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FPGA を用いた MG3 用 インターフェース回路の解説. FPGA について. オートパイロット機能を備えた航空機. 産業用ロボット. 出典: JAL ホームページ. 出典:技術革新ハンドアックス. FPGA について. オートパイロット機能を備えた航空機. 産業用ロボット. FPGA. ・ハードウェアの高速性 ・ソフトウェアの持つ柔軟性. 出典: JAL ホームページ. FPGA ( アルテラ社 ). 出典:技術革新ハンドアックス. MG3 : MIRS Generation3 の特徴. 第 2 世代に比べプラットフォームが大幅に変更されている. - PowerPoint PPT Presentation
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FPGAFPGA を用いたを用いた MG3MG3 用用インターフェース回路の解説インターフェース回路の解説
FPGAFPGA についてについて
出典:技術革新ハンドアックス出典:技術革新ハンドアックス
オートパイロット機能を備えた航空機
産業用ロボット
出典:出典: JALJAL ホームペーホームページジ
FPGAFPGA についてについて
出典:技術革新ハンドアックス出典:技術革新ハンドアックス
FPGAFPGA
FPGA ( アルテラ社 )
オートパイロット機能を備えた航空機
産業用ロボット
出典:出典: JALJAL ホームページホームページ
・ハードウェアの高速性
・ソフトウェアの持つ柔軟性
MG3MG3 :: MIRS Generation3MIRS Generation3の特徴の特徴
・ OS の変更(搭載機器の増設が可能となった)
・ USB カメラ
・無線 LAN アダプタ
・ PIC を用いた超音波センサ
・ PIC を用いたモーター駆動
第 2 世代に比べプラットフォームが大幅に変更されている
<特徴>
OSOS についてについて
RT-Linux ver2.3変更
旧旧 MIRSMIRS
CentOS 5.2現行現行 MIRSMIRS
OS によるリアルタイム 処理は不可能
OS によるリアルタイム処理が可能
OSOS についてについて
RT-Linux ver2.3変更
旧旧 MIRSMIRS
CentOS 5.2現行現行 MIRSMIRS
OS によるリアルタイム 処理は不可能
OS によるリアルタイム処理が可能
しかし・・・・超音波センサーとモータはリアルタイム性が必要
PICPIC を用いて を用いて リアルタイム性を確保リアルタイム性を確保
リアルタイム性の確保リアルタイム性の確保
超音波センサーPIC
モーターPIC
シリアル通信 シリアル通信データを逐次的データを逐次的に送るシリアルに送るシリアル通信が必要通信が必要
CPU ボード
リアルタイム性の確保リアルタイム性の確保
超音波センサーPIC
モーターPIC
シリアル通信 シリアル通信
CPU ボードシリアルポート
超音波 超音波 センサーが占有センサーが占有
シリアルポートがシリアルポートが不足している不足している
リアルタイム性の確保リアルタイム性の確保
超音波センサーPIC
モーターPIC
シリアル通信シリアル通信
CPU ボードシリアルポート
超音波 超音波 センサーが占有センサーが占有 FPGA ボード
シリアル通信 シリアル通信 回路を構築回路を構築
FPGAFPGA ボードボード現行 FPGA ボー
ドPC-104 仕様
FPGA ボード (PC-104 仕様 )
開発環境QuartusⅡQuartusⅡ
注意点:出力方法を注意点:出力方法を ttfttf 形式にすること形式にすること
CPU ボード USB カメラ
超音波センサ
FPGA ボード
モーターコントロールボード
ドーターボード
モーター
シリアル通信
TS IRS WS
ON/OFF
シリアル通信 シリアル通信
モーター
ON/OFF ON/OFF
FPGAFPGA 周辺の構成周辺の構成
8bit データバス
信号処理モジュール信号処理モジュールFPGAFPGA
信号処理モ
信号処理モ
ジュー
ル
ジュー
ル
アドレスデ
アドレスデ
コー
ダ
コー
ダ CPUCPU
IOIOセンサーセンサー
1212 個個
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・
・・・・
×12×12
20bit20bit アドレスバアドレスバスス
動作動作信号信号
センサーセンサー信号信号
1616 進数アドレス進数アドレス
8bit8bit データバデータバスス
12bit 12bit センサー信号センサー信号
その他
その他
動作動作信号信号
FPGAを経由したセンサーと CPUの通信方法
センサーからの 信号は常時
FPGA に送信されている
信号処理モジュール信号処理モジュールFPGAFPGA
信号処理モ
信号処理モ
ジュー
ル
ジュー
ル
アドレスデ
アドレスデ
コー
ダ
コー
ダ CPUCPU
IOIOセンサーセンサー
1212 個個
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・
・・・・
×12×12
20bit20bit アドレスバアドレスバスス
動作動作信号信号
センサーセンサー信号信号
1616 進数アドレス進数アドレス
8bit8bit データバデータバスス
12bit 12bit センサー信号センサー信号
その他
その他
動作動作信号信号
FPGAを経由したセンサーと CPUの通信方法
FPGA 上の信号処理 モジュールで保持
する
信号処理モジュール信号処理モジュールFPGAFPGA
信号処理モ
信号処理モ
ジュー
ル
ジュー
ル
アドレスデ
アドレスデ
コー
ダ
コー
ダ CPUCPU
IOIOセンサーセンサー
1212 個個
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・
・・・・
×12×12
20bit20bit アドレスバアドレスバスス
動作動作信号信号
センサーセンサー信号信号
1616 進数アドレス進数アドレス
8bit8bit データバデータバスス
12bit 12bit センサー信号センサー信号
その他
その他
動作動作信号信号
FPGAを経由したセンサーと CPUの通信方法
信号の受信要求
信号処理モジュール信号処理モジュールFPGAFPGA
信号処理モ
信号処理モ
ジュー
ル
ジュー
ル
アドレスデ
アドレスデ
コー
ダ
コー
ダ CPUCPU
IOIOセンサーセンサー
1212 個個
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・
・・・・
×12×12
20bit20bit アドレスバアドレスバスス
動作動作信号信号
センサーセンサー信号信号
1616 進数アドレス進数アドレス
8bit8bit データバデータバスス
12bit 12bit センサー信号センサー信号
その他
その他
動作動作信号信号
FPGAを経由したセンサーと CPUの通信方法
信号処理モジュール動作アドレス
信号処理モジュール信号処理モジュールFPGAFPGA
信号処理モ
信号処理モ
ジュー
ル
ジュー
ル
アドレスデ
アドレスデ
コー
ダ
コー
ダ CPUCPU
IOIOセンサーセンサー
1212 個個
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・
・・・・
×12×12
20bit20bit アドレスバアドレスバスス
動作動作信号信号
センサーセンサー信号信号
1616 進数アドレス進数アドレス
8bit8bit データバデータバスス
12bit 12bit センサー信号センサー信号
その他
その他
動作動作信号信号
FPGAを経由したセンサーと CPUの通信方法
指定したセンサの信号を読み取
る
信号処理モジュール信号処理モジュールFPGAFPGA
信号処理モ
信号処理モ
ジュー
ル
ジュー
ル
アドレスデ
アドレスデ
コー
ダ
コー
ダ CPUCPU
IOIOセンサーセンサー
1212 個個
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・
・・・・
×12×12
20bit20bit アドレスバアドレスバスス
動作動作信号信号
センサーセンサー信号信号
1616 進数アドレス進数アドレス
8bit8bit データバデータバスス
12bit 12bit センサー信号センサー信号
その他
その他
動作動作信号信号
FPGAを経由したセンサーと CPUの通信方法
8bit8bit でで 1212 個のセン個のセンサー信号は一度に処理でサー信号は一度に処理で
きないきない
信号処理モジュール信号処理モジュールFPGAFPGA
信号処理モ
信号処理モ
ジュー
ル
ジュー
ル
アドレスデ
アドレスデ
コー
ダ
コー
ダ CPUCPU
IOIOセンサーセンサー
1212 個個
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・
・・・・
×12×12
20bit20bit アドレスバアドレスバスス
動作動作信号信号
センサーセンサー信号信号
1616 進数アドレス進数アドレス
8bit8bit データバデータバスス
12bit 12bit センサー信号センサー信号
その他
その他
動作動作信号信号
FPGAを経由したセンサーと CPUの通信方法
信号処理 モジュールで
対処
信号処理モジュールの詳細信号処理モジュールの詳細
12 個のセンサー信号を 8bit と 4bit に分
割
信号処理モジュールの詳細信号処理モジュールの詳細
INDATA[0 ~7]
INDATA[8 ~11]
DLATCH 回路内で保持
8bit8bit
4bit4bit
12 個のセンサー信号を 8bit と 4bit に分
割
データバスデータバス8bit8bit
DLATCH 回路の構成
D-flip flop
信号保持部
信号処理モジュールの詳細信号処理モジュールの詳細
TIP_ADD0
TIP_ADD1 読みたい信号によって動作させる DLATCH を選択
INDATA[0 ~7]
INDATA[8 ~11]
1のとき、 DLATCH 回路が動作する
信号処理モジュールの詳細信号処理モジュールの詳細
スリーステート
TIP_ADD が 1 のとき、スリーステートから センサ信号が出力 される
X
スリーステートスリーステート
X (INDATA) Y (TIP_ADD) Z (B_SD)
0 0 ハイインピーダンス
0 1 0
1 0 ハイインピーダンス
1 1 1
Z
Y
信号処理モジュールの詳細信号処理モジュールの詳細
12bit のセンサー信号を8bit のデータバスで送信
可能
データバスデータバス 8bit8bit
4bit4bit
8bit8bit
B_IORN
LOW のとき、 CPU が信号を受信する
アドレスデコーダ(アドレスデコーダ( VHDLVHDL により記により記述)述)
FPGAFPGA
信号処理モ
信号処理モ
ジュー
ル
ジュー
ル
アドレスデ
アドレスデ
コー
ダ
コー
ダ CPUCPU
IOIOセンサーセンサー
1212 個個
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・・
・・・・
・・・・
×12×12
20bit20bit アドレスバアドレスバスス
動作動作信号信号
センサーセンサー信号信号
1616 進数アドレス進数アドレス
8bit8bit データバデータバスス
12bit 12bit センサー信号センサー信号
その他
その他
動作動作信号信号
標準機では信号処理 モジュールのみ選
択
他のモジュールを実装する時はアドレスデコーダの再設計が
必要
① ① ポートの定義ポートの定義 入力/出力ピンの設定 入力/出力ピンの設定
② ② アーキテクチャの宣言アーキテクチャの宣言 入力されるビット数の定義 入力されるビット数の定義
③ ③ ケース文の定義ケース文の定義 アドレスバス アドレスバス 2020 ビットに対応する動作をケース文にビットに対応する動作をケース文に
て定義て定義
※ ※ 赤外線等を追加するときには、ケース文を追加する赤外線等を追加するときには、ケース文を追加する
VHDLVHDL の内容の内容
TIP_ADD0TIP_ADD0 0 1 0
TIP_ADD1TIP_ADD1 0 0 1