ソフト・マクロのCPUでLinuxを動かす（後編）　──OSの実装とネットワーク対応機器への応用

3．ネットワーク対応機器への応用

　ソフト・プロセッサとLinuxの特徴を生かして，ネットワーク対応のLCD表示装置を製作しました．

　市販のLCDモジュールは，製品ごとに信号の接続方法やアクセス・タイミングが異なります．このため通常のボード・コンピュータにLCDモジュールを接続する場合は，LCDコントローラが必要になります．FPGAを使用して設計することもあります．

　FPGAベースのボード・コンピュータであれば，FPGAの内部にプロセッサとLCD制御の回路を実装できるため，外付け回路を最小限にすることができます．

● 設計仕様の概要

　今回製作するシステムの全体ブロックを図3に示します． 　フレーム・バッファは，Linuxのメイン・メモリとして使用しているSDRAMと共用します．フレーム・バッファからLCDへのデータ転送にはバス・マスタ機能を使用することにしました（図4）．この構成の場合，専用のフレーム・バッファ用メモリ・デバイスが必要なくなるため，機器の小型化や低コスト化に効果的です．

　注意しなければならないのは，描画性能とSDRAMのバンド幅の関係です．フレーム・バッファのアクセスに多くの時間を費やし，プログラム/データ・メモリとして使用する時間と比べて大きくなりすぎると，システムとしての性能が落ちてしまいます．

　今回は，LCDに10フレーム/sを描画するように設計しました．このフレーム速度であれば，SDRAMバンド幅の10％～20％を使用するだけで描画可能です．

図3　全体ブロック
バス・マスタ機能により，SDRAM上のフレーム・バッファからデータを読み出し，LCDモジュールに対して制御信号と描画データを出力する．ソフトウェアはオープン・ソースのnc（ネット・キャリア）を使用して，SDRAMにデータを書き込む．

図4　 バス・マスタ使用時のRGBデータの流れ
フレーム・バッファは，Linuxのメイン・メモリとして使用しているSDRAMと共用にする．フレーム・バッファからLCDへのデータ転送にはバス・マスタ機能を使用する．