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KEK FPGA Seminar '09

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更新情報

  • 2009/08/12 ユーザー登録お願いのメールを送りました
  • 2009/07/31 受講者へセミナー受講前の準備についてのメールを送りました
  • 2009/07/02 募集終了
  • 2009/06/10 募集開始
  • 2009/06/01 予告ホームページ公開

受講者へのお知らせ

ユーザー登録および旅費の確認をお願いします。（2009年8月12日）
メールで送付した資料を見ながら受講前にツールのインストールをお願いします。（2009年7月31日)

 

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。

 

概要

初心者を対象にしたFPGAセミナー実習セミナーです。新たに基板設計コースを設け部品実装（半田付け）も体験できるようになりました。

  • 対象者：学部および大学院修士課程学生
  • 受講条件：7月下旬に開催予定の加速器科学高度化エレクトロニクスセミナー受講者、本セミナーと同時に申し込んでください
  • 募集人数：20人（先着順）
  • 予備知識：AND, OR, D-フリップ・フロップの動作を理解している事
  • 日程：2009年8月31日（月）～9月4日（金）、毎日10:00-16:00
  • 場所：高エネルギー加速器研究機構(KEK)、先端計測開発棟または先端計測実験棟
  • 各自用意する物：ノートPC Windows XP/Vista
  • 旅費：支給予定（学部学生には規定により支給出来ません）
  • 主催：KEK IPNS エレクトロニクスシステムグループ
  • 講師：池野(KEK)、仲吉(KEK)、内田(KEK)
  • 申し込み方法：ここから申請してください
本セミナーは「加速器科学総合支援事業」後援、「KEK測定器開発室」協賛で開催されます。

 

実習方針

FPGA開発を始めようとすると何をして良いか分からないと感じている人が多いのではないでしょうか。そのように感じる理由の一つとして、手に入りやすい情報が細分化された技術者向けの専門的セミナーや書籍だからでないでしょうか。この様な状況ではFPGA設計を始めるためには書店に並んでいるデジタル回路入門書を読めばよいのか、それとも何冊も読まなければいけないのか、そんな事さえ分からなくなってしまっても頷けます。しかし、FPGA開発を行う為に最低限知っていなければいけない知識は多くありません。そこで、この様な問題を少しでも軽減しFPGAを実験に取り入れることが出来るよう本セミナーを企画しました。

目的

セミナー受講後に楽しく独学できる基礎を習得する

 

受講前に復習して欲しい事

限られた時間内に効率よく習得してもらう為に以下の内容を復習してからセミナーに参加してください。

  • 2進数と16進数
  • ANDゲート、ORゲート、NOTゲート、Dフリップ・フロップの動作

 

内容

1日目(8/31)：デジタル回路入門

デジタル回路設計の基礎を講義と演習の繰り返しにより学びます。
全てのデジタル回路、装置は基本的に4つの構成要素（ANDゲート、ORゲート、NOTゲート、Dフリップ・フロップ（記憶素子））で構成されています。このページを処理して表示しているPC、携帯電話の処理回路も同じです。しかし、ANDゲート、ORゲート、NOTゲート、Dフリップ・フロップの動きを学んだだけでは設計できるようにはなりません。そこで、単純な機能を設計する事でデジタル回路の動きに慣れてもらいたいと考えています。幾つかの回路を設計してもらい、その回路を3日目にFPGAに実装して実際に動かします。（講師：内田）

 

2日目(9/1)：基板製作入門

基板設計の講義と実装演習（半田付け）を通し基板製作技術を学びます。
実習で使用する基板の解説と半田付けを行います。基板製作技術は見落とされがちですが基板が無ければFPGAを動かす事もできません。また、半田付けが出来なければ実験中に部品を交換して定数調整もできません。この実習で実践で使える技術が習得できます。（講師：池野）

 

3日目(9/2)：FPGA体験

設計した回路をFPGAに実装する事でFPGA開発を経験します。
一日目に設計した回路をVerilog-HDL(ハードウエア記述言語)を使用してFPGAに実装します。FPGAに実装する為には回路設計の知識とは別にツールの使い方などの実装方法を習得する必要があります。設計から実装および動作確認で一連のFPGA開発方法を習得できます。（講師：内田）

 

4日目(9/3)：回路設計

前日までに学んだ知識を元に課題を設計します。
KEKで用意するFPGAボードに各自好きな課題を選び実装してもらいます。ボードにはKEKで開発されたSiTCPと呼ばれるネットワーク処理回路が搭載されており、各自設計した回路をSiTCPに接続する事でPCからネットワーク経由でデータを取得できるようになります。講師が用意した課題内容を超える課題に挑戦しても構いません。課題を説明した後は講師が一人ずつ質問を聞き回答しながら各自設計を進める方法で進めます。（講師：内田）

 

5日目(9/4)：動作確認

前日設計した回路を実際に動作させ設計したとおりに動作しているのか確認します。通常デバックと呼ばれる作業でです。
実習ボードはネットワークで操作する事ができるので各自設計した回路が設計どうりに動作しているのかを実際にPCからデータ読み込んで試します。読み出すソフトウエアはKEKで準備します。動作しない場合はどこが悪いのか考え、問題箇所を直しながら動かしてもらいます。実際に回路を開発する場合に躓きやすいのがデバックです、この講義で少しでもコツをつかんでもらえたらと思っています（講師：仲吉、内田）