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沼津高専 電子制御工学科 |
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改訂記録 |
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版数 |
作成日 |
作成者 |
承認 |
改訂内容 |
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A01 |
200１.12.１５ |
マヨラン |
山本 |
初版 |
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1. 目的：
このドキュメントは、FPGAボードの使用方法と、使い道を調査、把握するため作ったドキュメントである。
2. 基本的な概要：
FPGA: (Field Programmable Gate Array)
PLD（Programable Logic Device）と呼ばれる購入後に論理回路を書き込める集積回路の一種で、比較的規模の大きなものを指すことが多い。またFPGAボードでは、デジタル信号しか処理できない。
ISA Bus: (Industrial Standard Architecture)
IBM社のパソコンであるPC/ATで採用されたバス（パソコン内部のデータ伝送路）規格を、IEEEが正式に標準化した物.パソコン用のバス規格としてはもっとも普及し、事実上の業界標準だが、最大データ転送速度が8MB/sと遅い。ISAバスは性能が低いが、仕様が単純なため、拡張カードの設計が比較的容易である。そこで、MIRSカリキュラムではセンサ回路をISAバス仕様の拡張カードで実現する。
★ MIRS0102に搭載されるFPGAボード：
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型 式 |
搭載FPGA |
型 式 |
備考 |
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C104-10 |
EPF10K10QC208-4 |
標準ゲート数：10,000 |
無償版 MAX+PlusIIに対応 |
3. 扱い説明:
§ FPGAボードのセット方法
§
FPGAボードが、MIRSATLM FPGAボード製造仕様書の指示に従い作成されていることを確認する。
バックプレーンに指しこみます。
§ Maxplus2での回路情報の呼び出し方法
§ 手順
§ 圧縮ファイル をダウンロードします。
§ isaio.zip を適当なフォルダで解凍します。
§
圧縮ファイルの内容
isaio.zip には以下のファイルが入っています。
isaio.ttf
isaioの回路情報ファイル
§ FPGAボードへのダウンロード
4. 機能説明 :
FPGAボード機能構成図
5. MIRSのどこに仕様するか
機能詳細では、各機能ブロックの詳細説明を行う。
MIRSではFPGAボードを使って以下の機能を実現する。
(ア) タッチセンサ信号の処理
(イ) 赤外線センサ信号の処理
(ウ) パワーオン信号の処理
(エ) 超音波センサ信号の処理
(オ) ロータリーエンコーダ信号の処理
(カ) 液晶表示ディスプレイ制御信号の処理
(キ) モータパワー制御信号の処理
(ク) ハードウェア割り込み処理
(ケ) 上記の各入出力機能の制御
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1. |
アドレスデコーダ |
: |
16bitのアドレスデータからモジュールセレクタ信号を作り出し、AEN信号に合わせて各モジュールに出力する。また、各モジュールが16bitのデータ入出力を行えるように IOCS16 信号を制御する。 |
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2. |
液晶ディスプレイ制御モジュール |
: |
CPUから送られてくる8bitの液晶ディスプレイボード制御信号の出力制御を行う。 |
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3. |
モータパワー制御モジュール |
: |
CPUから送られてくる速度データをPWM変換し、同じくCPUから送られてくる方向データと共に出力する。 |
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4. |
ロータリーエンコーダ制御モジュール |
: |
ドーターボードに搭載されているロータリーエンコーダカウント回路の制御信号の出力制御と8bitのロータリーエンコーダカウント値の入力制御を行う。 |
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5. |
超音波センサ信号処理モジュール |
: |
CPUから超音波センサ選択信号を受けると、2bitの超音波センサ選択信号、超音波の送信信号となる幅0.4[ms]、周波数約40[kHz]のパルスと、回りこみ除去回路へのタイミングパルスである受信タイミング信号を出力する。又、超音波センサから受信信号を受けとると、割り込み信号を、割り込み信号のリセットを行うまでCPUへ出力し続ける。 |
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6. |
タッチセンサ、赤外線センサ、 |
: |
赤外線センサボードから送られてくる断続的なパルス信号の引き伸ばしを行う。 |
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7. |
ダミーモジュール |
: |
ISAバスの信号の内、ATLMIRS用の各モジュールで使用しない信号をハイインピーダンスに接続する。 |
これらの制御や、処理に使用できる。また、それぞれの処理に対して、標準的な取り扱い説明書が卒研によって作成されているので、それらをベースに自分たちの回路を作成していけばよい。
またその時、ISAバス側のピン配列はもう決まっているが、ドーターボード側のピン配列は、自分達で設計した場合には自分達で決める事ができる。標準MIRSのベースをそのまま使う場合には、決められたピン配置を使わなければいけない。
それぞれの信号に対する処理のプログラムをVHDL言語で作った後、それらをグラフィックエディタ上で、一つにつなげて、1つのプログラムとしてFPGAボードへダウンロードする。
6.
改善案:
o 外部入出力を26本以上取り付けたい時
§ 山一電機のフラットケーブルコネクタFGP-40-01#1をICソケットに挿せば、40本の信号が取り出せる。
§ 26ピンヘッダ(CN4)をバスとして使い、50ピンヘッダ(CN2A〜B)を入出力にすれば100本の信号が取り出せる。
o ドーターボードから入力されたセンサ系の信号は、自分達が使いたい信号へ合わせて、FPGAボード上で変換することができる回路を作る事もできる。
7．
参考：
http://www.denshi.numazu-ct.ac.jp/~nagasawa
http://www.denshi.numazu-ct.ac.jp/mirsdoc2/mirs0004/