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本書は，Zynq(ザイリンクス)搭載ボードZYBOを使ったSoC(System-on-a-Chip)開発の入門書です．開発ツールVivadoは無償で使えるWebPACKがあり，また最近，従来期限付き無償だった高位合成HLSが期限無しで無償で使えるようになり，ますます身近なものになりました．本書の基礎編ではVivadoでのZynqの基本的な設計方法をソフトウェア，ハードウェアともに紹介します．ベア・メタル編ではOSを使わないソフトウェアとハードウェア開発を，IPベース，HLSを中心に紹介します．Linux編では学習用途であれば無償で使えるXillinuxを使って，従来のFPGAでは困難だったネット接続やOS上のソフトウェアと協調したアプリケーション作成例などを紹介します． 目次 第1部 基礎編 第1章 ARMベースSoC Zynqとは何か 第2章 PSでHello World，PLだけでLED点滅 第3章 IPベースで作るLED点灯回路 第4章 microSD，QSPIから起動する方法 第2部 ベア・メタル編 第1章 IPで作る画像処理システム-画像表示回路の作成 第2章 IPで作る画像処理システム-AXI回路作成とIPパッケージ登録 第3章 IPで作る画像処理システム-HDMI→VGA変換回路の作成 第4章 IPで作る画像処理システム-VRAMインターフェースの作成 第5章 IPで作る画像処理システム-HLSを使った画像処理回路の作成 第6章 LEDマトリクス表示制御回路の作成 第7章 GbEで画像転送-GEMの使い方 第8章 GbEで画像転送-ハード&ソフトの作成 第3部 Linux編 第1章 ZYBOにLinuxを載せて使ってみる -OSからFPGAのロジックを制御! 第2章 ロジック×ARMで実現!堅牢で柔軟なディジタル・フィルタ 第3章 ネットに繋がるFPGA!ZYBOで作る遠隔操作システム 第4章 LinuxのGUIでロジックの動作検証 -ZYBOで作るジェネレータ&ロジアナ 第5章 ドライバの知識がなくてもOK -Linux on ZYBOで制御する加速度センサ Appendix OpenCVで画像処理を試す 第6章 XillinuxからLEDマトリクス表示制御 第7章 ネットワーク経由でZYBOを遠隔制御

本書は，MAX 10 FPGAの体験版的な位置づけの姉妹書「1：MAX102：ライタ3：DVD付き! FPGA電子工作スーパーキット」の解説部を大幅に加筆し，MAX 10 FPGA，および姉妹書の付属基板 MAX10-FBの使い方を600頁で網羅したものです． ※ 本書には基板は付属していません． ご注意 本書の姉妹本に、2016年4月に刊行した「(1)MAX10(2)ライタ(3)DVD付き! FPGA電子工作スーパーキット」がありますが、在庫僅少品にて，近く売切れが予測されます． 本書は，「(1)MAX10(2)ライタ(3)DVD付き! FPGA電子工作スーパーキット」を大幅加筆したもので，姉妹書の全内容が含まれております． 内容をご確認の上、ご購入くださいますようお願いいたします．なお，姉妹書に付属している基板類は協賛企業のマルツエレックにてご購入いただけます． ・マルツエレックのMAX 10関連ウェブサイト http：//dip-ya．com/archives/914 目次 第1部 MAX 10デバイスと評価ボードのハードウェア 第2部 MAX 10 FPGA開発入門 第3部 Nios II システム開発入門 第4部 論理設計入門 第5部 MAX 10とRaspberry Piとの饗宴 第6部 マイコン黎明期の4004システムを設計し，歴史的電卓を再現する 第7部 MARY 基板を活用する

特集では，独自に開発したZynq搭載ボードをターゲットに，SDSoCを使って開発を進める方法を解説します． 目次 特集 プログラム1つだけでハードもソフトも!C/C++でFPGA プロローグ ARMコアFPGAを使って完全C/C++言語で設計する時代が到来 第1章 ARMコアFPGA向け開発ツールSDSoC 第1章Appendix ARMプロセッサ+FPGA=Zynq 第2章 オリジナルZynqボードの開発のポイント 第2章Appendix SDSoC対応小型ZynqボードKiss4の開発 第3章 シンプル版プラットフォームの作成 第3章Appendix プラットフォーム作成におけるSDSoC 2016．2とSDx 2016．3の違い 第4章 I/O対応版プラットフォームの作成 第5章 Cプログラムから使えるLED制御回路の設計 第6章 Cプログラムの高速ハードウェア化テクニック 第7章 連続データの処理のハードウェア化 第8章 分散処理対応プラットフォームの構築 第8章Appendix ボード間通信のための高速UARTコアの機能 第9章 大量データ転送処理の最適化 特集関連 特別寄稿 FPGAコミュニティのススメ 高位合成ツールVivado HLS 特設記事 第1章 アルゴリズム通りに記述したフィルタCプログラムをハードウェア化してみよう 第2章 ライン・バッファ/バースト転送/最適化指示子を駆使した高速化テクニック 最新技術解説 Zynqで試す!リアルタイムOS & Linuxのデュアルブート方法最新技術解説 SDカード・サイズで10/100Base-TXネットワーク対応の小型FPGAボードexLeaf Chainerを使ったディープ・ニューラル・ネットワークをFPGAで動かしてみよう 動的にクロック周波数の変更が可能なPLLの使い方 最新デバイス紹介 analogramを使った発振回路の設計と実波形観測

人工知能や画像，VRなど高速でリアルタイムな計算が求められる時代になってきました．並列・リアルタイム計算が得意なFPGAは，そういう用途にピッタリのデバイスです． しかしFPGAは，USBでPCと簡単に接続して実験できる手軽なボードがほとんどありません．そこで今回，FPGA用のUSB通信回路ライブラリを用意し，安価な市販FPGAボードとPCを接続できるようにしました． 実験としてもわりと手軽で，リアルタイム信号処理が求められるハイレゾ・オーディオ再生を例に解説していきます． 目次 今どきコンピュータのフロントエンドにピッタリ 特集 PC×FPGAの世界!MyUSBオーディオ 第1章 FPGA USBアダプタで広がる可能性 Appendix1 PCとFPGAがUSBで直結できればいいのに 第2章 FPGA用汎用USB回路「CQ-USBライブラリ」 Appendix2 FPGA USBアダプタによるオーディオ実験のススメ 第3章 実験の構成&必要なもの 第4章 MyUSBアダプタで初めてのFPGAオーディオ 第5章 もうちょっと本格的なオーディオCODECで再生 第6章 FPGA USBアダプタの応用のヒント 第7章 汎用「CQ-USBライブラリ」の動作メカニズム&使い方 Appendix3 FPGAアダプタのためのUSBの基礎知識 第8章 MyUSBオーディオのFPGA回路 高位合成ツールVivado HLS特設記事 [CPUが無くても楽々シーケンス制御] SDカードだってCPUを使わずにファイル・アクセス! 最新技術 [HDMI表示にも対応!] Cyclone VSoC搭載最新ボード”DE10-Nano”登場!(Linux起動編) [手が届くようになった!?] はじめての64ビットARMコアFPGA ”Zynq UltraScale+ MPSoC” [Enpirion電源ソリューション] ディジタル制御電源EM21xxシリーズとGUIソフトウェアの使い方 技術解説 [本家お墨付きのCPUコア!] FPGA実装向けコア”MIPSfpga SoC”でLinuxを起動!(ハードウェア設計編) [Altera社製デバイス活用編] MAX10-FB基板対応拡張ボードで試すSDRAMアクセス [大学発のハードウェア記述言語] RISC-Vコミュニティで使われる代替HDL”Chisel”

最近注目されている新オープンソースCPU”RISC-V”について，ARMなどのCPUと比較しながらアーキテクチャについて解説します．後半ではMAX10とArtix-7の2つのFPGAに実装してサンプル・プログラムを走らせたり，カスタム命令を追加してその性能を評価します． 目次 特集 Googleも推す新オープンソースCPU RISC-Vづくり プロローグ なぜRISC-Vが注目されるのか 第1章 これでスッキリ!RISC-Vを取り巻く現状 第2章 初めてのRISC-Vアーキテクチャ 第3章 俺々RISC-Vの仕様検討 Appendix1RISC-VコアのHDL記述の実際 第4章 俺々RISC-VのFPGAへの実装 Appendix2 RISC-V検証用テスト・プログラムによる動作確認 第5章 俺々RISC-Vのプログラム作成 第6章 俺々RISC-Vへのカスタム命令の追加 Appendix3 ハードウェア&ソフトウェア開発環境の構築 特集関連 Design Solution Forumへのお誘い ソフトウェアとして記述したCをハードウェアとして動かすには 最新技術 Cyclone V SoC搭載 最新ボード”DE10-Nano”登場!(セットアップ編) ソフトウェア無線を実現するXilinx社のRFSoC登場 高性能FPGA用電源の課題とディジタル制御電源のメリット 技術解説 MIPI PHY規格の概要 Linux上から大容量SATAストレージにダイレクト・アクセス! MAX10-FB基板対応拡張ボードで試すLCD&カメラ MIPS本家から登場 FPGA実装向けコア”MIPSfpga”を動かす コラム FPGAディープラーニング実践懇親会 ”PDF版”FPGAマガジンのご案内 読者プレゼント

Altera社から新世代エントリー向けFPGA”MAX 10”が登場．最大の特徴は，FPGAとして必要なコンフィグレーション・メモリをデバイスに内蔵している点．本シリーズには何品種かあるが，低コスト・システムの実現に不可欠な要素を備える．さらに，同社製デバイスとして初めてA-Dコンバータも内蔵．本特集では各種活用事例について詳しく紹介． 目次 特集 入門もホビーもピッタリ!ワンチップFPGA=MAX10 プロローグ みんな!MAX10を使おう!! 第1章 MAX 10+BLEモジュールでスマホ制御ラジコンを作る! Appendix 1 20ピン&40ピンDIPサイズMAX 10ボード2品種紹介 第2章 MAX 10+カメラ・モジュールで動き成分をディスプレイ表示 第3章 トランジスタ技術増刊号付属MAX 10基板でHDMI&オーディオ出力! Appendix 2 DE0拡張ボードを使ってMAX 10をEthernetに接続する! 第4章 純正MAX 10評価キット+Arduinoシールドで試す初めてのMAX 10 第5章 MAX 10の特徴と使用する開発ツール 高位合成関連 Vivado HLxの各エディションとHLS(THigh Level Synthesis)の特徴 最新技術 Cyclone V SoCとZynqのAXIバスの共通点と相違点，その性能を比較する Cyclone V SoC&Zynq共通システムで割り込み制御を試す! 入門評価ボードZYBOでHDMI(DVI)画像入出力を学ぶ FPGAで高速シリアル通信 ～SERDESを使ってみる～ 基礎解説 USBコミュニケーション・デバイス・クラス対応のUSBターゲット機器の製作

画像処理はFPGAがよく使われる代表的な分野です．より高機能で高品質な製品を実現するには，単なる画像処理ではなく，よりインテリジェントな機能として，画像認識機能が要求されてきます．自動車の分野では，すでに実用化され普及している自動ブレーキや，条件付きながら高度な自動運転機能を搭載したものまで登場しています．これら自動運転支援システムADAS(Advanced Driver Assistance Systems)では，画像から道路脇の白線を認識したり，歩行者を識別する必要があります．これらの画像認識処理を高速で行うには，FPGAを使うのが王道です． 本特集では，PC上で人物画像を機械学習させた結果を使い，入力画像から人物を検出するリアルタイム画像処理システムを構築してみます．また動画フレームの差分検出技術を応用し，赤外線検知と組み合わせたセンサ・カメラや，道路のセンター・ラインを検出し車線を外れると警告を発する，車線離脱警告装置を製作してみます． 目次 特集 車に農業!? AI時代のチャレンジ!リアルタイム動画認識 プロローグ 実際の製品で使われる画像認識技術のいろいろ 第1章 人物検出!リアルタイム画像処理システムの実装 第2章 赤外線検知+動き検出によって録画開始するセンサ・カメラの製作 第3章 FPGA+CMOSカメラ・モジュールで車線離脱警告装置を作る Appendix HDMI画像もカメラ映像も!なんでも画像処理ボードCQBB-IMG9 第4章 入力画像から合計金額を計算!MATLAB/SimulinkでFPGAプロトタイピング 高位合成ツールVivado HLS特設記事 第1章 高位合成ツールVivado HLSを使ってC言語でFPGAを開発しよう! 第2章 AXI4-Liteバスに接続できる乗算IPコアの作り方 第3章 AXI4-Lite版乗算IPコアをARMプロセッサから制御する 最新技術解説 Altera SDK for OpenCLでFPGAを開発するのに必要なBSPの移植 多層ニューラル・ネットワークによる手書き数字認識の実装(導入編) MIPS本家からFPGA実装向けコア”MIPSfpga”登場(紹介編) 最新デバイス紹介 プログラマブル・アナログIC analogramの概要

本書は，FFTの動作イメージをスマホ・アプリを使って解説した後，FFT処理をC言語でプログラミングして動作を確認します．さらにそのCソースコードを高位合成ツールで変換したり，HDLで記述し直してFPGAに実装するまでを詳しく解説しています． 目次 フーリエ変換で周波数特性まるわかり! プロローグ ディジタル信号処理でよく使われる高速フーリエ変換 第1章 アプリを使って入力音声の周波数成分を見てみよう 第2章 アプリで動作がわかる!高速フーリエ変換のイメージ 第3章 高速フーリエ変換のC言語プログラミング 第4章 高位合成でCソースから楽々ハードウェア化 第5章 手仕上げHDLで高速フーリエ変換をさらに速く! 第6章 定番ボードZYBOで動かすオーディオ・スペアナの製作 Appendix1 音声だけでなく画像処理でも使えるFFT Appendix2 パソコンでFFTの入出力を検証する方法 特別寄稿 続・FPGAコミュニティのススメ 特設 高位合成ツールVivado HLS 第1章 AXI4ストリームによるラプラシアン・フィルタ処理回路の実装 第2章 ついに80倍高速化!AXI4マスタ版ラプラシアン・フィルタの最適化 技術解説 いまさら聞けないFPGAのタイミング・エラーとその対処 アプリケーションを自由に開発できるSDSoC対応Linux環境の構築 Xilinx社製FPGAによる消費電力&熱設計の注意点 DDRメモリを接続して大容量メモリにアクセス! ディープ・ニューラル・ネットワークをFPGAで動かす俺々フレームワークを作る MAX10-FB基板対応デジカメ・ボード開発中! Kintex-7ボード間で高速シリアル通信を試す(前編)