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FPGA を学び始めると、レースコンディション（Race Condition） という概念に直面します。しかし、初心者にとっては「結局、何をどうすればいいの？」という疑問が残ることが多いでしょう。本記事では、レースコンディションの本質と、実践的な回避方法について詳しく解説します。 1. レースコンディションとは？ 🔹 レースコンディションが...

FPGA を学び始めると、異なるクロックドメイン間の信号をやり取りするときにメタステーブルが発生する という問題に直面します。この問題を防ぐために「シンクロナイザ（二段FF）」が必要とされますが、初心者には 「コード上では何も意味がないように見える」 ため、なぜ使うのか理解しづらいことがあります。 本記事では、シンクロナイザの...

FPGA を学び始めたばかりの人にとって、ラッチ（Latch）とフリップフロップ（Flip-Flop, FF）の違いは少し分かりにくいものです。本記事では、それぞれの役割や FPGA 設計における注意点、見分け方について詳しく解説します。 1. ラッチとフリップフロップの基本的な違い ラッチもフリップフロップも「データを保持する回路」ですが、動作の...

FPGAを学び始めると、まず最初に「HDL（Hardware Description Language）」という言葉に出会います。しかし、いざVivadoやQuartusといった開発ツールを使ってみると、VHDLとVerilogという2種類のHDLが混在していることに気づきます。 「HDLって一つじゃないの？」 「どっちを使えばいいの？」 「なぜ2種類もあるの？」 こういった疑問に答え...

FPGAの設計において、クロックと並んで頻繁に登場する信号が「SCLR」と「CE」です。これらは主にカウンタやシフトレジスタなどのIPコアで使用される制御信号ですが、初学者にとってはその役割や使い方が少し分かりにくいかもしれません。本記事では、SCLR（シンクロナスクリア）とCE（クロックイネーブル）の基本的な概念と具体的な使用例を...

FPGA設計やハードウェア設計を始めたばかりの人にとって、「トライステート制御」という言葉は耳慣れないものかもしれません。しかし、ハードウェア設計では重要な概念の一つです。この記事では、初心者にもわかりやすくトライステート制御の基本とその用途を解説します。 トライステートとは？ トライステート（Tri-State）は、その名の通り...

FPGAやSoC（System on Chip）の設計を進めると、「AXI Interconnect」という言葉に出会うことがあります。この技術は、複数のコンポーネント間のデータ通信をスムーズにするための基盤技術です。本記事では、初心者にもわかりやすいように、AXI Interconnectの概要や役割、基本的な仕組みを解説します。 1. AXIプロトコルとは？ まず、AXI In...

デジタル回路設計やFPGA開発をしていると、"メタステーブル（Metastability）"という言葉に出会うことがあります。メタステーブルは、特に非同期信号やクロックドメインが絡む場合に発生する現象で、放置するとシステムの誤動作につながります。 本記事では、メタステーブルとは何か、なぜ発生するのか、そしてどう対策すればよいのかを初心...

はじめに FPGAやデジタル回路設計を進めると必ず出てくるのが「クロックドメイン」という言葉です。「クロックドメインとは何か？」、「なぜ大事なのか？」、「どう対応すればいいのか？」を一つ一つ解説し、設計で迷わないように実用上のポイントをお伝えします。 1. クロックドメインとは何か？ 「クロックドメイン」とは、同じクロック信...

FPGA開発を進める中で、M_AXI（Master AXI）やS_AXI（Slave AXI）といった用語が頻出します。これらはFPGA内でデータをやり取りする際の重要なプロトコルですが、初心者にとって混乱を招きやすい概念です。この入門記事では、AXIの基本的な仕組みと役割について、具体例を交えて解説します。 1. AXIとは？ AXI（Advanced eXtensible Interfac...

デジタル回路やFPGA（Field Programmable Gate Array）の学習を進めていくと、「マルチプレクサ（Multiplexer）」という用語が出てくることがあります。マルチプレクサは、略して「MUX（マックス）」とも呼ばれる、デジタル回路において非常に重要な役割を持つ部品の一つです。 この記事では、マルチプレクサが何なのか、そしてどのような場...

デジタル回路やFPGAの基礎を学ぶとき、必ずと言っていいほど出てくるのが「フリップフロップ（Flip-Flop）」です。フリップフロップは、順序回路を構成するための基本的な部品で、1ビットの情報（0または1）を記憶する役割を持っています。デジタル回路の設計において重要な役割を果たすため、ぜひ知っておきたいポイントです。 この記事では...

FPGAを使ってみたいけれど、どうやって動いているのか難しくて分からないという方も多いのではないでしょうか。特に、FPGAでよく出てくる「LUT（ルックアップテーブル）」という用語は、少し馴染みにくいかもしれません。しかし、LUTはFPGAの動作を理解する上でとても重要な役割を果たしています。 この記事では、FPGAのLUTが何か、そしてな...

FPGA の学習を進めていくと PLL（Phase-Locked Loop） や MMCM（Mixed-Mode Clock Manager） という用語が出てきます。初心者にとっては「周波数をいじるやつ」という理解になりがちですが、もう少し深く理解すると、より実践的に活用できるようになります。本記事では、PLL と MMCM の基本的な役割や、FPGA での使い分けについて詳しく解説...

FPGAを学び始めると、まず最初に「HDL（Hardware Description Language）」という言葉に出会います。しかし、いざVivadoやQuartusといった開発ツールを使ってみると、VHDLとVerilogという2種類のHDLが混在していることに気づきます。 「HDLって一つじゃないの？」 「どっちを使えばいいの？」 「なぜ2種類もあるの？」 こういった疑問に答え...

FPGA設計やハードウェア設計を始めたばかりの人にとって、「トライステート制御」という言葉は耳慣れないものかもしれません。しかし、ハードウェア設計では重要な概念の一つです。この記事では、初心者にもわかりやすくトライステート制御の基本とその用途を解説します。 トライステートとは？ トライステート（Tri-State）は、その名の通り...

デジタル回路設計やFPGA開発をしていると、"メタステーブル（Metastability）"という言葉に出会うことがあります。メタステーブルは、特に非同期信号やクロックドメインが絡む場合に発生する現象で、放置するとシステムの誤動作につながります。 本記事では、メタステーブルとは何か、なぜ発生するのか、そしてどう対策すればよいのかを初心...

デジタル回路やFPGA設計の学習を始めると、「レジスタ」という用語をよく耳にするかもしれません。レジスタは、論理回路の中で重要な役割を持つ「記憶素子」です。デジタルシステム全体のデータの流れやタイミングを制御するのに欠かせない要素であり、その動作を理解することで、より高度な回路設計へとつなげることができます。 この記事で...

デジタル回路を学ぶと、「順序回路（シーケンシャル回路）」という言葉が出てきます。組合せ回路とは異なり、順序回路は「状態」を持つのが特徴で、過去の入力履歴に応じて出力が変わるという、より高度な動作を持っています。 今回は、順序回路とは何か、どういう動作をするのか、そしてその使い道について、初心者にもわかりやすく解説しま...

RTLの基本的な意味と役割 FPGAやASICの設計を始めると、「RTL（Register Transfer Level）」という言葉に出会います。初心者の方にとって、この言葉はとっつきにくく、HDL（Hardware Description Language）とどう違うのか疑問に感じることが多いかもしれません。 RTLとは「レジスタ転送レベル」を意味し、ハードウェア設計における抽象レベ...