FPGAを駆動させるためのボード設計

質問

さっそくですが，
研究室でFPGAを使ってCMOSセンサからの画像を出力させる回路を作れと言われました．
FPGAチップだけが手元にある状態で，
一から回路を設計していかねばならない状態です．
ネットで探してみたところ，
駆動させるには電源だったり，JTAGピン(?)だったり，抵抗，スイッチなどをボード上に
設計しないといけないことは分かったんですが，
どうすればいいのかが全く分かりません．
研究室に市販のFPGAボードがあるんですが，参考にしようにも何がなんなのか全く分かりません．

FPGAチップ以外にどんな部品が必要でどのように配置すればよいのでしょうか．
なにか，これを参考にすればよいという，本とかサイトがあれば教えてください．

あと，
図書館にあるディジタル・デザイン・テクノロジ 2010年 11月号にマイコン基板設計の常識というのが
載っていたのですが，これは参考になりますか？

回答No.3

tadys · ベストアンサー

内容が多岐にわたるので1回の回答で全てに答えるわけにはいきません。
あなたのスキルがどれだけあるのかも分からないと適切な答えが出せません。
問題を細かく分けて一つずつ質問してください。

まずは、入口と出口をしっかり定める事です。
入口はCMOSセンサです。
どんな入出力が用意されているのか良く調べてください。
それらの意味が不明な場合はセンサのメーカーの資料を読む、身近な人に聞く、この場で質問するなどしてください。

出口は、最終的なデータがどうなるかです。
パソコンに取り込むとした場合、そのデータフォーマットをどうしますか。
取りあえずはRAWデータが取り込めればいいでしょう。
縦横の画素数を決めれば十分でしょう。

次はFPGAの使い方になれる事です。
市販のFPGAボードが有るのであれば、それの資料を読んで実際に動かしてみましょう。
最初はごく簡単なものから始めます。
例えば、スイッチを押してLEDを点ける、カウンタでLEDを点滅するなどで十分です。

FPGA基板の回路設計をすることはお勧めしません。市販のFPGAボードを使用する事をお勧めします。
理由１：
FPGAに限らず、高速のデジタル基板の設計は有る程度の慣れが必要です。
高速になるほど回路図に無い部品（基板の配線におけるインダクタンスやキャパシタンス）
の影響が大きくなり、誤動作の原因となる事が有ります。
FPGAは電源の種類が多いうえ、わずかな電圧変動で誤動作する事が有ります。
このあたりは「パワーインティグリティ」の問題として、重要な話題になっています。興味が有れば検索してください。
慣れない人が設計した基板は動かない可能性が高くなります。
理由２：
回路図を完成して基板の設計だけを外部に委託するとした場合、数１０万円の費用と１～２か月の時間が必要となります。
市販のボードを使用すれば、同等かそれ以下の費用で動く基板がすぐに手に入ります。
理由３：
回路設計をするために１か月あるいはそれ以上の時間が必要となるでしょう。
この時間をそれ以外の仕事に振り向けるべきです。

目的のためには高速ADコンバータ付きのFPGA基板が必要となると思います。
CMOSセンサーの仕様に適合するような市販のFPGAボードを探すのが良いでしょう。

XILINX、ALTERAなどの評価ボード、サードパーティのFPGAボードなどを調べてください。

パソコンに動画像を取り込むとするとハードルは非常に高いものになります。
市販の動画取込みボードなどの使用を検討した方がいいかもしれません。

回答No.2

maccha_neko

いきなり「やれ」も無いものでしょうけどねぇ。
＞FPGAチップだけが手元にある状態で，
＞一から回路を設計していかねばならない状態です．
まずは周囲のある程度分かる人について一緒に勉強していくというところでしょうけど、周囲に誰も居ないということになると、ちょっと厳しそうですね。
一からやるよりも、まずは手元にあるのと同じメーカの代理店などを調べて、評価ボードを入手したり、トレーニングコースを受講するというのが良いと思います。
研究室ということですと、なかなか大きな商売には結びつかないので、対応も今ひとつかと思いますが、そのあたりは我慢ですね。
まずは「動くことが確認されているもの」をベースにしないと、動かないときに一体何をやっているのかわけがわからなくなりますので、まずは評価ボードを使ってきちんと動く物を作り上げておいて、次の段階では評価ボードの回路を参考にしながら、独自の拡張などを行った基板の回路などを設計していくというところでしょう。
これなら動かないときでも、両者の違いのある部分だけを調べれば良いので、対処ははるかに楽になります。

お礼

ありがとうございます．

回答No.1

acha51

１．チップの名前とメーカーを調べる
２．おそらく輸入品なので代理店を調べる
３．代理店に連絡してチップの名前を言って開発環境を聞き見積もりをもらう
　　・回路図エディターから論理図から内部の選択、配置、結線、ピンアサイン
　　　を行うPCと専用ソフト
　　・研修費
　　・参考アプリケーション

４．金を用意する
５．品種を指定して購入

６．チップとソケットに加え周辺の必要部品を購入
７．プリント基板作成（回路図と部品資料を渡せばやってくれるメーカーあり
　　または標準ボードに挿し配線する。

８．書籍はそのチップの解説してある本でないとダメです、代理店に聞きましょう

またFPGAチップはデジタル部分だけですので周辺のアナログ回路、アンプやA/Dコンバータなど
は別に組立が必要です、この辺りは使用するCMOSセンサーのアプリケーションを参考にします

お礼

早速の回答ありがとうございます．

やれと言われたんでやるしかないのですが，

かなりハードになりそうですね．．．．