FPGA を用いた MG3 用 インターフェース回路の解説

1. FPGAを用いたMG3用インターフェース回路の解説FPGAを用いたMG3用インターフェース回路の解説

2. 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

3. 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

4. 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 ＜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

5. OSについて 旧MIRS 現行MIRS 変更 RT-Linux ver2.3 CentOS 5.2 OSによるリアルタイム処理が可能 OSによるリアルタイム　処理は不可能

6. PICを用いて　　　　リアルタイム性を確保 OSについて 旧MIRS 現行MIRS 変更 RT-Linux ver2.3 CentOS 5.2 OSによるリアルタイム処理が可能 OSによるリアルタイム　処理は不可能 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

7. リアルタイム性の確保 PIC PIC モーター 超音波センサー シリアル通信 シリアル通信 データを逐次的に送るシリアル通信が必要 CPUボード

8. リアルタイム性の確保 PIC PIC モーター 超音波センサー シリアルポートが不足している シリアル通信 シリアル通信 超音波　　　　センサーが占有 シリアルポート CPUボード

9. リアルタイム性の確保 PIC PIC モーター 超音波センサー シリアル通信 シリアル通信　　回路を構築 シリアル通信 超音波　　　　センサーが占有 FPGAボード シリアルポート CPUボード

10. FPGAボード(PC-104仕様) FPGAボード 現行FPGAボード PC-104仕様 開発環境 QuartusⅡ 注意点：出力方法をttf形式にすること

11. FPGA周辺の構成 超音波 センサ USBカメラ CPUボード シリアル通信 シリアル通信 8bitデータバス FPGAボード ドーターボード シリアル通信 モーターコントロールボード ON/OFF ON/OFF ON/OFF IRS WS TS モーター モーター

12. 信号処理モジュール FPGA 16進数アドレス センサーからの　　信号は常時FPGAに送信されている その他 アドレスデコーダ 動作 信号 20bit アドレスバス CPU 信号処理モジュール 動作 信号 ・・・・・・・・・・・・・・ IO センサー 12個 ×12 8bit データバス センサー 信号 12bit センサー信号 FPGAを経由したセンサーとCPUの通信方法

13. 信号処理モジュール FPGA 16進数アドレス その他 FPGA上の信号処理　モジュールで保持する アドレスデコーダ 動作 信号 20bit アドレスバス CPU 信号処理モジュール 動作 信号 ・・・・・・・・・・・・・・ IO センサー 12個 ×12 8bit データバス センサー 信号 12bit センサー信号 FPGAを経由したセンサーとCPUの通信方法

14. 信号処理モジュール FPGA 16進数アドレス その他 アドレスデコーダ 動作 信号 20bit アドレスバス CPU 信号処理モジュール 信号の受信要求 動作 信号 ・・・・・・・・・・・・・・ IO センサー 12個 ×12 8bit データバス センサー 信号 12bit センサー信号 FPGAを経由したセンサーとCPUの通信方法

15. 信号処理モジュール FPGA 16進数アドレス その他 アドレスデコーダ 動作 信号 20bit アドレスバス CPU 信号処理モジュール 信号処理モジュール動作アドレス 動作 信号 ・・・・・・・・・・・・・・ IO センサー 12個 ×12 8bit データバス センサー 信号 12bit センサー信号 FPGAを経由したセンサーとCPUの通信方法

16. 信号処理モジュール FPGA 16進数アドレス その他 アドレスデコーダ 動作 信号 20bit アドレスバス CPU 信号処理モジュール 指定したセンサの信号を読み取る 動作 信号 ・・・・・・・・・・・・・・ IO センサー 12個 ×12 8bit データバス センサー 信号 12bit センサー信号 FPGAを経由したセンサーとCPUの通信方法

17. 信号処理モジュール FPGA 16進数アドレス その他 アドレスデコーダ 動作 信号 20bit アドレスバス CPU 信号処理モジュール 動作 信号 8bitで12個のセンサー信号は一度に処理できない ・・・・・・・・・・・・・・ IO センサー 12個 ×12 8bit データバス センサー 信号 12bit センサー信号 FPGAを経由したセンサーとCPUの通信方法

18. 信号処理モジュール FPGA 16進数アドレス その他 信号処理　　　　　　モジュールで対処 アドレスデコーダ 動作 信号 20bit アドレスバス CPU 信号処理モジュール 動作 信号 ・・・・・・・・・・・・・・ IO センサー 12個 ×12 8bit データバス センサー 信号 12bit センサー信号 FPGAを経由したセンサーとCPUの通信方法

19. 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

20. 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 8bit データバス8bit INDATA[0～7] INDATA[8～11] 4bit DLATCH回路内で保持

21. DLATCH回路の構成 D-flip flop 信号保持部

22. 信号処理モジュールの詳細 INDATA[0～7] TIP_ADD0 １のとき、DLATCH回路が動作する 読みたい信号によって動作させるDLATCHを選択 TIP_ADD1 INDATA[8～11]

23. 信号処理モジュールの詳細 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 スリーステート

24. スリーステート X Y Z

25. 信号処理モジュールの詳細 データバス8bit 8bit 4bit B_IORN 12bitのセンサー信号を8bitのデータバスで送信可能 LOWのとき、CPUが信号を受信する

26. アドレスデコーダ（VHDLにより記述） FPGA 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 16進数アドレス その他 アドレスデコーダ 動作 信号 20bit アドレスバス CPU 信号処理モジュール 動作 信号 ・・・・・・・・・・・・・・ IO センサー 12個 ×12 8bit データバス センサー 信号 12bit センサー信号

27. VHDLの内容 ① ポートの定義 　　入力／出力ピンの設定 ② アーキテクチャの宣言 　　入力されるビット数の定義 ③ ケース文の定義 　　アドレスバス20ビットに対応する動作をケース文にて定義 ※ 赤外線等を追加するときには、ケース文を追加する