特集 特集 センサから届くアナログ信号の扱いもC言語でOK！ 連続データの処理のハードウェア化 横山 雅一 Masakazu Yokoyama ここでは，SDSoC らしい使い方として，ストリーム・データ向けの高速プロトコルである AXI4-Stream を使っ て，連続データ転送を行う方法を説明します．例題は，センサからのアナログ情報を取り込んで，データ処理を 行うシステムです．アナログ情報を処理するハードウェアの開発も，C 言語だけで実現できます． Zynqボード 外部センサ 圧力 センサ アナログ信号 A-D コンバータ （XADC） FIFO AXI4-Stream を使用 温度 センサ ローパス・ フィルタ （LPF） SDSoCで ハードウェア化 OLED 制御 内部バス （AXI） OLED LED 制御 ARM プロセッサ LED プロローグ 標準プラットフォームに追加 図 1 センサからのアナログ情報を取り込んでデータ処理を行うシステムを C 言語だけで記述する 本章で実現する最終的な構成を示す ARM プロセッサと FPGA を内蔵することが大きな 特 徴 と さ れ て い る Zynq で す が， 周 辺 機 能 と し て， A-D コンバータとして使える XADC というハード・ マクロも内蔵しています． ここでは，SDSoC を使ったアプリケーションとし て，A-D コンバータを使うアナログ信号処理の例を紹 介します（図 1） ． 温 度 セ ン サ や 圧 力 セ ン サ か ら の 情 報 を A-D コ ン バータ経由で取得し，フィルタ処理を行った後，波形 を表示します（写真 1）．C 言語で記述したフィルタ処 理はハードウェア化して SDSoC のプラットフォーム に組み込んでいます． SDSoC 標準プラットフォームでは，Linux の UIO が使えます．また，それを利用する上で便利なライブ ラリも用意されています．表示には，SPI 接続されて いる OLED を使用します． ま た， よ り SDSoC ら し い 使 い 方 と し て AXI4Stream（AXIS；ストリーム・データ向けの高速プロ トコル）を使ってデータ転送を行う方法も説明しま す． プログラム 1つだけでハードもソフトも！Ｃ／Ｃ＋＋でＦＰＧＡ 第7章 No.16 温度と圧力の計測を例に 1 1．A-D コンバータを使う ● Linux コマンドで A-D コンバータのレジスタを操 作する A-D コンバータ XADC のレジスタの概要を図 2 に App 2 App 3 App 4 5 6 7 8 App 写真 1 Zynq の持つ A-D コンバータを使う…温度センサや圧力セ ンサの情報取得して表示する 1．A-D コンバータを使う 45 9
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