FPGA Insights バックナンバー

産業用オートメーションや自動車、医療、発電などで用いられる機器やシステムでは、高い水準の安全性が求められている。このため、国際的なレベルで機能安全規格が策定されている。関連するメーカーはその規格に適合した装置やシステムを開発し、認証機関よりその認定を受けなければならない。その分、従来よりも開発工数は煩雑となり、完成までの時間もかかる。FPGAベンダーが提供している「機能安全データ・パッケージ」を用いると、FPGA設計に関連した承認作業を大幅に簡素化することができる。

設計者は、機器やシステムの開発にあたって、より高い安全性を達成できるよう十分に配慮しなければならない。しかし、全ての機器やシステムにおいて、完全に安全な状態を作り出すことはかなり難しい。そこで、許容できるリスクの基準を決め、それに基づいた安全性を達成しようというのが「機能安全」の考え方である。産業オートメーションや自動車などの分野で、開発の期間やコストを抑えつつ「機能安全」規格に対応していくことが強く求められている。

「製品の価値を高めるために、より多くの時間を付加機能の開発に費やしたい」――多くのシステム設計者は常にこうした思いで開発に取り組んでいるに違いない。そのためには、旧来の設計工程を見直し、開発の効率を今まで以上に高めていく工夫をしていかなければならない。その有効な方法の1つが開発キットを活用することである。

システム開発者は、目標とするシステムの性能や消費電力を実現しながら、開発コストをより低く抑えるため、回路設計について試行錯誤を繰り返している。特に、システムが複雑化し、用いる技術が高度化してくると、それを実現するための設計手法は多様化し、その難易度は一気に高くなる。さらに、ビジネスの観点から見ると、開発の期間短縮とコストダウンに対する技術者へのプレッシャーは強まる一方である。
こうした課題に対して、最先端FPGAを有効に使いこなすこと、そのためにデバイスメーカーなどが準備している開発キットを活用することは、直面する問題を解決する方法の1つといえよう。

全世界の電力消費量は2007年の1万6500TWh（テラワット時）に対して、2030年には2万9000TWhと実に76％も増加する予測となっている。しかも、現在は電力の64％を産業用モーターが消費しているといわれている。こうした中で、駆動回路を工夫すればモーターのエネルギー消費を最大40％節約できる可能性がある。そこで注目を集めているのが、高速な制御ループを実現し、モーターの電力消費を低減しようという取り組みだ。モーターの効率改善は、エネルギーを節約する最大テーマの1つといえよう。

ビデオ信号処理技術はさまざまな用途で応用されている。テレビ会議システムや放送機器、監視カメラなどにとどまらず、軍関係の機器にも使われている。また、われわれが日常的に使うATM装置やプリンタの操作パネルなどにも最新のビデオ信号処理技術は欠かせない。

PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）インタフェースは、システムの性能や機能を向上させ、柔軟性/拡張性に優れていることから、さまざまな電子機器で採用されている。FPGAベンダーはPCIeインタフェースをハードIPで実装した製品群と使いやすい開発ツールを充実させることで、PCIeベースのFPGA設計を支援する。

最新のFPGAやASICは、システム・レベルの機能をワンチップに集積できるようになり、回路設計者にさまざまな可能性を提供している。半面、設計者はこれまで以上に生産性の向上が求められるなど、新たな課題に直面している。こうした中で開発ツールの機能が大きな進化を遂げている。

電子回路設計において、CPLD（Complex PLD）の用途が拡大している。ASICなどを用いるのに比べて設計期間を短縮でき、製品の市場投入を迅速に行うことができるからだ。仕様の変更などに対する柔軟性にも優れている。CPLDの特徴をまとめた前編に続き、後編ではCPLDを活用したPWM（パルス幅変調）制御など、産業用途の事例を中心に解説する。

システム設計において、必要な全ての回路をSoCやASICに集積できるとは限らない。このようなときに有用な半導体チップがCPLD（Complex PLD）である。CPLDは低価格化、低消費電力化、高性能化がさらに進んだことで、活用できる範囲も広がった。本稿では、最新のCPLDを中心に、その特徴や産業分野における主な用途について述べる。

FPGA製品が究極のデバイスに近づきつつある。最新のFPGAでは、システム全体の動作を停止させることなく、チップ内の回路ブロックの一部をダイナミックに再構成することができる。本稿では、その一例としてアルテラの28nm FPGAでサポートされている「パーシャル・リコンフィギュレーション」機能と、その設計方法などについて解説する。

FPGAの主要ベンダーは、回路設計の大規模化に向けて、新しいチップの開発と同時に、システム統合を高い生産性で行うことができる次世代開発ツールの開発にも力を入れている。さらに、組み込みシステム用途ではハードウェア設計に加えて、内蔵するプロセッサ用のプログラム開発を効率よく行うためのツール提供が必須となる。

FPGAは、組み込みシステムの設計／開発に深い関わりを持つようになった。2011年11月に横浜で開催された「Embedded Technology 2011」（ET2011）では、最新のFPGA製品でサポートされている高速シリアル通信技術や並列処理技術、SoC技術、ハードウェア／ソフトウェア開発環境などが来場者の関心を集めた。本稿では、アルテラ・ブースに展示されたFPGAの注目技術について取り上げる。

システム・レベルの機能をワンチップに集積する手法として、FPGAの活用が注目されている。とくに、高性能プロセッサを内蔵したSoC FPGAが登場したこともあり、その動きに弾みを付ける。こうしたSoC FPGAを有効活用するには、ハードウェアの開発環境と並んで、ソフトウェア開発を容易にするツールのサポートが重要となる。本稿ではソフトウェアの開発効率を高めることができる「仮想プロトタイピング環境」など、最新のソフトウェア開発環境について紹介する。

「次世代システムの回路設計にFPGAを導入したいが、適切なコストでもっと性能の高いプロセッサを採用したい」――こうした設計者のニーズに応えるFPGA製品をアルテラが発表した。このFPGAは、デュアルコア・プロセッサ「ARM Cortex-A9 MPCore」をハードウェアIPとして実装しており、より高機能なSoCを実現することができる。本稿では、最新SoC FPGAの概要について解説する。

FPGAの応用分野と需要が拡大していることは、これまでも述べてきた。それは、さまざまなシステムの要件に最適な「性能/機能」や「消費電力」、「コスト」を実現できるチップや「開発環境」を、FPGAユーザーが比較的容易に手に入れることができるようになってきたからではないだろうか。本稿では最新の28nmFPGAに採用されている「消費電力の低減技術」について解説する。

FPGAの応用分野と需要が拡大していることは、これまでも本コーナーで述べてきた。それは、FPGAユーザーがさまざまなシステムの要件に最適な「性能/機能」や「消費電力」、「コスト」を実現できるチップや「開発環境」を、比較的容易に手に入れることができるようになってきたからではないだろうか。本稿では最新の28nmFPGA製品と、FPGAの高速シリアル伝送設計を効率よく行うための「トランシーバ・ツール・キット」について解説する。

浮動小数点DSPの用途が拡大している中で、ハードウェア浮動小数点DSPのプラットフォームとしてFPGAを活用する方法が注目を集めている。それを効率よく具現化するために、FPGA自体の技術面での進化とともに、浮動小数点DSPアルゴリズムの実装を容易にするモデルベース設計への対応、などが進んでいる。浮動小数点DSPの概要やその課題などを説明した前編に続き、後編では浮動小数点DSPアルゴリズムをFPGAに実装するための手法の1つとして、数値計算ソフトウェア「MATLAB/Simulink」とDSP設計ツール「DSP Builder」を用いた設計フローや、その効果などについて概要を紹介する。

浮動小数点を取り扱うDSP（Digital Signal Processing：デジタル信号処理）アプリケーションにも、FPGAを積極的に活用できるようになった。設計ツールとライブラリの整備が進み、FPGAのハードウェアリソースを効率的に使えるようになったためである。本稿ではFPGAによるDSPソリューションとして、浮動小数点に焦点を当て、浮動小数点DSPの概要やその課題などを説明する。

「18ビット精度モード」か「高精度モード」を選べるアルテラFPGAのDSPブロック 　FPGAやDSPの既成概念を覆す「可変精度DSPブロック」がいま注目を浴びている。アルテラの28nm FPGAに内蔵されたこの革新的なブロックは、高精度信号処理向けのネイティブサポートと、FIRフィルタ、FFTなどの共通のDSP構造向けに最も効率的な実装の組み合わせを提供する。本稿では、ターゲット機器およびDSPアルゴリズムごとに乗算器の精度を変えられ、FPGAリソースを効率的に使える可変精度DSPブロックのメリットを探る。

　FPGAの主なベンダーは、回路設計の大規模化に向けて、新しいチップの開発と同時に、システム統合を行う際の生産性を高める次世代開発ツールの開発にも力を入れている。後編では、アルテラの「Quartus® II 」で利用できるシステム・レベルの統合ツール「Qsys」を例に、複雑なFPGA設計を克服するために有効となる開発ツールの機能について解説する。

　システム・レベルの回路を、1つのチップに集積する動きはとどまることを知らない。それはスマートフォンに代表されるように、小型・軽量、低消費電力で高機能な機器を実現するために必須となるからだ。いまや複数のプロセッサコアや大容量メモリをはじめ、周辺のデジタル回路やさまざまなインタフェース回路をワンチップに集積することができる。このようなシステム統合を効率よく実現するのが最新の開発ツールである。前編では、システム統合の開発ツールが重要となる背景として、FPGAにおける設計規模の増大と、それに伴う設計生産性の改善のための対応について概略を述べる。

　「プログラム可能な論理回路デバイス」というと、FPGAを思い浮かべる読者が多いかもしれないが、他にもCPLD（Complex PLD）があることをご存じだろうか？　CPLDを理解してもらうために、前編ではその特徴やCPLDで実現できる機能の概要などについて紹介した。後編では、CPLDの代表的な用途について、より詳しく解説する。

　「プログラム可能な論理回路デバイス」というと、FPGAを思い浮かべる読者が多いかもしれないが、他にもCPLD（Complex PLD）があることをご存じだろうか？　CPLDもプログラマブル・ロジック・デバイス（PLD）の一種で、シリコンへの回路実装まで半導体メーカーが行うASICやASSPとは違い、技術者の手元で回路設計データを実装したり、修正したりすることが可能なデバイスである。設計途中での仕様変更や新しい規格にも柔軟に対応できること、また消費電力とコスト低減が進んだことで、最近ではデジタルカメラやスマートフォンにも採用されるようになっている。

　産業機器は、5年以上の長いライフサイクルを要求される製品が多い。こうした中でも、機能や性能面で技術的進化を続けており、定期的に機能の変更や強化が必要となる。機器に搭載される半導体チップもこうした技術革新に対して、柔軟に適応することが求められている。産業機器はもともと、民生電子機器などに比べて1製品当たりの出荷量が少なく、顧客ごとにカスタマイズの要求が多い用途である。このために、設計の柔軟性や機能の拡張性に優れたFPGAの採用事例は増加している。

　FPGAの用途は、さまざまな電子機器に広がっている。その1つが民生電子機器であり、具体例として、大画面液晶パネルを使った高精細テレビやDVDレコーダー、プロジェクタなどを挙げることができる。また、電子ブックなどのモバイル端末にもFPGAやCPLDの採用が始まっている。本稿（前編）では主に液晶テレビなど映像機器におけるFPGAの設計事例を取り上げ、FPGAを使う有用性などについて解説する。

　SoCに対するシステム設計者のニーズはさまざまである。また、最先端プロセスを用いたSoC設計では、前編で述べてきたように、いくつかの課題を抱えている。FPGAベースのSoC設計を提案するFPGAベンダーでは、こうしたシステム設計者のニーズに対応する製品や開発ツールを用意している。本稿（後編）では、その一例としてアルテラが提供しているSoC FPGAソリューションについて解説する。

　SoC設計が大きな転換点を迎えつつある。製造プロセスの微細化が進んだことによって、SoCは性能や機能の向上が期待できる半面、従来のASIC手法ではその開発コストが膨大となり、多くのSoC開発が経済的に破綻をきたすようになってきた。そこで注目を集めているのがFPGAベースのSoC設計である。システム設計者にとっては、用途に最適なSoC開発を行うための選択肢が広がることとなる。本稿では、その中でも最先端プロセス技術を用いたSoC設計に着目し、最新FPGAの方向性や開発ツールの現状などについて解説する。

　組み込みシステムの開発現場では、消費電力やコストを抑えつつ、性能や機能の向上を実現するための努力が続けられている。その解決手法の１つとして、プロセッサのマルチコア化や専用ハードウエアによるデータの並列処理といった技術を採用する動きが本格化している。本稿では、その一例として、多様なニーズに応えつつ、高性能/低消費電力の両立を可能とする最新のFPGAソリューションについて解説する。

　コンピュータやネットワークサーバー製品では、消費電力を抑えつつ、性能の向上を実現するために、プロセッサのマルチコア手法や専用ハードウエアによるデータの並列処理化が一般的に用いられている。組み込みシステムにおいても同様な傾向にある。本稿では、組み込み開発の最前線で起きている設計ニーズの変化について触れる。そして、その開発要件を満たすために有効な手段となるFPGAの機能などについて解説する。

米Altera社は1月25日、28nmプロセス技術を用いたFPGA製品のポートフォリオを発表した。今回、ローエンド製品の「Cyclone V 」とミドルレンジ製品の「Arria V 」を新たに加え、ハイエンドからローエンドFPGAおよびASICまで、一気に28nm製品群を用意していく。これにより、FPGAユーザーは「性能/機能」や「消費電力」、「コスト」など、さまざまなシステムの要件に最適なFPGAを選択することが可能となる（写真1）。

本連載では、USB3.0インタフェースを比較的容易に、短期間で実現できる手法の1つとして、アルテラの低コストFPGA「Cyclone III」を用いたUSB3.0ソリューションについて分かりやすく紹介してきた。ステップ4では、そのソリューションの核となるアルティマ製の「Cyclone III USB3.0 Board」と、市販されているホストボードおよびマザーボードを使って接続確認を行うとともに、その実例に基づいて接続不具合が生じた際の検証項目や原因解明の手法などについて解説する。

パソコン本体と周辺機器やUSBメモリなどを接続するための次世代インタフェースとして、最大5Gビット/秒のデータ転送速度を実現する「USB3.0」が注目を集めている。本連載では低コストFPGAを使うことで、USB3.0インタフェースを低リスクで、容易に実現することができるソリューションについて紹介してきた。本稿では、USB3.0インタフェースの開発/検証に用いたアルティマ製ボード「Cyclone III USB3.0 Board」のベンチマーク測定の結果について解説する。

FPGAを有効に活用してもらうための事例の一つとして、本連載では低コストFPGAを使ったUSB3.0ソリューションを紹介している。前回のステップ1ではUSB3.0の概要を取り上げた。本稿では、ステップ2として、低コストFPGAとUSB3.0対応のPHYチップを実装したUSB3.0インタフェースの基板設計におけるガイドラインをわかりやすく解説する。

低コストFPGAの登場により、さまざまな用途でFPGAの採用が広がっている。本連載では、FPGAを有効活用してもらうために低コストFPGAに注目し、基本的な「設計開発フロー」や「DDR2 SDRAMの実装手法」を解説してきた。その上で、「産業用イーサネット」への応用や「産業機器におけるTCO」といったテーマについても取り挙げてきた。今回より、低コストFPGAを使い、低リスクで容易に実現することができるUSB3.0インタフェース・ソリューションについて、4つのステップに分けてわかりやすく解説する。

産業機器業界では、産業用イーサネットの普及や機能安全規格への対応など、大きな市場の変化がある。こうしたトレンドに対応しつつ、企業の収益性をさらに高めていく手法の1つとして、TCO（Total Cost of Ownership：設計資産保有の総コスト）を考慮した製品開発が注目を集めている。前編に続き、本稿ではTCOの削減に向けたFPGAの応用事例などについて解説する。

産業機器業界では、産業用イーサネットの普及や機能安全規格への対応など、大きな市場の変化がある。こうしたトレンドに対応しつつ、企業の収益性をさらに高めていく手法の1つとして、TCO（Total Cost of Ownership：設計資産保有の総コスト）を考慮した製品開発が注目を集めている。今回より、産業機器におけるTCOの重要性や、TCOの削減に向けたFPGAの応用事例などを前編と後編の2回に分けて解説する。

工場などの生産現場においても、「イーサネット」や「ワイヤレス通信」によるネットワークの構築が進んでいる。本稿では、産業用途向けワイヤレス通信規格である「WirelessHART」または 「SP100.11a」に対応した、柔軟性の高い通信インタフェース機能を工場内ネットワーク機器に実装するための手法として、FPGAを応用した例について紹介している。前編では産業用イーサネットと産業用向けワイヤレス通信規格の概要や、ゲートウェイの主要回路ブロックと設計時の課題などについて述べた。後編では産業用ワイヤレスセンサーネットワーク向けのFPGA設計フローなどについて解説する。

本連載では、FPGAを有効に利用してもらうために、基本的な「設計開発フロー」や「DDR2 SDRAMの実装からデバッグ手法」について、わかりやすく解説してきた。今回より、産業用ワイヤレスネットワークの構築に有効なFPGAの応用事例を紹介する。本稿では、産業用途向けワイヤレス通信規格である「WirelessHART」または 「SP100.11a」に対応した、柔軟性の高い通信インタフェース機能を工場内ネットワーク機器に実装するためにFPGAを応用した例について、前編と後編の2回に分けて解説する。

「FPGA のデバッグ手法」について、前回の「ステップ3」と今回の「ステップ4」の2回に分けて紹介している。ステップ3ではFPGA内部のロジックのデバッグ手法を取り上げた。ステップ4ではその続編として、外部インタフェースのタイミング検証に有効なデバッグ手法をわかりやすく解説する。この2つの機能を組み合わせてFPGAのデバッグを行うことで、設計した回路に不具合が生じた場合でも、原因の切り分けが比較的容易に、かつ迅速に行え、デバッグの作業効率を改善することができる。

本連載「DDR2 の実装からデバッグ手法」では、「ボードを使った回路設計」の一例として、FPGAを使った「DDR2 SDRAMインタフェース回路の設計」をテーマとして取り上げ、4回に分けて解説している。FPGAの開発ソフトウエアでサポートされている機能を使い、比較的簡単にデバッグが行える手法について、わかりやすく解説する。

本連載「DDR2 の実装からデバッグ手法」では、「ボードを使った回路設計」の一例として、FPGAを使った「DDR2 SDRAMインタフェース回路の設計」をテーマに取り上げて解説している。前回のステップ1では「トポロジーの検討」および「伝送シミュレーション」について述べた。今回のステップ2では、IPコアを使ったDDR2 SDRAMインタフェース回路の設計と、そのシミュレーションについてわかりやすく解説する。最新のFPGA設計ツールとIPコアを活用することで、FPGAの設計が比較的容易であることを実感していただきたい。

FPGAの設計開発フローの中で、「これさえ知っていればFPGAの設計ができる」という４つの基本ステップをこれまで、4回にわたって取り上げ、一歩ずつ解説してきた。今回からは、FPGAなどのICチップが実装されたプリント基板を用い、より実践的な「ボードを使った回路設計」についてわかりやすく解説する。その具体的な事例として「DDR2 SDRAMインタフェース」を設計してみる。最新のFPGA設計ツールとIPコアを活用することで、FPGAの設計が比較的容易であることを実感していただきたい。

FPGAは、さまざまな電子機器の設計において「開発期間の短縮」や「コストダウン」といった、機器設計者が抱える悩みを解決できるデバイスの１つとして、注目を集めている。本連載では、「これから本格的にFPGAを使いこなしたい」という設計者向けに『これさえ知っていればFPGAの設計ができる』という4つの基本ステップを4回にわたって解説している。これまでステップ1で「デザイン（論理回路）設計」について、ステップ2で「制約設定」について、ステップ3では「コンパイル」について、それぞれ述べてきた。今回は最後のステップとなる『プログラミング』についてわかりやすく解説する。

FPGAは、さまざまな電子機器の設計において「開発期間の短縮」や「コストダウン」といった、機器設計者が抱える悩みを解決できるデバイスの１つとして、注目を集めている。本連載では、「これから本格的にFPGAを使いこなしたい」という設計者向けに『これさえ知っていればFPGAの設計ができる』という4つの基本ステップを4回にわたって解説している。 これまでステップ1で「デザイン（論理回路）設計」について、ステップ2で「制約設定」についてそれぞれわかりやすく述べてきた。今回はステップ3となる『コンパイル』について解説する。

「開発期間の短縮」や「コストダウン」といった、機器設計者が抱える悩みを解決できる手段の１つとして、FPGAの採用が拡大している。これまでFPGAになじみの薄かった設計者にとっても、さまざまな電子機器の設計にFPGAを使いこなしてみる好機が訪れている。本稿では『これさえ知っていればFPGAの設計ができる』という4つの基本ステップを4回にわたって解説する。今回はステップ2となる『制約設定』についてわかりやすく解説する。

FPGAの用途が民生電子機器や産業機器などにも拡大している。「開発期間の短縮」や「コストダウン」といった、機器設計者が抱える悩みを解決できる手段の１つとして、FPGAの認知度が高まってきたからだ。合わせて、開発ツールも高機能/高性能化しつつ、GUIの採用などで操作性が格段に進化していることもその理由として挙げることができよう。これまでFPGAになじみの薄かった設計者にとっても、さまざまな電子機器の設計にFPGAを使いこなしてみる好機である。まずは『これさえ知っていればFPGAの設計ができる』という4つの基本ステップを4回にわたって解説する。

主なFPGAメーカーは、新たな成長領域に向けた製品の拡充に取り組んでいる。その背景と主要製品の特徴などについては前編で述べた。後編では、民生電子機器や産業機器、放送機器などの製品開発にかかわるコスト低減や新技術への移行にも柔軟に対応できるFPGAについて、アルテラの最新製品「Cyclone IV GX」シリーズを取り上げ、内蔵された高速シリアルインターフェースを活用した設計事例などを紹介する。

電子機器が市場で成功を収めるには、消費者が求める機能や性能を実現しつつ、適正な価格でタイムリーに製品化することが重要である。しかし、変わりやすい消費者のニーズを長期的に予測することは難しい。一方で、機器設計者には開発期間の短縮や製品コストの低減といったプレッシャーが強くなる。しかも、機器のパフォーマンスを高める新しいインターフェース技術や画像処理技術への迅速な対応も行わなければならない。最新のFPGAは設計者が直面するこうした課題に応えるための柔軟性を持ち合わせている。

今日、多くの産業機器のモーション/モータードライブコントロールの用途において、モーター制御の効率を改善することは重要な要件である。産業システムとその用途はますます複雑になり、市場競争に勝つために設計者がサポートしなくてはならない機能やオプションは確実に増えてきている。本稿前編では、モーター制御の基本などについて述べた。後編では設計者がFPGA技術とモーター制御用IP（Intellectual Property）を適用して、次世代のモーター制御システムを設計した場合の利点などについて解説する。

今日、多くの産業機器のモーション/モータードライブコントロールの用途において、モーター制御の効率を改善することは重要な要件である。産業システムとその用途はますます複雑になり、市場競争に勝つために設計者がサポートしなくてはならない機能やオプションは確実に増えてきている。本稿では、モーター制御の基本や、設計者がFPGA技術とモーター制御用IP（Intellectual Property）を適用して、次世代のモーター制御システムを設計する利点などについて、前編と後編の2回に分けて述べる。

各家庭がエネルギー消費に対する意識を高め、効果的に節電してもらうという目標を実現するのは難しい。これを実現するために、家電製品、家庭用制御機器、家庭内ディスプレイのメーカーに対し信頼性の高い「節電ソリューション」を迅速に提供するには、プラットフォームが必要である。モニタリングと制御の要求に応えるためには、各家電製品をHAN（Home Area Network）で接続する必要がある。このようなネットワークがあれば、電力会社はスマートメーターを介して、各家庭と直接通信し、エネルギーの使用量を遠隔制御したりモニタリングしたりすることができる。つまり、このシンプルな「省エネルギー対応」プラットフォームにより、すべての人々に対して環境に配慮したよりよい生活がもたらされることになる。前編ではプラットフォームを支える技術について紹介したが、後編ではプラットフォームを活用する利点などについて述べる。

各家庭がエネルギー消費に対する意識を高め、効果的に節電してもらうという目標を実現するのは難しい。これを実現するために、家電製品、家庭用制御機器、家庭内ディスプレイのメーカーに対し信頼性の高い「節電ソリューション」を迅速に提供するには、プラットフォームが必要である。モニタリングと制御の要求に応えるためには、各家電製品をHAN（Home Area Network）で接続する必要がある。このようなネットワークがあれば、電力会社はスマートメーターを介して、各家庭と直接通信し、エネルギーの使用量を遠隔制御したりモニタリングしたりすることができる。つまり、このシンプルな「省エネルギー対応」プラットフォームにより、すべての人々に対して環境に配慮したよりよい生活がもたらされることになる。本稿では省エネルギー対応住宅を実現する中核技術と、そこでFPGAが果たす役割などについて前編と後編の2回に分けて紹介する。

FPGAを用いてDSPベースのシステムを構築するのは容易ではない。設計、統合、検証、機能要件の変更、製造への移行時において、開発計画に予期せぬ遅れが生じることもある。現在では、製品開発サイクルを簡素化し、製品ライフサイクルの中で生じる多くの一般的なボトルネックをなくすためのFPGA開発ツールが存在する。後編では日本アルテラが提供するFPGA設計ツールを用いて、マルチチャンネル設計などの事例を紹介する。

FPGAを用いてDSPベースのシステムを構築するのは容易ではない。設計、統合、検証、機能要件の変更、製造への移行時において、開発計画に予期せぬ遅れが生じることもある。現在では、製品開発サイクルを簡素化し、製品ライフサイクルの中で生じる多くの一般的なボトルネックをなくすためのFPGA開発ツールが存在する。本稿では日本アルテラが提供するFPGA設計ツールを用いて、DSP機能を実装するための設計/検証手法などを前編、後編の2回に分けて紹介する。

前編ではデジタル信号処理プラットフォームとして使用することができるDSPとFPGAについて、チップ選択時にシステム設計者が検討すべき項目などを述べてきた。それを踏まえて後編では、具体的な応用事例を交えて、デジタル信号処理におけるDSPとFPGAの正しい選び方などについて解説する。

DSPとFPGAはどちらもデジタル信号処理プラットフォームに使用することができる。しかし、どちらのチップにも利点と欠点はある。使用するチップはFPGAかDSPか、それとも両者を組み合わせて使用するのかを決める際には、チップのコストや性能、消費電力、設計チームの経験、IPコアが利用可能かどうか、そして特定用途向けの機能がサポートされているかなど、検討すべき設計ガイドラインは多数存在する。 本稿では、前編と後編の2回に分け、最適なチップの選び方について、事例を交えながら解説する。