Web Syllabus(講義概要)

平成31年度

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ハードウェア記述言語とFPGA(HDL and FPGA) 小川 充洋
3年 後期 専門科目選択 1単位
【情電・後期】 19-1-1778-3315

1.
授業の概要(ねらい)・ディプロマポリシーとの関連

近年の FPGA (Field Programmable Gate Array) の発展は著しく、ASICに替わるセミカスタム集積回路として、幅広く採用されています。このことから、ハードウェア記述言語 (HDL: Hardware Description Language) の理解の重要性は増しています。本授業では、FPGAとハードウェア記述言語によってカスタム論理デバイスを実現するための各種技術について、基礎から学びます。
この授業は主に講義形式ですが、第2,4,6回においては、ハードウェア記述言語実装に関するアクティブラーニングを行います。
この科目は、DP4Eに関連します。

2.
授業の到達目標

実際に、自身でセミカスタム論理デバイスを実装することにより、FPGAとハードウェア記述言語を用いた開発の工程を理解できるようになることを目標とします。ハードウェア記述言語としては、Verilog HDL を取り扱います。

3.
成績評価の方法および基準・フィードバック方法

授業中に小テストと、学期末にレポート(1通)を課します。評価の割合は、小テスト30%, レポート70%とします。

4.
教科書・参考書

教材はLMSにて配布します。

参考書としては、以下を推薦しますが、入手は必須ではありません。
1.小林 優 著, FPGAプログラミング大全 Xilinx編, 秀和システム刊, ISBN: 978-4798047539
2.すすたわり 著, 回路図で学べるFPGA入門 回路図は読める人のためのHDLガイド, 秀和システム刊, ISBN: 978-4798045894
3.小林 優 著, FPGA ボードで学ぶ組込みシステム開発入門 Xilinx編, 秀和システム刊, ISBN-: 978-4774156514
4.Simon Monk 著, Programming FPGAs: Getting Started with Verilog (英語), McGraw-Hill Education TAB, ISBN: 978-1259643767 (Kindle版あり),

5.
準備学修の内容・必要な時間

授業後にLMSに「講義の復習キーワード・予習キーワード」が掲示されます。掲示された「復習キーワード」について、授業後に要点をまとめてください(60分)。また、「予習キーワード」について調査して、次回講義までに確認し、何がわからないのかを明らかにしておいてください(30分)。
実習用教材については、リクエストがあれば貸し出しますので、申し出てください。

6.
その他履修上の注意事項

FPGAプログラミングにおいては、電子的な記録を作っていただきますので、各自、バックアップのためのメディアを用意してください。USBメモリやポータブルハードディスクが望ましいです。

7.
授業内容

【第1回】
ガイダンス。授業の進行。FPGA, HDL技術の現状についての解説。
【第2回】
FPGA開発工程演習。実際に、自習用教材FPGAボードと、開発環境の使用法を学びます。
【第3回】
HDL基礎(1)。組み合わせ論理回路の Verilog HDL での記述法について学びます。
【第4回】
組み合わせ論理回路実装演習。組み合わせ論理回路を、FPGAボードに実装します。
【第5回】
HDL基礎(2)。順序回路の Verilog HDL での記述法について学びます。
【第6回】
順序回路実装演習。順序回路を、FPGAボードに実装します。
【第7回】
IPコア (intellectual property core)解説。FPGAの世界では、有用な回路ブロックを共有する仕組みがあり、設計やデバッグを容易にしています。この回路ブロックをIP コアと呼びますが、本授業回では、IPコアについて概説します。
【第8回】
授業のまとめと学期末レポート執筆に関する解説・指導を行います。