FPGA/CPLD ホーム コラム 新人エンジニアの赤面ブログ 新人エンジニアの赤面ブログ 『 コンフィギュレーション・モードとは 』 by ハチ

新人エンジニアの赤面ブログ 『 コンフィギュレーション・モードとは 』 by ハチ



時計の製作実習中、JTAG だけのコンフィギュレーション・モードだけではなく、少なくとも AS モードのコンフィギュレーションはやったほうがよいと言われました。


確かに製作実習では、論理を間違えている可能性が高い為、都度書き換えられる JTAG コンフィギュレーションが最適ですが、お客様の製品で JTAG コンフィギュレーションは最適とは考えにくいです。様々なところに設置されている製品に対していちいち JTAG で書き込みを行うのは各製品にエンジニアがはりつかなければならない事になってしまいます。

人件費がかかりすぎる。。。


ということで、コンフィギュレーションに関して調べてみました。コンフィギュレーションに使用するもので分類すると 3 つにわけられます。



       
  • アルテラ・ダウンロード・ケーブルを使用   
  • アルテラ・コンフィギュレーション・メモリを使用   
  • 汎用フラッシュ・メモリを使用

どの様なお客様にどのような構成を提案すべきか、メリットとデメリットをあげてみようと思います。


使用するもの

メリット

デメリット

コンフィギュレーション・モード

 アルテラ・ダウンロード・ケーブル  書き換えが容易  都度書き込みが必要  JTAG
 アルテラ・コンフィギュレーション・メモリ  実現が容易  コンフィギュレーションの為だけの ROM を用意  Active Serial
 汎用フラッシュ・メモリ

 搭載部分で構成可能

 制御用に回路 or プログラムを用意

 Active Parallel

 Passive Serial

 Fast Passive Parallel


コンフィギュレーション・モードは次のようなものがあります。

      
  • Active Serial (アルテラ・コンフィギュレーション・メモリを使用) 
  • Active Parallel (外部制御回路 or プログラム + 汎用パラレル・フラッシュ・メモリを使用) 
  • JTAG (アルテラ・ダウンロード・ケーブルを使用) 
  • Passive Parallel (汎用パラレル・フラッシュ・メモリ (Numonyx) を使用)
  • Fast Passive Parallel (外部制御回路 or プログラム + 汎用パラレル・フラッシュ・メモリを使用)

Serial と Parallel は表現通り、コンフィギュレーション・データがシリアル・データかパラレル・データかを意味しています。

       
  • Serial:  コンフィギュレーション・データがシリアル   
  • Parallel: コンフィギュレーション・データがパラレル

パラレル・データの方がコンフィギュレーション時間がシリアルに比べて速くなるのは推測できます。Active と Passive は、クロックがどちらからドライブしているかを表現しているようです。

       
  • Active:  Cyclone® IV デバイスがコンフィギュレーション用のクロックを出力   
  • Passive: Cyclone IV デバイスがコンフィギュレーション・クロックを受信

Active Serial (AS) モードを勧められたのは納得ができました。コンフィギュレーション用の制御回路もしくはプログラムを作成することが困難な我々にはハンドブックに記載がある通りに接続さえすれば、コンフィギュレーションができる Active Serial モードが最適であることがわかりました。

ここで疑問に思ったのが、複数のコンフィギュレーション・モードはどうやってデバイスが認識するのだろうかという点です。

Cyclone IV のハンドブック Section III -> Configuration -> Configuration Scheme に記載がありました。



これによると FPGA の MSEL ピンでコンフィギュレーション・モードを選択するようになっていた。


研究開発の段階だと JTAG モードにおけるコンフィギュレーションをお勧めできますが、量産品の場合は、製品仕様により提案すべきモードが異なります。

コンフィギュレーションを簡単に実現したい場合には、アルテラのコンフィギュレーション・メモリを使用する AS モード、部品点数を増やせない場合は既に他の機能で使用予定の CPU + 汎用フラッシュ・メモリの組み合わせ、といった具合です。

コンフィギュレーションが失敗してしまうとただの板になってしまう。コンフィギュレーションって重要だと認識しました。


これでコンフィギュレーション・モードが決まりました。次はアルテラのコンフィギュレーション・メモリを選択する必要があります。

次回はコンフィギュレーション ROM の選定についてご紹介する予定です。





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