ ェ ッ チ や デ コ ー ド , ス ー パ ス カ ラ 用 の ス ケ ジ ュ ー ラ 類 が 多 く の チ ッ プ 内 面 積 を 専 有 し て い て , 実 際 の 計 算 に 利 用 さ れ る エ リ ア は 少 な い と い う 点 に 注 目 し , ユ ー ス ケ ー ス に 特 化 し た プ ロ グ ラ ム を 容 易 に ハ ー ド ウ ェ ア 化 で き る 仕 組 み (Open SoC System Architect と 呼 ぶ ツ ー ル 群 ) を 作 ろ う と し て い ま す 注 27. つ ま り , ハ イ パ フ ォ ー マ ン ス な SoC を 構 築 す る た め の オ ー プ ン な ツ ー ル キ ッ ト を 確 立 さ せ る の が プ ロ ジ ェ ク ト の 主 眼 で す . こ の プ ロ ジ ェ ク ト は , CoDEx と い う 工 ク サ ス ケ ー ル ・ ス ー バ コ ン ピ ュ ー タ 実 現 に 向 け た ハ ー ド ウ ェ ア ・ ソ フ ト ウ ェ ア の 協 調 設 計 プ ロ ジ ェ ク ト の 一 部 と し て 進 行 し て い ま す . NoC 構 築 用 の モ ジ ュ ー ル と し て OpenSoC Fabric を 既 に 公 開 し て い ま す 注 28. ・ FPGA と R 旧 C - V を つ な ぐ 要 素 zynq や lntel SoC と い う 文 脈 で は , Xilinx 社 や lntel 社 ( 旧 AItera 社 ) も ARM 系 の S 。 C べ ン ダ で す . こ れ ら の FPGA 搭 載 ARM 系 SoC に , 研 究 や 開 発 以 外 の 用 途 で メ イ ン 処 理 用 プ ロ セ ッ サ と し て RISC-V べ ー ス の コ ア を 搭 載 す る メ リ ッ ト は ほ ば あ り ま せ ん . し か し , ARM 系 の メ イ ン 処 理 プ ロ セ ッ サ を 持 た な い FPGA や , メ イ ン 処 理 以 外 の リ ア ル タ イ ム 処 理 や ペ リ フ ェ ラ ル 制 御 に 関 し て は , RISC-V べ ー ス の IP コ ロ ー ラ の 代 替 と し て RISC-V 系 コ ア を 利 用 す る メ リ ッ と い っ た , FPGA べ ン ダ 固 有 の 組 み 込 み 向 け コ ン ト Xilinx 社 の MicroBlaze や lntel 社 の Nios Ⅱ シ リ ー ズ ア を 採 用 す る メ リ ッ ト が 幾 つ か 考 え ら れ ま す . FPGA マ カ ジ ン No. 18 ト と し て , べ ン ダ に ロ ッ ク イ ン さ れ る 度 合 い を 下 げ ら れ る , ASIC へ と 持 ち 込 む 際 に ラ イ セ ン ス 上 の 問 題 を 避 け ら れ る , と い う も の が あ り ま す . ・ FPGA に 最 適 化 し た RISC-V コ ア VectorBlox 社 が 開 発 し た ORCA と い う オ ー プ ン な FPGA 用 の IP コ ア は , カ ス タ マ イ ズ 性 の 高 い も の で す . BSD ラ イ セ ン ス で 公 開 さ れ て い ま す . lntel 社 で は Qsys 上 で Nios ll/f へ の ド ロ ッ プ イ ン 置 換 が 可 能 で す . ま た Lattice 社 の iCE40UL と い う 小 規 模 FPGA に も 十 分 収 ま る コ ン パ ク ト さ で す . カ ス タ マ イ ズ 可 能 な IP コ ア と い う 特 徴 を 生 か し , 用 意 さ れ て い る オ プ シ ョ ン の 組 み 合 わ せ で も 数 百 パ タ ー ン の コ ア を FPGA 上 に 実 装 す る こ と が で き , 設 計 者 の 需 要 に マ ッ チ す る ア ー キ テ ク チ ャ の 探 索 に 役 立 っ と し て い ま す 注 29. ・ LegUp/Lattice の FPGA 向 け ア ク セ ラ レ ー タ 開 発 支 援 プ ラ ッ ト フ ォ ー ム ト ロ ン ト 大 学 発 の べ ン チ ャ 企 業 で あ る LegUp Computing 社 と Lattice 社 に よ る , プ ロ グ ラ ム の 部 分 的 な 高 位 合 成 に よ り パ フ ォ ー マ ン ス 向 上 を 支 援 す る プ ラ ッ ト フ ォ ー ム で す 注 30. C で 書 か れ た ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 対 象 と し て , RISC-V の ソ フ ト コ ア と 高 位 合 成 に よ る ア ク セ ラ レ ー タ 生 成 に よ っ て プ ロ グ ラ ミ ン グ 負 荷 を 抑 え つ つ , 性 能 を 高 め る ア プ ロ ー チ で す . XiIinx 社 の SDSoC に 近 い 働 き を す る 小 規 模 FPGA 向 け の プ ラ ッ ト フ ォ ー ム と 捉 え る と 分 か り や す い で す . ・ Microsemi の FPGA 向 け RISC-V ソ フ ト 旧 Microsemi 社 は 自 社 の FPGA チ ッ プ 向 け に , 同 社 の 設 計 ツ ー ル で 利 用 で き る RISC - V ソ フ ト IP を 提 供 し て い ま す 注 31 ポ ー ド に , 既 存 の RISC-V IP コ ア を 実 装 し て み て は い 最 新 動 向 を 紹 介 し ま し た . ま ず は 手 元 の FPGA 評 価 以 上 , 学 術 研 究 外 に も 広 が り つ つ あ る , RISC-V の か が で し よ う か . な か ざ わ ・ け い KLab ( 株 ) 注 25 注 26 注 27 注 28 : http : //www. lowrisc . 0r9 / : https://github . com/10wRISC/10wrisc-fpga : http: //www. opensoc . community/ : http : //www. opensocfabric .0r9 / 集 0 0 も す 新 オ ン ス IJ づ く り 6 5 2 PP 4 1 PP 3 2 ー グ ロ 注 29 : VectorBlox Computing lnc. , ORCA FPGA-Optimized RISC-V, https : //riscv. org/wp-content/uploads/2016/01/ 注 31 : https : //www. microsemi .com/products/fpga-soc/technology-solutions/embedded-processing/risc-v SoftwareProgrammab1eFPGAIoTP1atform. pdf 注 30 : Andrew canis ら , S0ftware-Programmable FPGA IOT Platform, https : //riscv. 0r9 / wp ー con に en し / uploads / 2016 / 07 / Wed0900 Wed1200-2016-01-05-VectorB10x-ORCA-RISC-V-DEMO . pdf 6. FPGA と RISC-V ソ フ ト ウ ェ ア ・ ス タ ッ ク 13