FPGAトレーニングコース2013@名古屋大学

FPGAとは？

Field Prgrammable Gate Arrays (FPGA)はユーザーがプログラム可能な論理 (デジタル) 集積回路です。近年、放射線検出器の読みだしシステムで多用されています。一つのFPGAに搭載できる回路規模は非常に大きくなっておりユーザーが希望する信号処理の多くは1チップに搭載できるようになりました。例えば、CPUを組み込みLinux OSシステムを動作させる事ができる程の回路規模を1チップに実装する事ができます。

開催趣旨

本セミナーはFPGA回路開発時に必須である開発ツールの使い方を習得を中心に説明する実習形式の未経験者向けのセミナーです。セミナー終了後に独学で開発を進める事が出来る最低限の予備知識の習得を目指します。

FPGAの回路を開発するために必要な知識は①デジタル回路設計に関する知識と②FPGAへの実装の方法です。①に関しては書籍などにより習得する事が出来ますが、②に関しては良い習得方法がありません。そこで本セミナーでは②について習得することを目標としています。

以下のような方を想定しています。

今後実験装置を開発するためにFPGA技術の習得が必要な方
FPGAに興味があり、どの様に開発するのか短期間で知りたい方
デジタル回路の知識はあるがFPGA開発が未経験なので実装方法を短期間で知りたい方

使用するFPGAはXilinx社、使用HDLはVerilog-HDLです。

概要

対象：FPGA に興味のある大学院生, 研究員, 教員, 技術職員
日程：2013年8月27日(火), 28日(水)（2日間）
場所：名古屋大学東山キャンパス理学南館 1Fセミナー室
名古屋大学へのアクセス, 東山キャンパスマップ (会場はD2⑦になります)
定員：20人
使用言語：日本語
申込受付期間：(定員に達した時点で締切りとさせて頂きますので、ご了承ください。)
1. 学内希望者：8月12日(月) - 23日(金)
2. 学外希望者：8月19日(月) - 23日(金)
主催：名古屋大学博士課程教育リーディングプログラム「フロンティア宇宙開拓リーダー養成プログラム」(「フロンティア宇宙LGS」)
後援：オープンソースコンソーシアム (Open-It), KEK加速器科学総合支援事業
世話人：鈴木一仁（名古屋大学）＊お問い合わせはこちらまでお願いします。

申込方法：申込はこちらから（受付終了）

【注意】開発ツールはXilinx社ISE 14.5 WebPACKについてのみ解説します。

詳細

講師：内田智久氏 (KEK), 田村啓輔氏 (名古屋大学)
予備知識：デジタル回路基礎知識を持っている事が望ましい（AND, OR, INV回路およびDフリップフロップの動作を理解している程度）
実習で使用するFPGAはXilinx社Spartan3ANシリーズ、使用HDLはVerilog-HDL、開発ツールはXilinx社ISE 14.5 WebPACKです。
各自用意する物：
- Windows XP以降のWindows OSが動作しているノートPC
  - Xilinx社奨励環境についてはこちらをご覧ください。
  - Macを使用している方へ：以下の環境での動作は確認されていますが他の環境での動作確認は取れていませんので注意してください。
    - デュアルブートでWindowsインストールした環境
    - 仮想環境VMware Fusionを用いてWindowsをインストールした環境
- 演習時に使用する筆記具とノート

【お願い】事前に開発ツールXilinx ISEをインストールしていただきます。インストール方法はこの資料を参照して下さい。テキストはISE14.5を用いて制作してありますが、ISE14.6とのGUIの違いは少ないのでISE14.6をインストールしていただいても構いません。

プログラム

1日目はデジタル回路の特徴からはじめ、組み合わせ回路について学びます。最後にFPGAに実装して動作を確認します。

2日目は順序回路とFPGAの動作原理について学びます。最後に実習で作成した全ての回路をFPGAに実装して動作を確認します。

1日目 8/27 (火) 10:00-17:00
- 10:00-11:45 フロントエンド部とデジタル回路の特徴
- 11:45-13:00 お昼休み（75分）
- 13:00-14:00 組み合わせ回路入門
- 14:00-14:10 休憩（10分）
- 14:10-15:10 実習 Verilog-HDL記述I
- 15:10-15:20 休憩（10分）
- 15:20-16:00 実習 Xilinx社ISIMを用いた論理シミュレーションI
- 16:00-17:00 実習 Xilinx社ISE14を用いたFPGAへの実装
2日目 8/28 (水) 9:15-17:00
- 9:15-10:00 FPGAを用いた機器開発例:「CPLD/FPGAによる気球工学機器の開発」
- 10:00-11:00 順序回路入門
- 11:00-11:30 FPGAの構造
- 11:30-13:00 お昼休み(90分)
- 13:00-13:30 実習 Verilog-HDL記述II
- 13:30-14:00 実習 Xilinx社ISIMを用いた論理シミュレーションII
- 14:00-14:30 実習 Xilinx社ISE14を用いたFPGAへの実装
- 14:30-14:50 休憩(20分)
- 14:50-16:00 演習
- 16:00-17:00 DCMの実装方法: Coregeneratorの使い方

テキスト

閲覧するためには受講者用ID/パスワード入力が必要です(別途ご連絡いたします)。パスワードの有効期限は受講後約２週間です。ファイルのダウンロードは受講後にできるだけ早くお願いします。また資料の２次配布は禁止させていただきます。

アンケート

受講者の方々は下からアンケートにご協力ください。

アンケート入り口（ID/パスワード入力が必要です）

トレーニングコースは今後も継続する予定です。より良いものにするために是非お願いいたします。

アンケート結果（回答者数12/参加者数15名）

Q1. 講義全体の満足度（4択：不満足 0人、普通 0人、満足 6人、大変満足 6人）
Q2. 説明は分かり易かったですか？（4択：とても分かり難い 0人、分かり難い 2人、分かり易い 7人、とても分かり易い 3人）
Q3. 質問（自由欄）
Q4. 後輩に勧めたいと思いますか？（4択：まったく思わない 0人、思わない 0人、思う 5人、とても思う 7人）
Q5. 興味を持ったこと:（自由欄）

CPUを作ってみたいと思った
FPGAの奥深さ
fpgaの使い方
デジタル回路の設計について
課題のシリアルデータ/パラレルデータの構成方法
最後に紹介していただいたＣＰＵの創り方という書籍。今回教えていただいた内容を活かして、4bitという低レベルでもＣＰＵを作ってみたいと思った。

Q6. 本トレーニングコースに参加した経緯を教えてください（自由欄）

ボスに勧められた or 先生に勧められた (計3名)
自分の参加している計画でPGAを使用しており興味があったことと、教授の薦めも頂いたため
実験でfpgaを使います
実験でFPGAを使用しており、後々自分で中身を書き換える可能性があるため参加しました
大学の研究に必要な知識や技術を学習できるセミナーなどを探していたところ見つけたため

Q7. 本トレーニングコースに対するご意見?ご要望等（自由欄）

課題や演習がとてもためになりました
FPGAを用いたデモンストレーションがあると、より興味が湧くように思いました。
スクリーンも見やすくて部屋もきれいで、終始いい印象を持ってコースを受けさせていただきました。
演習問題等で自分自身で手を動かす時間があり、非常にメリハリのある講義でした。デジタル回路の基礎知識があやふやな自分でも十分についていけるほど説明が丁寧で分かりやすくて非常に助かりました。
とても有意義だった。もう少し深い内容についても知りたい。
非常に有意義で密度の濃い二日間でした。
関東圏でも開催をして欲しいです。

以上