マイコン＆FPGA開発の流れと開発ツール ―― 組み込みシステム開発の基礎知識(後編）

8.論理回路設計とFPGA開発ツール

　ここからは，FPGAに実装するディジタル回路の開発（以降，「FPGA開発」という）について説明します．FPGAの開発工程を図15に示します．

図15　FPGAの開発工程と開発ツール
FPGAベンダから提供されているツールは，FPGA開発工程の全体にわたって活用できる．

　FPGAの開発ツールは，FPGAベンダから提供されており，FPGA開発工程の全体にわたって活用できます（表3）．例えば，Altera社の「Quartus II」やXilinx社の「ISE Design Suite」，Lattice Semiconductor社の「ispLEVER」，Actel社の「Libero」などがあります（図16）．また，それぞれ機能を限定した無償版も提供されています．

表3　FPGA開発ツール

図16　FPGA開発ツールの例
ISEの画面を示す．

　FPGAベンダが提供する開発ツール（以降，「FPGA開発ツール」と呼ぶ）は，大きく以下の三つの機能を持ちます．

（1）設計入力
　近年のFPGA設計の多くでは，ハードウェア記述言語が用いられます．そこでテキスト・エディタの機能を持ちます．独自の設計言語入力の機能を持つものもあります．

　また，ANDやORなどの回路図記号を使って論理回路を入力することもできます．回路図エディタの機能を持ちます．

（2）インプリメンテーション
　入力された設計情報から，FPGAで動作する回路に変換する機能が提供されます．論理合成，配置配線，タイミング解析やマクロ生成といった機能も含まれます．

（3）書き込み
　ボード上のFPGAまたはコンフィグレーションROMに，専用ケーブルを経由して，コンフィグレーション・データを書き込む機能が提供されます．FPGA開発ツールに組み込まれているほか．Xilinx社の「iMPACT」のように単独で実行できるものもあります．

　専用ケーブルとしては，Altera社の「USB-Blaster」，Xilinx社の「PlatformCable USB」，Lattice Semicon
ductor社の「ispDOWNLOAD」，Actel社の「FlashPro」などがあります（写真6）．

写真6　ダウンロード・ケーブルの例
USB-Blasterを示す．