FPGA

1.FPGAを採用する理由

 

  • 納期短縮・機能拡張が容易

    技術者にとって、いかに短納期で開発を行うかは重要な課題の1つです。
    FPGAはその名称の由来でもありますが、「論理回路を自由に書き換える」ことができます。
    納期短縮を行う為に、この機能は最大の効果を発揮します。
    と同時に、機能拡張も容易にするという効果もあります。
    ●FPGAを中心としてハードウエアの設計を行うことにより、要求仕様のまとめ(要件定義)の段階からハードウエア設計がスタート出来る事で開発工期を短縮することができます。
    ●ソフトウエア開発から見て、最適な条件のハードウエア構成がFPGAでは可能な為、ソフトウエア開発工期を短縮することができます。
    ●テスト用にFPGAの論理回路を作成することによりブロック単位でのデバックが可能となり、デバック作業を効率化する事ができます。
    ●基板の改修や部品の追加をしなくても、製品の機能バージョンアップが可能となります。
    ●やむを得ない事情で開発途中での仕様の変更・追加が発生した場合でも、FPGAで設計を行っていたおかげで、基板の改修をせず対応できた実例があります。

    省電力化、高寿命化が可能

    組込系開発において、部品点数が多いということは
       ・消費電力が増える。
       ・製品寿命が短くなる。
       ・部品の生産中止により、再設計を行うリスクが増える。
       ・部品管理作業が煩雑になる。
       ・基板サイズ・筐体サイズが大きくなる。
       ・コストが増える。
    など、デメリットが多く、部品点数を極力減らした設計が求められます。
    専用ICを使用せずにFPGA化することによって、効率的に部品点数を減らすことが可能です。

    環境試験に実績あり

    製品を量産化するにあたって、環境試験をクリアすることは必須です。
    弊社では、FPGAを搭載した基板で、数々の環境試験にクリアしてきた実績があります。
    高速クロックが必要なロジックをFPGA内部に集約することにより、FPGA外部に高速クロックが出力されない事は、環境試験におけるFPGA化の最大のメリットです。

     

    2.マルチメディア伝送(FPGAの適応用途その1)

    FPGAを単に専用ICの置き換えではなく、FPGAでしかできない機能を模索した中で実現したのがマルチメディア伝送です。
    双方向マルチメディア信号をネットワークケーブルで伝送する技術です。
    パケット単位での伝送となるためジッタが問題となりますが、独自のジッタの補正で同期化・冗長化を可能としました。

     

    3.SOC「システム・オン・チップ」 (FPGAの適応用途その2)

    組み込みシステムを設計するにあたりまず、CPUを何にするかに悩まされます。
    数多くのCPUの中から機能を比較するだけでも大変ですが、ほとんどの場合、メーカーからは、いつまで安定供給がされるか確約をもらえないが現状です。
    そのような状況の中で、弊社が考えたひとつの答えが、Xilinx社のソフトウエアCPUコアである、MicroBlazeを使用したSOC「システム・オン・チップ」です。
    FPGAで構築したSOCは、ネットリストがあれば、基本的に他のFPGAへ移植が可能です。
    メーカの都合による生産中止を心配する必要がありません。
    付加価値として「シリアルがもう1本ほしい」など既存のCPUでは、部品の追加なしでは実現できないことも可能となります。
    現状では、RAM・ROMは外付けとなる為、RAM・ROMを制御するために多数のピンを消費してしまうのがデメリットです。

     

    4.開発実績デバイス

    弊社では使用するデバイスは、主にxilinx社のFPGAを採用しております。

     

    FPGA

    ・Spartan2
    ・Spartan2E
    ・Spartan3
    ・Spartan3E
    ・Virtex4

    CPLD

    ・CoolRunner2
    ・XC95XL

    などが、開発実績のあるデバイスです。