ザイリンクス製FPGA「Artix-7」搭載 Basys3学習ボードでデジタル論理設計の基礎を学ぶ

Digilent社が提供する教育支援プログラム「Digilent Academic Program」では、世界中の電気・電子・ITに取り組む大学生の活動支援のために、Digilent社や技術パートナーが提供する最新の技術製品や学習テキストを提供しています。

昨今、世界的なパンデミック蔓延防止の観点から、工学教育でも従来の対面型教育だけでなくリモート教育の可能性を模索する動きが加速しています。そのような先生方をサポートするため、Digilent Academic Program では、低コストで効果的に 組込みプログラミングが学べるFPGAボード Basys 3と学習テキストを提供しています。簡単に紹介いたします。

Basys 3 ボードは、ザイリンクスの最新の FPGAチップ「Artix-7™」を使った組込みプログラム学習が行える、デジタル回路開発環境ボードです。

FPGAチップは、ロジックセル 33280、内部クロック４５０MHz以上、ブロックRAM １８００Kbit、DSPスライス数90、オンチップADコンバータ 1ブロック。

ボード上にはLEDやスライドスイッチの他、VGA端子、二つのUSBコネクタ(ホストとデバイス)、拡張モジュール用 Pmodコネクタを搭載しています。

Xilinx社の統合設計環境VIVADO Design Suite HLx Editionが無料で使用できるため、組込み設計の入門者から、プロセッサやコントローラーの内部回路の設計まで、さまざまな組込み設計学習を低コストでカバーすることができます。

• ザイリンクス Artix-7 FPGA を搭載: XC7A35T-1CPG236C
• 5200 スライスの 33,280 ロジック セル (各スライスには 4 つの 6 入力 LUT と 8 つのフリップフロップが含まれます)
• 1,800K ビットの高速ブロック RAM
• それぞれに位相ロック ループ (PLL) を備えた 5 つのクロック管理タイル
• 90 DSP スライス
• 450 MHz を超える内部クロック速度
• オンチップ アナログ デジタル コンバーター (XADC)
• FPGAプログラミングおよび通信用のDigilent USB-JTAGポート
• シリアル フラッシュ
• USB-UART ブリッジ
• 12 ビット VGA 出力
• マウス、キーボード、メモリースティック用の USB HID ホスト
• 16 ユーザースイッチ
• 16 個のユーザー LED
• 5 つのユーザー プッシュボタン
• 4 桁の 7 セグメント表示
• 4 つの Pmod ポート: 3 つの標準 12 ピン Pmod ポート、1 つのデュアルパーパス XADC 信号/標準 Pmod ポート

デジタル論理回路の学習テキスト

ボードだけではなく、Digilent社作成 の学習テキストで、デジタル論理回路と論理設計の基礎を学ぶことができます。

• XOR and XNOR - OR (または XOR) および XNOR 機能、ゲート、および制御されたインバーターを教えます。
• Logic Minimization - 真理値表、K マップ、および Minterm SOP 方程式を提示して、デジタル論理回路の入出力関係を視覚化および最小化するための最良のメカニズムを提供します。
• Subtractors - 組み合わせ論理回路のリップル ボロー減算器と加算器について説明します。
• Flip-flops - 2 つの安定状態があり、状態情報の保存に使用できる回路を示します。 フリップフロップは、最も単純で最も有用なエッジ トリガー メモリ デバイスです。
• Verilog HDL Background and History - ハードウェア記述言語の紹介と、それが発明されたときからの簡単な歴史。
• Verilog HDL: The First Example - モジュール、I/O ポート、バス、および割り当てを各機能の例とともに示します。