XILINX新コンフィグROM基板 - NP1005

これは何？

　FPGA回路の開発でこんな経験はありませんか？

FPGAコンフィギュレーション全般の悩み

• FPGAを起動するたびに、毎度毎度パソコンからダウンロードするのが面倒。
• コンフィグROMとFPGAの接続方法がよくわからない。

万能基板でFPGAを使う場合の悩み

• PLCCパッケージのコンフィグROM は、よく接触不良を起こす。
• SOPを万能基板に載せるための汎用の変換基板はサイズが大きく、小型化できない。
• ROMのピン配置を調べるために、毎回データシートを見るのが面倒。
• 結局、万能基板で組んだFPGA試作ボードにコンフィグROMを載せるのは大変。

コンフィグROMと価格の悩み

• XC18Vが高く、今までコンフィグROMをあきらめていた。
• SOPを万能基板に載せるための、汎用の変換基板は、見かけによらず高価。

　もう、このような悩みは無用です。
　なひたふオリジナル製品の、コンフィグROM変換基板がすべて解決します!!

購入方法

概要

　NP1005は、XILINX社の新コンフィグROMであるPlatformFlashシリーズをより使いやすくするために開発された、世界初のピッチ変換基板です。

　新コンフィグROM「XCFシリーズ」は、とても小型で安価なデバイスであり、同容量のXILINX社の従来のROMと比べて3分の1〜4分の1の価格で提供されています。
※このデバイスの登場で、従来のXC18Vシリーズはレガシーとなりました。

　しかし、パッケージが表面実装でピン間隔も0.65mmと細くいため、使いにくく感じる方も多いのが事実です。　そこで、新コンフィグROMのXCFシリーズをより使いやすくするため、DIP ICのソケットにささる変換基板を開発しました。

特徴

• XCF01S〜XCF04Sを、DIP16ピンサイズに変換します。
• DIP ICのソケットに挿して使うことができます。
• 市販のTSOP→2.54mmの汎用変換基板を使うよりコンパクトにできます。
• VIO(I/O電源)とVINT(コア電源)にそれぞれバイパスコンデンサを実装しています。
• #CFとOE/#RESETに、4.7kΩのプルアップ抵抗を実装しています。
• #CEには、コンフィグ終了確認LEDを接続しています。

こんな人にお勧め

• コンフィグROMがついてない方FPGAボードをお使いの方。
• FPGAを動作させるために、毎回パソコンを起動している方。
• 従来のコンフィグROM(XC18Vシリーズ)を買い控えていた方。
• 電源ONで即FPGAを動作させたい方。

回路図

• 回路図(np1005.pdf)

この基板の使い方

　本基板は、コンフィグROMを手軽に使えるようにためのものです。

　コンフィグROMの電源や、バイパスコンデンサ、プルアップ抵抗など、どのようなFPGA回路にも共通に使われるものはあらかじめ備えております。よって、プルアップ抵抗やバイパスコンデンサを、特に外部につける必要はございません。

　VIOとVINTは、それぞれ基板上で0.1μFのバイパスコンデンサ(C1,C2)が接続されており、DONE信号は、VCCからLEDと150Ωの抵抗(R3)で接続されています。

　なお、　本基板のピン配置は、XCFチップのピン配置やサイズの制約から決めております。

この基板と、FPGAを接続するためには次のように接続します。

NP1005とFPGAの接続方法

ポイント!!

XILINX FPGAでコンフィグROMを使うためには、FPGAのM2〜M0をGNDに接続します。
（JTAG経由でFPGAをコンフィグする基板では、M2〜M2がVCCにつながっています）
 
FPGAにある、CLK、DATA、PROG、INIT、DONEの各ピンは本基板の各ピンと直結します。
バイパスコンデンサとプルアップ抵抗は不要です。

　各信号の内容は、次のとおりです。

WebPACKの設定　（今までコンフィグROMのないボードで開発をされていた方へ）

　いままで、コンフィグROMが無いボードでFPGAの開発をされていた方は、WebPACKで「Generation Programming File」を実行するときに、「FPGA Start-Up Clock」で「JTAG CLOCK」を選択していたかと思います。
　今後は「CCLK」を選択してください。（なお、CCLKがデフォルトの設定です）
　このようにして作られたbitファイルは、コンフィグROMで使用可能になります。

　※なお、MITOUJTAGというソフトウェアを使えば、bitファイルを直接コンフィグROMに書き込むことができ、更に便利になります。

JTAGって何？

　JTAGとは、ハードウェアデバッグ用のシリアル通信の標準規格です。現在ではJTAGはデバッグ用以外にも、ROMの書換えなどのシリアル通信にも積極的に採用されており、このXCFシリーズも例外ではありません。

　また、コンフィグROMを用いずにFPGAに直接ダウンロードする場合にもJTAGが用いられています。
　JTAGを扱うソフトウェアには、XILINXのiMPACTや、弊社のMITOUJTAGがあります。

これからのFPGA開発フロー

　これまでは、XILINX FPGAの開発にはWebPACKが使われてきました。

　そして、設計したデータをROMに焼き付けるためには、iMPACTが多く使われてきました。しかし、XCFコンフィグROMは比較的新しいデバイスであるため、WebPACKのバージョン5に付属したiMPACTでは対応しておりません。

　また、iMPACTはROMにプログラムするためのツールでありながら、bitファイルを直接コンフィグROMに書き込むことができないので、iMPACTを用いて一旦MCSファイルに変換しなければなりませんでした。

　ところが、実はこの作業は非常に面倒でした。なぜなら、iMPACTはとても使いにくく、bitファイルからMCSへの変換の方法がとてもわかりにくかったからです。

　そこで、MITOUJTAGを使えば、簡単なGUI操作でbitファイルを直接コンフィグROMに書き込むことができるようになり、開発がとても楽になります。

(ご参考)XILINXコンフィグROMの使い方

　XILINXのコンフィグROMと、FPGAの標準的な接続方法を紹介します。なお、この接続方法は、かつてのXC17シリーズやXC18シリーズの頃から変わっておりません。

• M0〜M2をプルダウンすることで、XILINXのFPGAはマスターモードとして動作するようになります。
• PROGとINITは、FPGAとコンフィグROMをリセットするための信号です。
• DONEは、FPGAがコンフィグに成功するとLからHに上がります。

FAQ

■　この基板の電源は？

　この基板にはVINTとVIOという2つの電源があります。VINTは、ROMのコア電源であり3.3Vです。VIOは、ROMのI/O電源であり1.8V〜3.3Vを接続します。SpartanIIでお使いの場合は、VINTとVIOに同じ3.3Vを入れればOKです。

■　LEDは何のためについているの？

　XILINXのFPGAは、コンフィグが終了するとDONEという信号がLからHに上がります。このLEDはDONEにつながっており、コンフィグが終了すると消灯するようになっています。
　FPGAが動作しない場合には、まず最初にコンフィグが成功したかどうかを確認するのが常套手段ですが、本基板を用いるとLEDを見るだけですぐに判断できるようになります。

使用上のご注意

　この装置は、FPGAの動作検証目的などを想定して作られております。この装置を使用した結果は一切保証できません。この装置を組み込んだ装置は、データーの消失や異常な動作をする可能性が否めないので、絶対に次のような装置には使用しないでください。もし使用して、いかなる結果が起ころうとも、設計者・製造者やデバイスメーカーは一切責任は負いません。

1. 人命に関わる機器
2. 医療機器
3. 誤動作により、人体や財産に影響を及ぼす可能性のある機器
4. 誤動作により、火災の発生を起こさせる可能性のある機器
5. 航空・宇宙機器
6. 原子力関連機器
7. 電動工具
8. 国際法・国際条約上の輸出規制のある国へ輸出される可能性のある機器
9. その他、デバイスの誤動作やデータの消失によって、何らかの損害を被る場合や何らかの問題が生じる装置

　この装置を製作、使用することによって、感電・爆発・火災・火傷等が発生した場合も設計者・製造者はいかなる場合においても火災・爆発・感電・火傷等に関する責任は負いません。各自で最新の注意を払って、回路を確実に理解し、製作・使用をおこなってください。

ご意見・ご質問

　ご意見・ご質問はメールでお願いします。

ご注文方法

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