MIRS0205-TECH-0011

沼津高専電子制御工学科

MIRS0205 技術調査 FPGAボード
MIRS0205-TECH-0011

改訂記録

版数

作成日

作成者

承認

改訂内容

A01

2001.12.15

藤田

齋藤

初版

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+PlusⅡ

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

各部の名称と説明

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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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

タッチセンサ信号の処理
赤外線センサ信号の処理
超音波センサ信号の処理
白線検知信号の処理
パワーオン信号の処理
ロータリーエンコーダ信号の処理
LCDパネル制御信号の処理
モーターパワー制御信号の処理
Hardware割り込みの処理
上記の各入出力機能の制御

用語

用語

ジャンパ(jumper)：
ジャンパスイッチまたはジャンパブロックのこと。または、回路のバグを急遽修正するために、プリント基板上にはない経路を設定するための電線。開発初期のカード類では、製品レベルでのこのジャンパが組み込まれているものがある。
コンフィギュレーション(configuration) ：
configuration」は「形状、地形」などの意味で、コンピュータ用語では、ハードウェア／ソフトウェアの各種設定を意味する。
PROM ：
PROMとはProgramable ROMである。これは半導体工場を出荷された後で一度だけ書き込むことができるROMである。内部にはヒューズが多数あり、電気的にヒューズを飛ばすことで情報を書き込む。当然ながら一度飛ばしたヒューズはもとにはもどらないので修正は不可能。

参考文献

http://www.aritec.com/siyoufold/q120.html ：　FPGA搭載ISAボード
http://yougo.ascii24.com/gh/search/ 　　　：ASCII　デジタル用語辞典