異端開発室

リセット方式の分類と特徴 FPGA設計におけるリセット戦略は、回路の信頼性とタイミング収束に直接影響を与える重要な要素です。一般的に、リセット方式は「同期リセット」と「非同期リセット」の2つに大別されます。 同期リセット (Synchronous Reset): リセット信号のアサートおよびリリースがクロックのエッジに同期して行われます。タイミング解析が容易であり、メタス ...

開発環境と目的 Vivadoの開発フロー（設計入力、シミュレーション、論理合成、配置配線、デバイス書き込み）を習得し、Minisys実験ボードの基本的な操作方法を理解することを目的とします。また、Verilog HDLを用いたテキスト入力による論理回路の記述方法を習得します。 実装する回路 24ビットDIPスイッチの入力をそのまま24ビットLEDへ伝達するパススルー回路 ゲートレ ...

現在の合成プロセスで直面した問題について記録します。 現在の設計には、多数のDesignWare IPが使用されており、浮動小数点除算器、浮動小数点加減算器、浮動小数点乗算器、浮動小数点平方根計算器、浮動小数点比較器など、各32個ずつ含まれています。これらを直接合成すると、各大きな計算ユニットが個別にマッピングされるため、合成全体に非常に長い時間がかかります（ ...

システムの基幹クロックを分周して利用する際、その分周されたクロック信号の特定のタイミング、特に立ち上がりエッジを正確に識別し、それをフラグ信号として利用する必要が生じることがあります。このフラグ信号は、後続のデジタル回路の動作を分周クロックに同期させるために不可欠です。分周比が設計時に既知である場合でも、設計の柔軟性を高め、将来的な分周比の変更 ...

FPGA上でのALUモジュール実装：原理から性能最適化までの深い解説 嵌入式システムや専用計算加速の分野において、**算術論理演算装置（ALU）**は最も基本的かつ重要な構成要素の一つです。CPUの心臓部であるだけでなく、現代のFPGAで効率的なデータ処理を実現する核心エンジンでもあります。エッジAI、リアルタイム制御、通信ベースバンドなど、遅延に敏感なアプリケーショ ...

エッジ検出回路は、デジタルICおよびFPGA設計における基本かつ重要な構成要素であり、同期制御、イベント捕捉、状態遷移トリガなど、多様な用途で不可欠です。本稿では、HDLbits平台上の代表的な3つの課題（edgedetect、edgedetect2、dualedge）を軸に、エッジ検出の論理的根拠、合成可能な実装手法、および実務で直面する課題への対応策を体系的に解説します。 1. 単一エ ...

generate 構文の概要 Verilog における generate 構文は、ハードウェアの記述において反復的な構造や条件付きのインスタンス化を効率的に行うための機能です。この構文を用いることで、同じモジュールを多数並列に配置する場合や、パラメータに応じて回路構成を変更する場合に、コードの冗長性を削減し、保守性を向上させることができます。主に generate_for、generate_if ...

NVMeプロトコルは低遅延という特性によりSSD性能を最大限引き出しますが、従来のCPUベースのキュー管理と割り込み処理ではボトルネックになりがちです。XilinxのNVMe Host Accelerator（NVMeHA）IPコアは、これらの負荷のかかる処理をFPGA側にオフロードすることで、高スループットかつ低遅延なストレージシステムを実現します。本稿では、Nallatech 250S+（Xilinx KU15P搭 ...

論理シフトと算術シフトの8ビットレジスタ module shift_unit_8bit ( input clock, input reset, input [2:0] operation, input [7:0] parallel_input, input serial_data, input shift_direction, output reg [7:0] parallel_output ); reg [7:0] storage_reg; always @(posedge clock or ...

DDS信号発生器の基本構造 DDS（直接デジタル周波数合成）は波形データを生成する技術です。以下に14ビット解像度のコアモジュールを示します。 module dds_generator( input clk, // クロック入力 input rst_n, // リセット input [31:0] freq_ctrl, // 周波数制御 input [1:0] wave_sel, // 波形選択 input [4:0] amp ...