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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...

Red Pitayaの任意波形発生器（ASG）を使う際、波形生成の設定として「周期内サイクル数」「繰り返し回数」「遅延時間」という3つのパラメータが登場します。一見似たように見えるこれらのパラメータですが、それぞれ異なる目的で使用され、波形生成の挙動を詳細に制御する役割を持っています。本記事では、この3つのパラメータの違いと役割を...

Red Pitayaは、柔軟で高精度な任意波形発生器（ASG: Arbitrary Signal Generator）を備えています。本記事では、Red PitayaのASGを活用するための基礎を解説します。波形生成の仕組みと、各パラメータの考え方を理解することで、より効果的にRed Pitayaを利用できるようになります。 ASGの基本構成 Red PitayaのASGは、次のような構成で動作...

ハウスキーピング (Housekeeping) という言葉は、FPGA や組み込みシステム、さらには広範な技術分野で使われる用語で、システムの安定した動作を維持するための基本的な管理機能を指します。この記事では、ハウスキーピングの概念、その役割、具体的な応用例について詳しく解説します。 ハウスキーピングの基本概念 ハウスキーピングは、シス...

AXI (Advanced eXtensible Interface) は、FPGA や SoC (システム・オン・チップ) デザインにおける重要なバスインターフェースです。この記事では、AXI の概要、主な特徴、および実際の導入ケースを解説します。Red Pitaya やその他の FPGA プロジェクトにおける AXI の役割も含めています。 AXI の概要 AXI は ARM 社が開発した AMBA (Adva...

1. 制約ファイル（Constraint File）とは？ FPGA設計における「制約ファイル」とは、FPGAがボード上で正しく動作するための物理的な条件を定義したファイルです。ファイルにはピン配置やタイミング要件などの情報が含まれ、ハードウェアの特定の機能をFPGAに認識させ、動作を制御します。 ピン配置: 外部回路とFPGAチップのピンの対応 タイミ...

FPGA（Field Programmable Gate Array）を使って設計を行う際、以下の3つの主要なステップがあります。これらは設計をハードウェア上で動作するように準備するために欠かせません。それぞれのステップについて初心者向けに解説していきます。 合成（Synthesis） 合成とは？ 合成は、HDL（Hardware Description Language）で記述された設計（V...

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...

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...

FPGA（Field Programmable Gate Array）は、ユーザーが論理回路を構成できるデバイスで、柔軟かつ高速な処理を実現します。FPGAの内部構造を理解する上で避けて通れないのが「SLICE」という概念です。本記事では、FPGA初心者でも理解しやすいように「SLICE」が何なのか、その役割や構造についてわかりやすく解説します。 SLICEとは？ FPGA内...

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...

FPGA（Field Programmable Gate Array）を使った回路設計の中で、「論理合成（Logic Synthesis）」という言葉がよく登場します。これは、デジタル回路の設計をHDL（Hardware Description Language、ハードウェア記述言語）で記述し、その記述をFPGA上で動作する具体的な回路に変換するプロセスのことです。 簡単に言うと、プログラムで記述し...

FPGAプログラミングに取り組むとき、よく耳にするのがビットストリームという言葉です。この言葉を初めて聞くと少し難しく感じるかもしれませんが、この記事では初心者向けにビットストリームの基本を分かりやすく説明します。 ビットストリームとは何か？ ビットストリームとは、FPGA（Field Programmable Gate Array）という特別なハードウ...

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...