沼津高専 電子制御工学科
MIRS0201 技術調査
FPGAボード
MIRS0201-TECH-0007
改訂記録
版数
 作成日
 作成者
 承認
 改訂内容
A01
 2002.12.16
 今村
 高畑
 初版

目的

FPGAボードについて調査し、FPGAボードの使用方法を把握する。

FPGAボード

FPGA (Field Programable Gate Array) とは、自由に論理回路を書き込める集積回路の一種で、なかでも比較的規模の大きなものを指す。
MIRSで使用するFPGAボード
  • 名称

    • D40-10-208
  • 製造元

    • 株式会社アリテック
  • FPGA(device)

    • アルテラ社製FLEX10Kシリーズを１個搭載　(EPF10K10QC208-4)
  • 開発環境

    • アルテラ社MAX+PlusU
  • 接続環境

    • ISAバス接続
  • 標準ゲート数

    • 10,000
  • RAMbit数

    • 6,144
  • ユーザーI/O

    • 134
  • その他

    • シリアルPROMにより回路固定可能

    ISA BUS

    ISA BUS(Industrial Standard Architecture)は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である。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。

    FPGA各部の名称と説明

    main.jpg(24676 ﾊﾞｲﾄ)
    1 ： 電源入力端子…+5v,-5v,+12v,-12vを接続できる。
    2 ： FPGA…EPF10k10QC208。
    3 ： ICソケット…DIP40ピンまでのICをさすことができる。
    4 ： ジャンパソケット…ジャンパピンをさして配線できる。ハンダ付けの必要はない。
    5 ： エジェクタ…システムラックに抜きさしするときに使う。
    6 ： 電源出力端子…+5v、-5v、+12v、-12v用、+3.3v用がある。
    7 ： 26ピンコネクタ…外部との入出力に使う。
    8 ： モジュラソケット…ダウンロードケーブルを接続して、コンフィギュレーションを行う。
    9 ： ICソケット…DIP20ピンまでのICをさすことができる。
    10 ： セレクトSW…ダウンロードとシリアルPROMを切り替える。
    11 ： ICソケット…シリアルPROMを搭載できる。
    12 ： ISAバス用エッジコネクタ…パソコンにさして拡張ボードにすることができる。
    13 ： 50ピンヘッダ…外部のマイコンボード等と入出力できる。
    14 ： 96ピンコネクタ…システムラックにさすことができる。

    機能説明

    FPGAボード超音波センサモジュールは超音波センサボードで超音波の送受信を行うためのものであり、FPGAボード内のFPGAチップに構成される。この機能を実現するためにMIRSXATLM FPGAボード超音波センサモジュールでは以下のような機能構成を持つ。
    FPGA機能構成図
    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。


    2. LCD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。


    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。


    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。


    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。


    6. タッチセンサ、赤外線センサ、パワーオン信号、白線検知処理モジュール
      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。 6bitの赤外線センサ信号、6bitのタッチセンサ信号、1bitのパワーオン信号を16bitのTIP信号としてCPUに出力する。 上記の4種類の信号に変化が生じた時に、CPUから割り込みリセット信号が来るまでCPUに割り込み信号を出力する。


    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。

    FPGAで実現できること


    関連文書
    MIRS0105技術調査
    MIRS0102技術調査