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enPiT everi 社会人向け「人工知能・ロボット・IoT」に関する短期講義・演習プログラム

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科目一覧

IoTデバイスの設計に欠かせない論理回路のプログラムによる設計技術

ハードウェア記述言語入門

  • 基盤
  • 実習
         
科目名 ハードウェア記述言語入門
科目名(英名) Introduction to Hardware Description Language
担当講師(氏名・所属) 久我 守弘(熊本大学)
分類 選択
授業形態 実習

全大学

本科目はオンラインにて実施するため、どの地域からも受講が可能です。

実習に使用するPCは、以下の要件を満たすものをご用意ください。
OS:Windows10 64bit版 エディション不問
メモリ:8GB以上推奨
CPU:インテルCore i3以上相当(5年以内程度のモデルなら問題ない)

必要機材は貸与します。
別モニタをひとつご用意ください。ご用意できない方には貸与もできます。
貸与機材は、修了後に返送いただきます。
時数 8コマ
時間数(コマ数✕1.5) 12時間
授業の概要 ディジタル回路技術は、コンピュータを中心とした電子情報機器のみならず、家電製品から工業製品に至るまでそれを制御するために欠かすことのできない技術である。ディジタル回路を実現するためには論理回路設計を行う必要があるが、集積回路の大規模実装が可能になった今日、ハードウェア記述言語(Hardware Description Language)を用いた論理回路設計は重要な設計技術である。
 本講義および演習では、ハードウェア記述言語による簡単な回路設計法を学ぶと共に、実際に書換え可能な集積回路であるFPGA(Field Programmable Gate Array)をターゲットデバイスとして簡単な回路設計を行うことで、一連の論理回路設計技術を習得する。
到達目標 ・ハードウェア記述言語Verilog HDLの基礎知識を習得する。
・ハードウェア記述言語Verilog HDLによる簡単な回路設計ができる。
・Xilinx社製FPGAをターゲットデバイスとして、回路の実装・テストができるようになる。
難易度
分野別難易度(前提知識) 回路:★
プログラミング:★
履修上の注意
(準備学習・前提知識)
論理回路に関する基礎を習ったことがあると良い。
授業計画・内容 2日間8コマ12時間の内、3時間程度を座学講義、残り9時間を演習として実施する。
講義:
・ハードウェア記述言語による論理回路設計の概要
・組み合わせ回路の設計法
・順序回路の設計法
演習:
8ビット加算器、24時間ディジタル時計、MicroBlazeソフトコアプロセッサを使用した組込みシステムを設計事例として取り上げ、一連の開発フローを体験する。
 使用するFPGAボード:Digilent社製NEXYS A7 (旧名:NEXYS4 DDR)
・FPGA設計ツールの概要(Xilinx社Vivado設計ツール)
・機能シミュレーション
・FPGA実装・評価
・動作確認
事前・事後学習の内容 ・個人所有のノートパソコンでFPGAへの回路設計・実装を行う場合には、事前にXilinx社製FPGA設計ツールであるVivvadoをインストールしておく必要があります。インストール方法については、Moodle上で資料を提供します。
・学習の効率を高めるために、予めMoodle上で提供される資料に目を通しておくと共に、ハードウェア記述言語による回路記述に関する小テストを受講してください(60分)。
成績評価の方法 演習により簡単な回路設計を行い、FPGAへ実装して動作確認まで完了すること(100%)。
教科書・参考書等 授業中に必要な資料を配布します。
キーワード 論理回路、ハードウェア記述言語、FPGA(Field Programmable Gate Array)