FPGA入門ブログ ~ NEXUS(NX)シリーズ評価ボードを使った設計始めました~

こんにちは!Latticeチーム新人エンジニアのりょすです。
 
前回までに、SPI通信モジュールを作成しました。
 
SPI通信モジュールを作成して、ホッとしていると F 先輩から

 

「今度ネクサス(NX,NEXUS)シリーズのデバイスを使って、何か作ってみて!」という新たなるお題をもらいました。

 

またかぁ、、と思いましたが、よく考えてみるとネクサスシリーズFPGAの使い方、設計ツールの使い方など他の人に説明できそうにありません。

 

勉強の為にも今回は新シリーズのFPGA評価ボードを用いてモジュールを製作したいと思います!

 
初めてこのブログを拝見していただいた方にこのブログの概要を少し紹介します。

このブログでは、温度センサー、7セグLED、シリコン・ラボ社のBGXをFPGAで制御するものを製作する過程を紹介していきます。

(もし興味があったら、下に他の回のリンクを添付するので見ていただけると嬉しいです!)

コンセプト決め ~仕様機能決め、ブロック図まで

コンセプト

前回の開発で、温度センサーから取得したデータを7セグLEDへ表示するモジュールを製作しました。

 

せっかく頑張って制作したモジュールなので、このモジュールを機能アップデートをおこなうことにしました。

 

ただ、どのように機能アップデートしようか、悩んでいると先輩の K さんから

 

「せっかく他の部署で他プロダクト扱っているんだから、使えそうなものがあるから相談してみたら?」というアドバイスをもらいました。

 

シリコン・ラボ社の製品を扱っている 先輩 H さんに相談をしてみたところ、

 

簡単にスマートフォンとBluetooth通信ができる『BGX』というデバイスがいいかもと教えていただきました。

 

BGXは、スマートフォンとBluetooth通信、デバイスとはUART通信をおこなうデバイスです。

 

今回はNEXUS FPGAとBGXを用いて、温度センサーからの出力データを

 

7セグLED表示器とスマートフォンに表示できるようなモジュールを製作したいと思います!

 


 
前回から製品をアップデートするので、やはり名前もアップデートしようと思います。

 

その名も「室内温度みまもり-Ty(隊)EX」というものにしようと決めました。
 
Ty とはアメリカのスラングの一種で、「Thank you」の頭文字 T と Y を取ったものです。
 
(感謝を忘れない人間でいたい、というりょすの思いも込められています。。。)
 
前回のようにコンセプトが決まり、メラメラとやる気が湧き出すりょすでした。

 

機能と仕様決め

前回、温度表示方法は7セグLED表示での表示でした。(前回の仕様を確認したい方はコチラ

 

加えて、今回はBGXのBluetooth通信によってスマートフォンと通信ができる機能を追加したいと思います。

 

スマートフォン側から①通信開始/終了、②温度の読み出し方法を変更(モード変更)を詳細機能として盛り込みます。

 

機能と仕様を表に示すと、以下のようになります。

 

機能 仕様
温度表示(スマートフォンに表示) コマンド B 通信開始(スマートフォンに表示Ready)
コマンド F  通信終了(スマートフォンへの表示Stop)
コマンド T 温度表示 1回のみスマートフォンに表示
コマンド A 38℃以上の時に警告(記号をスマートフォンに表示)
コマンド C 温度連続でスマートフォンに表示

前回までの機能仕様を引継ぎ、今回は新たにコマンド制御の機能を追加しました。

 

FPGAとは、UART通信となるのでどのようにRTL設計していくかがポイントになりそうです!

 

デザイン構成図

前回製作した構成に、BGXが追加されるような構成になります。

 

FPGAの3.3V系 I/O (High performance I/O)へBGXを接続する、BGXとスマートフォンはBluetooth接続となります。

 

簡単な構成図は以下のようになります。

 

 

構成をみるとわかるように、特に基板の作成は必要なさそうです。

 

7セグLED表示器と、温度センサの基板は流用となります。

  

今回は、コンセプトと機能仕様決め、構成の検討をおこないました。

  

感想としては、

 

すでに一度経験している、流用が多いことからすんなりと検討できてしまいました!

 

ただ、FPGAやBGXの使い方、UART通信が今後課題となりそうです。。。

 

次回は、評価ボードとツールの使い方を確認したいと思います。では、 See ya!

 

Lattice FPGA 入門ブログについて

 

全記事を通して、温度センサーにて取得した温度(SPI通信)を、FPGA内部で変換して7セグLED表示器に表示するモジュールを製作しています!

 

もし、「この新人君は何を作っているんだろう?」と興味を持っていただいた方がいましたら

 

ぜひ以下ページより、モジュールの制作過程や全体像をチェックいただけると嬉しいです!

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