FPGA & VHDLコース: ドット・マトリックスLEDコントローラをゼロから構築

過去6ヶ月間開発してきたVHDLとFPGAのコースが完成に近づいています。現在はベータ版で、今秋に正式リリース予定です。

対象読者

このプログラムは、他のプログラミング言語を知っているがVHDLとFPGAは初めてという開発者向けに設計されています。初心者から中級者レベルを、高度なVHDL構造の習得まで導きます。

FPGA開発を任されたプロフェッショナル・ソフトウェア・エンジニア、ハードウェア設計を探求する学生やフリーランサー、FPGAエンジニアへのキャリア・シフトを検討している方に最適です。

基本的なプログラミング・スキルがあれば、私たちのハンズオン・アプローチから恩恵を受けられます。FPGAエンジニアとして私が行うすべてのステップを通じて、実際の物理製品をゼロから構築します。

シミュレーションのみでコースを完了することも可能です。ハードウェアやFPGAボードは必須ではありません。ただし、自分の設計をプロトタイピングするために必要なすべての詳細も提供しています。

このコースはLattice iCEstick FPGA評価キットを使用します。25ドルのボードには、1280ロジック・エレメントと64KBのブロックRAMを備えたiCE40-HX1K FPGAが搭載され、このアプリケーションには十分な容量です。iCEstickはブレッドボードに直接挿せ、プロトタイピングに使用します。

最終製品はドット・マトリックスLEDディスプレイ・コントローラです。ドット・マトリックスLEDは大型屋外看板や情報ディスプレイで一般的で、歴史的にはデジタル時計や自動販売機にも使用されてきました。

FPGAは64個のLEDを持つ8×8ドット・マトリックスLEDディスプレイを駆動します。ブロックRAMに各ASCII文字のピクセル・データを格納します。

ボード上のUSBコネクタ経由でテキストをFPGAに送信します。シリアル・ターミナルでタイプするとテキストがディスプレイに表示され、授業で設計するUARTトランシーバーを使ってFPGAが文字をエコー・バックします。

必要なコンポーネント、消耗品、ツールについては部品表(BOM)を参照してください。

コース構成

カリキュラムは17セクション、計120本のビデオ講義で構成され、各講義は平均10分です。複雑なトピックは複数の簡潔なレッスンに分割され、消化しやすくなっています。各セクションはVHDLモジュール、テストベンチ、またはコアFPGA概念に焦点を当て、徹底した説明と省略なしで構成されています。

最初のGetting Startedセクションではソフトウェア・インストールと環境設定をカバー。次のセクションではLattice iCEstickボード、ドット・マトリックス・ディスプレイのアナログ回路図、サポート回路を紹介します。

すべてのコーディング・セッションにはライブ解説が付いており、VHDL経験が浅くても進行を追跡できます。他のプログラミング言語から馴染みのある概念にコードをマッピングします。

Visual Studio CodeとVHDLプラグインを使用します。VSCodeは広く採用されている無料エディターで、プラグインのスニペットが学習を損なうことなく反復コーディングを高速化します。

各モジュール後、VHDLコードを合成し、結果の回路図をレビューします。これらの最終講義では、コードからデジタル・ロジックへの変換を解釈する方法を学びます。

コースは健全なVHDL設計プラクティスを重視します。階層のあらゆるレベルでテストベンチを作成することで、多くのホビースト・プロジェクトを悩ませる試行錯誤の落とし穴を回避します。カリキュラムはプロフェッショナルな自己チェック型テストベンチをカバーします。

業界標準のVHDLシミュレーターであるModelSim PE Student Editionは学生向けに無料で、コース全体で使用します。Synplify ProやLattice iCEcube2など、その他すべてのソフトウェアも教育用として無料で利用可能です。

ブレッドボード上で物理プロトタイプを組み立て、FPGAをプログラミングして締めくくります。「真実の瞬間」は、ボードをUSBでPCに接続し、ターミナルでタイプして、文字がドット・マトリックス・ディスプレイに点灯するのを見るときです。

厳格な検証により、反応しないチップというDIY FPGA作業でよくある問題よりも、トラブルシューティングがはるかに簡単になります。

習得内容

このコースでは、FPGAプロジェクトにプロフェッショナルな厳密さで取り組むスキルを身につけ、あらゆるVHDL課題に自信を持って挑めるようになります。

主な学習成果:

高度なVHDL機能

• パッケージ、レコード、サブプログラム
• 保護型(VHDLクラス)
• アクセス型(VHDLポインタ)
• ジェネリック
• 'last_eventや'stableなどの信号属性
• 階層信号参照などのVHDL-2008機能

高度なテストベンチ戦略

• 検証コンポーネント・アーキテクチャ
• バス・ファンクショナル・モデリング
• 自己チェック型テストベンチ
• インタラクティブなTCL駆動テストベンチ

FPGA設計ツール

• ModelSim VHDLシミュレーション
• Synplify Pro合成
• Lattice iCEcube2設計フロー
• ピン割り当てとクロック制約
• 合成、配置、配線プロセス

もっと知りたいですか?

2019年9月21日更新: コースは現在完了しています。

カリキュラムを見るにはここをクリック

開講:

未定。