エンベデッド プロセッサ ハードウェア デザイン

Vivado Design Suite
ユーザー ガ イ ド
エ ンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ ハー ド
ウ ェ ア デザイ ン
UG898 (v2014.3) 2014 年 10 月 16 日
本資料は表記のバージョンの英語版を翻訳したもので、内容に相違が生じる場合には原文を優先しま
す。資料によっては英語版の更新に対応していないものがあります。日本語版は参考用としてご使用の
上、最新情報につきましては、必ず最新英語版をご参照ください。
該当するソフトウェア バージョン : Vivado Design Suite 2014.3 ～ 2014.4
改訂履歴
次の表に、 こ の文書の改訂履歴を示 し ます。
日付
バージ ョ ン
改訂内容
2014 年 10 月 16 日
2014.3
リ ン ク の付け忘れを修正
2014 年 10 月 15 日
2014.3
第 6 章 「UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イ ルのア ッ プデー ト (MMI お よ び ELF デー タ を
含有)」 を追加
2014 年 6 月 4 日
2014.2
Vivado Design Suite バージ ョ ン 2014.2 用にア ッ プデー ト
• 44 ページの 「ハー ド ウ ェ ア記述のエ ク ス ポー ト 」 を ア ッ プデー ト 。
• 75 ページの 「ハー ド ウ ェ アの ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK) へのエ ク ス ポー ト 」 を
ア ッ プデー ト 。
2014 年 5 月 9 日
2014.1
Vivado Design Suite バージ ョ ン 2014.1 用にア ッ プデー ト
• 図を ア ッ プデー ト
• 28 ページの 「PS-PL ク ロ ス ト リ ガー イ ン タ ーフ ェ イ ス」 を追加
• 62 ページの 「パフ ォーマ ン ス の監視」 を追加
• 63 ページの 「 ト レースお よ びプ ロ フ ァ イ リ ン グ」 を追加
• 65 ページの 「MicroBlaze プ ロ セ ッ サの ク ロ ス ト リ ガー機能」 を追加
エ ンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ ハー ド ウ ェ ア デザイ ン
UG898 (v2014.3) 2014 年 10 月 16 日
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目次
改訂履歴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
第 1 章 : 概要
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
ハー ド ウ ェ アお よ び ソ フ ト ウ ェ ア フ ロ ーの概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ デザ イ ンの フ ロ ー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Vivado IDE での Zynq-7000 デバ イ ス の設計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Zynq ブ ロ ッ ク デザ イ ン と コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ン ド ウ の概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
プ ロ グ ラ マブル ロ ジ ッ ク (PL) の使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Vivado ピ ン プ ラ ンナー ビ ュ ーでの PS I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Vivado IDE 生成のエンベデ ッ ド フ ァ イ ル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK) を起動 し ます。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ デザ イ ンの概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MicroBlaze プ ロ セ ッ サを含む IP イ ン テ グ レー タ ー デザ イ ンの作成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MicroBlaze プ ロ セ ッ サの ク ロ ス ト リ ガー機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
カス タム ロジッ ク . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
エンベデ ッ ド IP カ タ ロ グ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
接続 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
47
49
65
69
70
70
第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
プ ロ ジ ェ ク ト の作成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し た設計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
第 5 章 : IP イ ン テグ レー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
MIG コ ア を含ま ない MicroBlaze デザ イ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
MIG コ ア を含む MicroBlaze デザ イ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
PL ロ ジ ッ ク を含ま ない Zynq デザ イ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
PL ロ ジ ッ ク を含む Zynq デザ イ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
PL ロ ジ ッ ク に MIG コ ア を含む Zynq デザ イ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
MIG と Clocking Wizard を含むデザ イ ン . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
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UpdateMEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
メ モ リ (MEM) フ ァ イ ル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
BRAM メ モ リ マ ッ プ情報 (MMI) フ ァ イ ル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
付録 A : その他の リ ソ ースおよび法的通知
ザ イ リ ン ク ス リ ソ ース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
参考資料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ト レーニ ン グ リ ソ ース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
法的通知 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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第 1章
概要
概要
本 章 で は、 Vivado® Design Suite フ ロ ー を 使 用 し て、 Zynq®-7000 All Programmable (AP) SoC デ バ イ ス ま た は
MicroBlaze™ プ ロ セ ッ サ を使用 し たエンベデ ッ ド デザ イ ン をプ ロ グ ラ ムす る 方法について簡単に説明 し ます。
エンベデ ッ ド シ ス テ ムは複雑です。 エ ンベデ ッ ド デザ イ ン のハー ド ウ ェ ア部分 と ソ フ ト ウ ェ ア部分はそれ自体がプ
ロ ジ ェ ク ト です。 1 つのシ ス テ ム と し て機能す る よ う に こ れ ら 2 つのデザ イ ン コ ン ポーネ ン ト を統合する と 、 さ ら に
課題が出て き ます。 FPGA デザ イ ン プ ロ ジ ェ ク ト を追加す る と 、 さ ら に複雑にな っ てい き ます。
デザ イ ン プ ロ セ ス を単純にす る ため、 ザ イ リ ン ク ス では複数の ツール セ ッ ト を提供 し てい ます。 基本的な ツール名、
プ ロ ジ ェ ク ト フ ァ イ ル名、 こ れ ら のツールの省略語については、 あ ら か じ め理解 し てお く 必要があ り ます。
Vivado 統合設計環境 (IDE) には、 プ ロ セ ッ サ ベース のデザ イ ン を統合する ための IP イ ン テ グ レー タ ー ツールが含ま
れてい ます。 こ の ツールをザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK) と 合わせて使用す る こ と で、 マ イ ク ロ プ ロ
セ ッ サ ベース のシ ス テ ム と エンベデ ッ ド ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン を設計お よ びデバ ッ グす る ための統合環境
が提供 さ れてい ます。
ハー ド ウ ェ アおよび ソ フ ト ウ ェ ア フ ローの概要
Vivado ツールには、 プ ロ セ ッ サーに基づいたプ ロ グ ラ ム用の特定フ ロ ーが提供 さ れてい ます。 Vivado IDE では、 接続
を画像で示す IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し て、 デバ イ ス を指定 し 、 ペ リ フ ェ ラ ルを選択 し 、 ハー ド ウ ェ ア設定を コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。
Zynq-7000 AP SoC では、 Vivado IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し て、 XML 形式のアプ リ ケーシ ョ ン でハー ド ウ ェ ア プ
ラ ッ ト フ ォーム情報をほかのデー タ フ ァ イ ル と 共に取 り 込みます。 こ れ ら の情報が ソ フ ト ウ ェ ア デザ イ ン ツールで
使用 さ れ、 ボー ド サポー ト パ ッ ケージ ラ イ ブ ラ リ が作成お よ び コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れ、 コ ンパ イ ラ オプシ ョ
ンが推論 さ れ、 プ ロ セ ッ シ ン グ ロ ジ ッ ク がプ ロ グ ラ ム さ れ、 JTAG 設定が定義 さ れ、 ハー ド ウ ェ アに関す る 情報を必
要 と す る その他の操作が自動化 さ れます。 Zynq-7000 SoC ソ リ ュ ーシ ョ ン を使用す る と 、 プ ロ グ ラ マブル ロ ジ ッ ク と
共に 1 つの SoC に ARM Cortex A9 デ ュ アル コ アがエンベデ ッ ド ブ ロ ッ ク と し て提供 さ れ る ので、エンベデ ッ ド デザ
イ ンの複雑 さ が改善 さ れます。
ザ イ リ ン ク ス では、 Zynq-7000 AP SoC お よ び MicroBlaze プ ロ セ ッ サ デバ イ ス用の ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ンの
開発お よ びデバ ッ グのために、 次のデザ イ ン ツールを提供 し てい ます。
•
ソ フ ト ウ ェ ア IDE
•
GUI ベース の コ ンパ イ ラ ー ツールチ ェーン
•
JTAG デバ ッ ガー
こ れ ら の ツールを使用す る と 、 OS を必要 と し ないベア メ タ ル アプ リ ケーシ ョ ン と 、 オープ ン ソ ース Linux OS 用ア
プ リ ケーシ ョ ンの両方が開発で き ますVivado IP イ ン テ グ レー タ ーには、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン設定、 レ ジ ス タ メ
モ リ マ ッ プ、プ ロ セ ッ シ ン グ ロ ジ ッ ク (PL) フ ァ ブ リ ッ ク の関連 ロ ジ ッ ク な ど を含むプ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ム (PS) お
よ びペ リ フ ェ ラ ルに関す る 情報が取 り 込まれます。 こ の後、 ビ ッ ト ス ト リ ーム を生成 し て PL を初期化 し ます。
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第 1 章 : 概要
ソ フ ト ウ ェ ア ソ リ ュ ーシ ョ ンは、次を含む Cortex-A9 プ ロ セ ッ サ をサポー ト す る サー ド パーテ ィ ソ ース か ら も 利用可
能です。
•
ソ フ ト ウ ェ ア IDE
•
コ ンパ イ ラ ー ツールチ ェ ーン
•
デバ ッ グお よ び ト レース ツール
•
エンベデ ッ ド OS お よ び ソ フ ト ウ ェ ア ラ イ ブ ラ リ
•
シ ミ ュ レー タ
•
モデルお よ び仮想プ ロ ト タ イ プ ツール
サー ド パーテ ィ ツール ソ リ ュ ーシ ョ ンは、 Zynq-7000 デバ イ ス の統合レベルお よ び直接サポー ト に よ っ て異な り ま
す。
SDK の詳細お よ び Zynq デバ イ ス のプ ロ グ ラ ムについては、 『Zynq-7000 All Programmable SoC ソ フ ト ウ ェ ア開発者向
けガ イ ド 』 (UG821) [参照 1] を参照 し て く だ さ い。 SDK は、 ス タ ン ド ア ロ ン製品で、 http://japan.xilinx.com か ら ダ ウ ン
ロ ー ド で き ます。
図 1-1 は、 エンベデ ッ ド ハー ド ウ ェ アの ツール フ ロ ーを示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 1-1
Hardware
Specification
File (XML)
Configure
PS
Add IP
Generate
Bitstream
(optional)
Export to
Software
Tools
PS
Configuration
Hardware
Handoff
PL
Configuration
(bitstream)
BRAM
Configuration
(BMM)
X12 502
図 1‐1 : ハー ド ウ ェ ア デザイ ン ツールから ソ フ ト ウ ェ ア ツールへのハン ド オ フ
エ ンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ デザイ ンのフ ロー
エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ デザ イ ンの全体的な フ ロ ーは、 次の よ う にな り ます。
1.
新 し い Vivado Design Suite プ ロ ジ ェ ク ト を作成 し ます。
2.
IP イ ン テ グ レー タ ー ツールでブ ロ ッ ク デザ イ ン を作成 し 、 Zynq Processing System 7 IP コ ア ま たは MicroBlaze プ
ロ セ ッ サを イ ン ス タ ン シエー ト し 、 その他のザ イ リ ン ク ス IP ま たはユーザーのカ ス タ ム IP も イ ン ス タ ン シエー
ト し ます。
3.
最上位 ラ ッ パーを作成 し て、 ブ ロ ッ ク デザ イ ン を最上位 RTL デザ イ ンに イ ン ス タ ン シエー ト し ます。
4.
最上位デザ イ ン を合成お よ び イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン し 、 ハー ド ウ ェ ア を SDK にエ ク ス ポー ト し ます。
5.
ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン を作成 し 、 SDK で ELF (Executable Linkable File) フ ァ イ ルをハー ド ウ ェ ア デザ イ
ンに関連付け ます。
6.
UpdateMEM を使用 し て ELF と ブ ロ ッ ク RAM の MMI (Memory Map Information) フ ァ イ ルを ま と め、 ハー ド ウ ェ
ア デバ イ ス ビ ッ ト ス ト リ ーム と ブ ロ ッ ク RAM を ま と め ます。
7.
タ ーゲ ッ ト ボー ド にプ ロ グ ラ ム し ます。
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第 2章
エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ
セ ッ サの使用
概要
本章では、 Zynq®-7000 All Programmable (AP) SoC デバ イ ス を使用す る 場合の Vivado® Design Suite フ ロ ーについて説
明 し ます。
こ の例では、 Xilinx ZC702 Rev 1.0 評価ボー ド を タ ーゲ ッ ト に し 、 Vivado Design Suite のバージ ョ ンは 2013.2 を使用 し
てい ます。
重要 : Vivado IP イ ン テ グ レー タ ー は、 Zynq デバ イ スお よ び MicroBlaze™ プ ロ セ ッ サを タ ーゲ ッ ト にす る デザ イ ン を
含めたエンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ デザ イ ン用で、 XPS (Xilinx Platform Studio) に代わ る も のです。 XPS では MicroBlaze
プ ロ セ ッ サを タ ーゲ ッ ト にす る デザ イ ンだけがサポー ト さ れます。 IP イ ン テ グ レー タ ー も XPS も Vivado 統合設計環
境 (IDE) か ら 使用で き ます。
Vivado IDE での Zynq‐7000 デバイ スの設計
Zynq-7000 AP SoC デバ イ ス の設計は、 Vivado IDE を使用 し た場合 と 、 ISE® Design Suite と エ ンベデ ッ ド 開発キ ッ ト
(EDK) を使用 し た場合で異な り ます。
Vivado IDE では、 エンベデ ッ ド 開発に IP イ ン テ グ レー タ ー ツールを使用 し ます。 IP イ ン テ グ レー タ ーは、 GUI ベー
ス の イ ン タ ーフ ェ イ ス で、 複雑な IP サブシ ス テ ム を統合で き ます。
Vivado IDE の IP カ タ ロ グか ら は、複雑なデザ イ ンに対応する ため、さ ま ざ ま な IP が使用で き る よ う にな っ てい ます。
IP カ タ ロ グには、 カ ス タ ム IP を追加す る こ と も で き ます。 詳細は、 『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : IP イ ン テ
グ レー タ ーを使用 し た IP サブシ ス テ ムの設計』 (UG994) [参照 2] を参照 し て く だ さ い。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サを含む IP イ ン テグ レー タ ー デザイ ンの作成
IP イ ン テ グ レ ー タ ーで [Create Block Design]
ボ ッ ク ス を開いて、 次の図の よ う にデザ イ ン名を入力 し ます。
を ク リ ッ ク し 、 [Create Block Design] ダ イ ア ロ グ
X-Ref Target - Figure 2-1
図 2‐1 : [Create Block Design] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
ブ ロ ッ ク デザ イ ンは、 プ ロ ジ ェ ク ト の一部 と し て作成で き る ほか、 [Directory] フ ィ ール ド に指定 し た別のデ ィ レ ク ト
リ に作成で き ます。
プルダ ウ ン メ ニ ュ ーか ら [Specify source set] を設定 し て ソ ース タ イ プを指定す る こ と も で き ます。[Block Design] ウ ィ
ン ド ウ (図 2-2) が開 き ます。
X-Ref Target - Figure 2-2
図 2‐2 : [Block Design] ウ ィ ン ド ウ
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
1.
空のブ ロ ッ ク デザ イ ン キ ャ ンバ ス に IP カ タ ロ グか ら [Add IP] ボ タ ン を ク リ ッ ク し て IP を追加 し ます (図 2-3)。
ま たは、 キ ャ ンバ ス上で右 ク リ ッ ク し て [Add IP] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 2-3
図 2‐3 : ブ ロ ッ ク デザイ ン キ ャ ンバスへの IP の追加
2.
[Add IP] を ク リ ッ ク す る と 、 検索ボ ッ ク ス が表示 さ れ る ので、 図 2-4の よ う に [ZYNQ7 Processing System] を検索
し て選択 し ます。
X-Ref Target - Figure 2-4
図 2‐4 : IP カ タ ログでの Zynq の検索
Zynq IP を選択す る と 、 Vivado IP イ ン テ グ レー タ ーでデザ イ ンに IP が追加 さ れ、 図 2-5の よ う にプ ロ セ ッ シ ン グ
シ ス テ ムの画像が表示 さ れます。
X-Ref Target - Figure 2-5
図 2‐5 : デ フ ォル ト の ZYNQ7 Processing System のグ ラ フ ィ ッ ク表示
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
Tcl コ マ ン ド :
create_bd_cell -type ip -vlnv xilinx.com:ip:processing_system7:5.5
processing_system7_0
3.
プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ムの画像を ダブル ク リ ッ ク する と 、 [Re-customize IP] プ ロ セ ス が開始 さ れ、 図 2-6 の よ う
な ZYNQ7 プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ムの [Re-customize IP] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が表示 さ れます。
4.
ブ ロ ッ ク デザ イ ンの内容を確認 し ます。 ZYNQ7 プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ムの緑色のブ ロ ッ ク は、 コ ン フ ィ ギ ュ
レーシ ョ ン可能なブ ロ ッ ク を示 し てい ます。 緑色のブ ロ ッ ク を ク リ ッ ク す る と 、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オプ
シ ョ ン を設定す る 画面が開 き ます。
X-Ref Target - Figure 2-6
図 2‐6 : [ZYNQ7 Processing System] コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
図 2-6 の よ う な左の Page Navigator か ら オプシ ョ ン を選択する こ と も で き ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
Zynq ブ ロ ッ ク デザイ ン と コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ン ド ウの概要
Page Navigator で設定で き る デフ ォ ル ト っ オプシ ョ ンの詳細については、 『Zynq-7000 All Programmable SoC テ ク ニ カ
ル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG585) [参照 3] を参照 し て く だ さ い。次のセ ク シ ョ ンでは、Page Navigator の選択オプ
シ ョ ン を簡単に説明 し ます。
[PS‐PL Configuration] コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オプ シ ョ ン
[PS-PL Configuration] オプシ ョ ン ツ リ ーには、 次の よ う なオプシ ョ ンがあ り ます。
X-Ref Target - Figure 2-7
図 2‐7 : [PL‐PS Configuration] ページ
こ のページの上部には次の 4 つのボ タ ンが含まれます。
•
[Documentation] : ク リ ッ ク す る と 、 ザ イ リ ン ク ス ウ ェ ブサ イ ト の資料ページが開き 、 Zynq に関す る 資料を見つけ
る こ と がで き ます (開 く のは英語サ イ ト です。 ブ ラ ウ ザの URL の www.xilinx.com の www を japan に変更す る と
日本語サ イ ト が表示 さ れます)。
•
[Presets] : ク リ ッ ク す る と 、 使用可能なプ リ セ ッ ト オプシ ョ ンに関する 情報が表示 さ れます。 ユーザーは現在の
PS7 の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を フ ァ イ ルに保存 し た り 、 前か ら あ る コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を適用 し て、 プ ロ
セ ッ サの現在の イ ン ス タ ン ス を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。 プ リ セ ッ ト は、 タ ーゲ ッ ト ボー ド に適用す る
こ と も で き ま す。 使用可能なオプシ ョ ンは、 12 ページの図 2-8 に示す よ う に、 [Defalut]、 [MicroZed]、 [ZC702]、
[ZC706]、 [ZedBoard] です。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
X-Ref Target - Figure 2-8
図 2‐8 : プ リ セ ッ ト オプ シ ョ ン
•
[IP Location] : IP は ロ ーカル デ ィ レ ク ト リ のプ ロ ジ ェ ク ト に作成す る こ と がで き ますが、 リ モー ト デ ィ レ ク ト リ
で作成す る こ と も で き ます。
X-Ref Target - Figure 2-9
図 2‐9 : IP デ ィ レ ク ト リ の指定
•
[Import XPS Settings] : XPS ベース のプ ロ ジ ェ ク ト か ら の Zynq プ ロ セ ッ サの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を記述 し た
XML フ ァ イ ルがあ る 場合は、 こ のボ タ ン を ク リ ッ ク す る と 、 その設定を イ ン ポー ト し て、 Zynq プ ロ セ ッ サをす
ばや く コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る こ と がで き ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
[General] オプ シ ョ ン
[General] オプシ ョ ン を展開す る と 、 次の よ う な選択肢が表示 さ れます。
X-Ref Target - Figure 2-10
図 2‐10 : [General] オプ シ ョ ン エ ンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ ハー ド ウ ェ ア デザイ ン
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
[MIO Configuration] および [EMIO Configuration]
Page Navigator か ら は、 [Peripheral I/O Pins] ま たは [MIO Configuration] を ク リ ッ ク する と 、 I/O ピ ン を確認お よ び コ ン
フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。
X-Ref Target - Figure 2-11
図 2‐11 : [Peripheral I/O Pins] ページ を使用 し たペ リ フ ェ ラル I/O ピ ンのコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
Zynq-7000 PS では、 20 以上のペ リ フ ェ ラ ルが使用で き る よ う にな っ てい ま す。 こ れ ら のペ リ フ ェ ラ ルは、 直接デバ
イ ス の専用 Multiplexed I/O (MIO) ま たは Extended Multiplexed I/O (EMIO) を使用 し て フ ァ ブ リ ッ ク へ配線で き ます。
こ の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン イ ン タ ーフ ェ イ ス では、MIO の I/O 規格お よ びスルー設定 も 選択で き ます。ペ リ フ ェ ラ
ルを有効にす る と 、 その I/O ペ リ フ ェ ラ ル ブ ロ ッ ク にチ ェ ッ ク マー ク が表示 さ れます。 ブ ロ ッ ク デザ イ ンには、 ペ
リ フ ェ ラ ルが有効か無効かの ス テー タ ス が表示 さ れます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
[MIO Configuration] ページ (図 2-12) で も 同様に設定 し ます。
X-Ref Target - Figure 2-12
図 2‐12 : [MIO Configuration] ページ を使用 し たペ リ フ ェ ラル I/O ピ ンのコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
7Z010 CLG225 の MIO お よ び EMIO の詳細については、 『Zynq-7000 All Programmable SoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス
マニ ュ アル』 (UG585) [参照 3] の第 2 章 「信号、 イ ン タ ーフ ェ イ ス、 ピ ン」 を参照 し て く だ さ い。
ピ ンの制限
7Z010 CLG225 デバ イ ス で使用可能な 32 個の MIO ピ ンに よ り 、 PS の機能が次の よ う に制限 さ れます。
•
MIO を使用 し て USB 1 つか イ ーサネ ッ ト コ ン ト ロ ー ラ ー 1 つのいずれかのみ使用可能
•
SDIO か ら ブー ト 不可能
•
NOR/SRAM の イ ン タ ーフ ェ イ ス な し
•
NAND フ ラ ッ シ ュ の幅が 8 ビ ッ ト に制限 さ れ る
バン ク設定
ペ リ フ ェ ラ ルを選択 し た ら 、 そのペ リ フ ェ ラ ルの各 I/O 信号が該当す る MIO ロ ケーシ ョ ンに表示 さ れます。 こ のセ ク
シ ョ ンは主に、 さ ま ざ ま なペ リ フ ェ ラ ルの I/O 規格を選択す る のに使用 し ます。 PS MIO I/O バ ッ フ ァ ーは、 2 つの電
圧 ド メ イ ンに分割 さ れます。 それぞれの ド メ イ ン内で各 I/O を個別にプ ロ グ ラ ムで き ます。
次の 2 つの I/O 電圧バン ク があ り ます。
•
バン ク 0 は、 0:15 ピ ン を含有
•
バン ク 1 は、 16:53 ピ ン を含有
各 MIO ピ ンは、 次の電圧信号に対 し てそれぞれプ ロ グ ラ ムで き ます。
•
1.8 お よ び 2.5/3.3 ボル ト
•
CMOS シ ン グルエン ド ま たは HSTL 差動レ シーバー モー ド
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重要 : バン ク 全体は同 じ 電圧であ る 必要があ り ますが、 ピ ンは異な る I/O 規格にで き ます。
[Zynq] タ ブの [MIO Configuration] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス で MIO を設定す る 場合は、 ペ リ フ ェ ラ ルの読み出 し 専用画像
お よ び適切な MIO の選択を確認で き ます。 ウ ィ ン ド ウ の左側には、 使用可能なペ リ フ ェ ラ ルが リ ス ト さ れ ます。 ペ
リ フ ェ ラ ルのチ ェ ッ ク マー ク は、 そのペ リ フ ェ ラ ルが選択 さ れてい る こ と を示 し ます。
フ ラ ッ シ ュ メ モ リ イ ン タ ー フ ェ イ ス コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド で次のいずれか を選択 し ます。
•
「Quad-SPI フ ラ ッ シ ュ 」
•
「SRAM/NOR フ ラ ッ シ ュ 」
•
「NAND フ ラ ッ シ ュ 」
Quad‐SPI フ ラ ッ シ ュ
図 2-13 は、 Quad SPI フ ラ ッ シ ュ で使用で き る オプシ ョ ン を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 2-13
図 2‐13 : Quad SPI フ ラ ッ シ ュ オプ シ ョ ン
リ ニア Quad-SPI フ ラ ッ シ ュ コ ン ト ロ ー ラ ーの主な機能は、 次の と お り です。
•
シ ン グルま たはデ ュ アル 1x お よ び 2x 読み出 し のサポー ト
•
プ ロ グ ラ ム、 読み出 し 、 お よ び コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を含むすべてのデバ イ ス処理が可能な I/O モー ド 用 32
ビ ッ ト APB 3.0 イ ン タ ーフ ェ イ ス
•
読み出 し 処理用の 32 ビ ッ ト AXI リ ニア ア ド レ ス マ ッ プ イ ン タ ーフ ェ イ ス
•
シ ン グル チ ッ プ セ レ ク ト ラ イ ンのサポー ト
•
書 き 込み保護信号のサポー ト
•
4 ビ ッ ト の双方向 I/O 信号
•
x1、 x2、 お よ び x4 の読み出 し 速度
•
x1、 x2、 お よ び x4 の書 き 込み速度
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•
マ ス タ ー モー ド で 100MHz の最大 Quad-SPI ク ロ ッ ク
•
Quad-SPI 読み出 し の効率を改善す る ための 252 バ イ ト 入力の FIFO の深 さ
•
最大 128Mb の集積度の Quad-SPI デバ イ ス のサポー ト
•
2 つの並列の Quad-SPI デバ イ ス を含むデ ュ アル Quad-SPI のサポー ト
ま た、 リ ニア ア ド レ ス マ ッ プ モー ド には、 次の よ う な機能があ り ます。
•
AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス を介 し た標準読み出 し 専用 メ モ リ ア ク セ ス
•
最大 2 つの SPI フ ラ ッ シ ュ メ モ リ
•
1 つの メ モ リ で最大 16MB、 2 つの メ モ リ で 32MB のア ド レ ス空間
•
4 つの AXI 読み出 し 許容機能
•
AXI の増分お よ び ラ ッ プ ア ド レ ス バース ト 読み出 し
•
標準 メ モ リ 読み出 し を SPI プ ロ ト コ ル (ま たはその逆) に自動的に変換
•
シ リ アル、 デ ュ アル、 Quad-SPI モー ド
SRAM/NOR フ ラ ッ シ ュ
X-Ref Target - Figure 2-14
図 2‐14 : SRAM/NOR フ ラ ッ シ ュ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オプ シ ョ ン
SRAM/NOR コ ン ト ロ ー ラ ーの機能は、 次の と お り です。
•
8 ビ ッ ト デー タ バ ス幅
•
最大 26 ア ド レ ス信号 (64MB) ま での 1 チ ッ プ セ レ ク ト
•
最大 25 ア ド レ ス信号 (32 MB + 32MB) ま での 2 チ ッ プ セ レ ク ト
•
16 ワ ー ド 読み出 し お よ び 16 ワー ド 書 き 込みデー タ の FIFO
•
8 ワ ー ド コ マ ン ド FIFO
•
各チ ッ プ セ レ ク ト ベース のプ ロ グ ラ マブル I/O サ イ ク ル タ イ ミ ン グ
•
非同期 メ モ リ オペレーテ ィ ン グ モー ド
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NAND フ ラ ッ シ ュ
X-Ref Target - Figure 2-15
図 2‐15 : NAND コ ン ト ロー ラ ー オプ シ ョ ン
NAND コ ン ト ロ ー ラ ーの機能は、 次の と お り です。
•
1 チ ッ プ セ レ ク ト 信号を含め、 8/16 ビ ッ ト の I/O 幅
•
ONFI 仕様 1.0
•
16 ワ ー ド 読み出 し お よ び 16 ワー ド 書 き 込みデー タ の FIFO
•
8 ワ ー ド コ マ ン ド FIFO
•
プ ロ グ ラ マブル I/O サ イ ク ル タ イ ミ ン グ
•
ECC ア シ ス ト
•
非同期 メ モ リ オペレーテ ィ ン グ モー ド
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
ク ロ ッ ク コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
X-Ref Target - Figure 2-16
図 2‐16 : ク ロ ッ ク コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
Zynq-7000 デバ イ ス の ク ロ ッ ク を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンする には、 次のいずれかの方法を使用 し ます。
•
Page Navigator で [Clock Configuration] を ク リ ッ ク し ます。
•
Zynq ブ ロ ッ ク デザ イ ンで [Clock Generation] ブ ロ ッ ク を ク リ ッ ク し ます。
図 2-17 は、 [Clock Configuration] ページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 2-17
図 2‐17 : [Clock Configuration] ページ
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図 2-18 は、 [Clock Configuration] ページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 2-18
図 2‐18 : [Clock Configuration] ページの [Processor/Memory Clocks]
PS の ク ロ ッ ク 供給に関す る 詳細は、『Zynq-7000 All Programmable SoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG585)
[参照 3] を参照 し て く だ さ い。 Zynq の ク ロ ッ ク のダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス では、 ペ リ フ ェ ラ ルの ク ロ ッ ク を設定で き ま
す。 PS のペ リ フ ェ ラ ルでは、 通常内部 PLL ま たは外部 ク ロ ッ ク ソ ース か ら ク ロ ッ ク ソ ース を選択で き ます。 ク ロ ッ
ク のほ と ん ど で PLL を選択 し て ク ロ ッ ク が生成で き ます。
同 じ PLL で複数の周波数が生成 さ れ る ので、 [Requested Frequency (MHz)] 列に入力 さ れた周波数 と ま っ た く 同 じ 周波
数を取得で き ない こ と があ り ます。 達成可能な周波数は、 [Actual Frequency (MHz)] 列の周波数です。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
注記 : 特定ペ リ フ ェ ラ ルの周波数は、 入力周波数、 同 じ PLL か ら 駆動 さ れ る ほかのペ リ フ ェ ラ ルの周波数、 アーキ テ
ク チ ャ か ら の制限な ど、 多 く の要因に よ っ て異な り ます。 ツールで選択 さ れ る M & D 値の詳細は、 ロ グ フ ァ イ ルか
ら 取得で き ます。
DDR コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
X-Ref Target - Figure 2-19
図 2‐19 : DDR コ ン ト ロー ラ ー
DDR は、 次のいずれかの方法で コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。
•
Page Navigator で [DDR Configuration] を ク リ ッ ク し ます。
•
Zynq ブ ロ ッ ク デザ イ ンで [DDR2/3, LPDDR2 Controller] ブ ロ ッ ク を ク リ ッ ク し ます。
DDR メ モ リ コ ン ト ロ ー ラ ーでは DDR2、DDR3、DDR3L、お よ び LPDDR2 デバ イ ス がサポー ト さ れ、AXI メ モ リ ポー
ト イ ン タ ーフ ェ イ ス - DDR イ ン タ ーフ ェ イ ス (DDRI)、ト ラ ンザ ク シ ョ ン ス ケ ジ ュ ー ラ ーを含む コ ア コ ン ト ロ ー ラ ー
(DDRC)、 デジ タ ルl PHY を含む コ ン ト ロ ー ラ ー (DDRP) の 3 つの主なブ ロ ッ ク が含まれます。
DDRI ブ ロ ッ ク は、 4 つの 64 ビ ッ ト 同期 AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し て、 複数のマ ス タ ーに同時に信号を供給 し ま
す。 それぞれの AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス に専用の ト ラ ンザ ク シ ョ ン FIFO が含まれます。 DDRC には 2 つの 32 エン ト
リ コ ン テ ン ト のア ド レ ス指定が可能な メ モ リ (CAM) が含まれ、 DDR メ モ リ 効率を最大限にする DDR デー タ サービ
ス ス ケ ジ ュ ー リ ン グが実行 さ れ ま す。 こ れには、 レ イ テ ン シの小 さ いチ ャ ネル用の フ ラ イ バ イ チ ャ ネル も 含 ま れ、
CAM を介 さ ずに DDR メ モ リ にア ク セ ス で き ます。
PHY プ ロ セ ス の読み出 し お よ び書 き 込みが コ ン ト ロ ー ラ ーか ら リ ク エ ス ト さ れ、 それ ら が タ ーゲ ッ ト DDR メ モ リ の
タ イ ミ ン グ制約内で特定信号に変換 さ れます。 PHY では コ ン ト ロ ー ラ ーか ら の信号を使用 し て内部信号を生成 し 、 こ
れ ら の信号はデジ タ ル PHY を使用 し て ピ ンに接続 さ れます。 DDR ピ ンは PCB 信号 ト レース を使用 し て DDR デバ イ
ス に直接接続 さ れます。
シ ス テ ムは、 DDRI を使用 し 、 次の 4 つの 64 ビ ッ ト AXI メ モ リ ポー ト を介 し て DDR にア ク セ ス し ます。
•
1 つの AXI ポー ト は CPU お よ び ACP の L2 キ ャ ッ シ ュ 専用です。
•
2 つのポー ト は AXI_HP イ ン タ ーフ ェ イ ス専用です。
•
AXI イ ン タ ー コ ネ ク ト のその他のマ ス タ ーが 4 番目のポー ト を共有 し ます。
DDRI は こ の 8 つのポー ト (読み出 し 用 4 つ、 書き 込み用 4 つ) か ら の リ ク エ ス ト を調整 (アービ タ ー ) し ます。 アービ
タ ーは リ ク エ ス ト を選択 し 、 それを DDR コ ン ト ロ ー ラ ーお よ び ト ラ ンザ ク シ ョ ン ス ケ ジ ュ ー ラ ー (DDRC) に渡 し ま
す。
こ の調整は、 どれ く ら い リ ク エ ス ト が待機状態であ る か、 リ ク エ ス ト の緊急性お よ び リ ク エ ス ト が前の リ ク エ ス ト と
同 じ ページ内にあ る か ど う かな ど の状況に基づいて実行 さ れます。
DDRC は読み出 し フ ロ ー と 書 き 込みフ ロ ーの両方で 1 つの イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し て、 DDRI か ら リ ク エ ス ト を受
信 し ま す。 読み出 し リ ク エ ス ト には、 DDR がデー タ を入れて戻す タ グ フ ィ ール ド が含 ま れ ま す。 DDR コ ン ト ロ ー
ラ ー PHY (DDRP) は DDR ト ラ ンザ ク シ ョ ン を駆動 し ます。
図 2-20 は、 DDR コ ン ト ロ ー ラ ーの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ページ を示 し てい ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
注記 : 8 ビ ッ ト イ ン タ ー フ ェ イ ス はサポー ト さ れてい ま せんが、 8 ビ ッ ト ポー ト を使用 し て 16/32 ビ ッ ト イ ン タ ー
フ ェ イ ス を作成す る こ と はで き ます。
X-Ref Target - Figure 2-20
図 2‐20 : DDR コ ン ト ロー ラ ーの [DDR Configuration] ページ
GIC ‐ 割 り 込み コ ン ト ロー ラ ー
GIC (Generic Interrupt Controller) は、 次のいずれかの方法で コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。
•
Page Navigator で [Interrupts] を ク リ ッ ク し ます。
•
Zynq ブ ロ ッ ク 図で [GIC] ブ ロ ッ ク を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 2-21
図 2‐21 : Generic Interrupt Controller
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
図 2-22 は、 割 り 込みポー ト の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 2-22
図 2‐22 : GIC 割 り 込み
GIC は、PS お よ び PL か ら CPU に送信 さ れ る 割 り 込みを管理す る 中央 リ ソ ース です。 コ ン ト ロ ー ラ ーは割 り 込み ソ ー
ス を イ ネーブル、 デ ィ ス エーブル、 優先順位付け し 、 それ ら を CPU イ ン タ ーフ ェ イ ス が次の割 り 込みを受信す る の
と 同 じ プ ロ グ ラ ム方法で、 選択 し た CPU に送信 し ます。 ま た、 コ ン ト ロ ー ラ ーはセキ ュ リ テ ィ 意識の高いシ ス テ ム
を イ ンプ リ メ ン ト す る 際のセキ ュ リ テ ィ 拡張 も サポー ト し ます。
コ ン ト ロ ー ラ ーは、 ARM Generic Interrupt Controller Architecture バージ ョ ン 1.0 (GIC v1) (ベ ク タ ーな し ) に基づいてい
ます。
CPU のプ ラ イ ベー ト バ ス は、 一時的な妨害お よ びその他の イ ン タ ー コ ネ ク ト でのボ ト ルネ ッ ク を回避 し て レ ジ ス タ
にア ク セ ス し 、 高速読み出 し /書 き 込みレ ス ポ ン ス を可能に し ます。
割 り 込み分配器は、 優先度の高い も のを個別 CPU に送信する 前に、 すべての割 り 込み ソ ース を集め ます。
GIC を使用す る と 、 複数の CPU への割 り 込みを指定 し た場合、 同時に割 り 込みを処理で き る のは 1 つの CPU だけで
す。 すべての割 り 込み ソ ース に、 一意の割 り 込み ID 番号が含ま れ る ほか、 それぞれ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な
優先順位 と タ ーゲ ッ ト CPU の リ ス ト が含まれます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
Zynq-7000 デバ イ ス の ロ ジ ッ ク ブ ロ ッ ク に関する 情報は、 『Zynq-7000 All Programmable SoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス
マニ ュ アル』 (UG585) [参照 3] お よ び 『Zynq-7000 All Programmable SoC ソ フ ト ウ ェ ア開発者向けガ イ ド 』 (UG821) [参
照 1] を参照 し て く だ さ い。
PS および PL 間のイ ン タ ー コ ネ ク ト
AXI_HP イ ン タ ー フ ェ イ ス
X-Ref Target - Figure 2-23
図 2‐23 : AXI_HP イ ン タ ー フ ェ イ ス
4 つの AXI_HP イ ン タ ーフ ェ イ スは、DDR お よ び OCM メ モ リ への高バン ド 幅のデー タ パス を持つ PL バ ス マ ス タ ー
を提供 し ます。 各 イ ン タ ーフ ェ イ ス には、 読み出 し お よ び書 き 込み用に 2 つの FIFO バ ッ フ ァ ーが含まれます。 PL か
ら メ モ リ への イ ン タ ー コ ネ ク ト では、 高速 AXI_HP ポー ト が 2 つの DDR メ モ リ ポー ト ま たは OCM のいずれかに配
線 さ れ ま す。 AXI_HP イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 バ ッ フ ァ ー機能があ る こ と を わか り やす く す る ために、 AXI FIFO イ ン
タ ーフ ェ イ ス (AFI) と 呼ばれ る こ と も あ り ます。
重要 : PL の ロ ジ ッ ク 通信が発生す る 前に LVL_SHFTR_EN を使用 し て PL レベル シ フ タ ーを イ ネーブルにす る 必要が
あ り ます。
Page Navigator か ら [PS-PL Configuration] を ク リ ッ ク し て [HP Slave AXI Interface] オプシ ョ ン を展開 し 、 こ れ ら の イ ン
タ ーフ ェ イ ス を イ ネーブルに し て く だ さ い (図 2-24)。
X-Ref Target - Figure 2-24
図 2‐24 : AXI HP イ ン タ ー フ ェ イ スのイ ネーブル
イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 PL マ ス タ ーお よ び DDR お よ びオンチ ッ プ RAM を含む PS メ モ リ 間に高スループ ッ ト デー タ
パ ス を提供 し ます。 主な機能は、 次の と お り です。
32 ビ ッ ト ま たは 64 ビ ッ ト デー タ 幅のマ ス タ ー イ ン タ ーフ ェ イ ス (ポー ト ご と に個別にプ ロ グ ラ ム)
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
•
32 ビ ッ ト イ ン タ ーフ ェ イ ス モー ド でのア ラ イ メ ン ト 済み転送用に、 64 ビ ッ ト へ効率的なダ イ ナ ミ ッ ク 拡張
(AxCACHE を使用 し て制御可能)
•
32 ビ ッ ト イ ン タ ーフ ェ イ ス モー ド でのア ラ イ メ ン ト な し の 32 ビ ッ ト 転送用に、 64 ビ ッ ト へ自動拡張
•
書 き 込み コ マ ン ド のプ ロ グ ラ マブル リ リ ース し き い値
•
PL お よ び PS 間のすべての AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス で非同期 ク ロ ッ ク の周波数の ド メ イ ンが ク ロ ス可能
•
読み出 し お よ び書 き 込みの両方に 1 KB (128 X 64 ビ ッ ト ) デー タ FIFO を使用 し て レ イ テ ン シの多い転送を円滑
化
•
PL ポー ト か ら QoS 信号が使用可能
•
PL に対 し て使用可能な コ マ ン ド お よ びデー タ FIFO の フ ィ ル レベル カ ウ ン ト
•
標準 AXI 3.0 イ ン タ ーフ ェ イ ス のサポー ト
•
読み出 し お よ び書 き 込み コ マ ン ド と は別に、 イ ン タ ー コ ネ ク ト に対す る プ ロ グ ラ マブル コ マ ン ド の発行
•
14 ～ 70 コ マ ン ド (バース ト 長に依存) の範囲で大容量の ス レーブ イ ン タ ーフ ェ イ ス の読み出 し を許容可能
•
8 ～ 32 コ マ ン ド (バース ト 長に依存) の範囲で大容量の ス レーブ イ ン タ ーフ ェ イ ス の書き 込みを許容可能
AXI_ACP イ ン タ ー フ ェ イ ス
ACP (Accelerator Coherency Port) は、 プ ロ グ ラ マ ブル ロ ジ ッ ク マ ス タ ーにオプ シ ョ ン の コ ヒ ー レ ン シお よ び L1/L2
キ ャ ッ シ ュ を使用 し て レ イ テ ン シの少ないア ク セ ス を提供 し ます。
シ ス テ ムの観点か ら は、 ACP イ ン タ ーフ ェ イ ス の接続は APU CPU と 類似 し てい ます。 こ の よ う に接続性が類似 し て
い る こ と か ら 、 ACP は APU ブ ロ ッ ク の外側で リ ソ ース ア ク セ ス を直接競い合い ます。
重要 : PL の ロ ジ ッ ク 通信が発生す る 前に LVL_SHFTR_EN を使用 し て PL レベル シ フ タ ーを イ ネーブルにす る 必要が
あ り ます。
ZYNQ7 ブ ロ ッ ク デザ イ ンで [64b AXI ACP Slave Ports] ブ ロ ッ ク を ク リ ッ ク し て AXI_ACP を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
し ます。
X-Ref Target - Figure 2-25
図 2‐25 : AXI_ACP コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
ま たは、 [PS-PL Configuration] を ク リ ッ ク し て [ACP Slave AXI Interface] を展開 し ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
図 2-26 は、 ACP AXI ス レーブの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 2-26
図 2‐26 : ACP ス レーブの AXI イ ン タ ー フ ェ イ ス ページ
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
AXI_GP イ ン タ ー フ ェ イ ス
AXI_GP には、 次の よ う な機能があ り ます。
•
標準 AXI プ ロ ト コ ル
•
デー タ バ ス幅 :32
•
マ ス タ ー ポー ト ID 幅 :12
•
マ ス タ ー ポー ト 発行能力 :8 読み出 し 、 8 書き 込み
•
ス レーブ ポー ト ID 幅 :6
•
ス レーブ ポー ト 許容能力 :8 読み出 し 、 8 書き 込み
こ れ ら の イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 マ ス タ ー イ ン タ ー コ ネ ク ト お よ びス レーブ イ ン タ ー コ ネ ク ト のポー ト に直接接続 さ
れます。 FIFO バ ッ フ ァ ーをエ ラ ボ レー ト し てパフ ォーマ ン スお よ びスループ ッ ト を増加する AXI_HP と は異な り 、追
加の FIFO バ ッ フ ァ ーは必要あ り ま せん。 こ のため、 パフ ォ ーマ ン ス はマ ス タ ー イ ン タ ー コ ネ ク ト と ス レ ーブ イ ン
タ ー コ ネ ク ト に よ っ て制約 さ れます。 こ れ ら の イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 汎用目的のみに使用 さ れ、 高パフ ォーマ ン ス を
達成す る ための も のではあ り ません。
重要 : PL の ロ ジ ッ ク 通信が発生す る 前に LVL_SHFTR_EN を使用 し て PL レベル シ フ タ ーを イ ネーブルにす る 必要が
あ り ます。
ZYNQ7 ブ ロ ッ ク デザ イ ン で次のブ ロ ッ ク を ク リ ッ ク し て、 AXI_GP イ ン タ ーフ ェ イ ス を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し
ます。
X-Ref Target - Figure 2-27
図 2‐27 : AXI_GP コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
ま た は、 Page Navigator で [PS-PL Configuration] を ク リ ッ ク し て、 [GP Master AXI Interface] お よ び [GP Slave AXI
Interface] オプシ ョ ン を展開 し ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
図 2-28 は、 GP AXI マ ス タ ーお よ びス レーブの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 2-28
図 2‐28 : GP マス タ ーおよびス レーブ AXI イ ン タ ー フ ェ イ ス
PS‐PL ク ロ ス ト リ ガー イ ン タ ー フ ェ イ ス
エンベデ ッ ド ク ロ ス ト リ ガー (ECT) は、 ク ロ ス ト リ ガーの メ カ ニズ ムです。 ECT を使用す る こ と に よ り 、 CoreSight
コ ン ポーネ ン ト は ト リ ガーを送受信 し 、 ほかの コ ン ポーネ ン ト と 通信で き ます。 ECT は、 次の 2 つの コ ン ポーネ ン ト
と 共に イ ンプ リ メ ン ト さ れます。
•
ク ロ ス ト リ ガー マ ト リ ッ ク ス (CTM)
•
ク ロ ス ト リ ガー イ ン タ ーフ ェ イ ス (CTI)
1 つま たは複数の CTM は、 複数チ ャ ネルを使用 し て イ ベン放送ネ ッ ト ワー ク を形成 し ます。 CTI は、 1 つま たは複数
チ ャ ネルを イ ベン ト がないか ど う か確認 し 、 受信 し た イ ベン ト を ト リ ガーにマ ッ プ し 、 ト リ ガーを CTI に接続 さ れた
1 つま たは複数の CoreSight コ ン ポーネ ン ト に送信 し ます。 ま た、 CTI は接続 さ れた CoreSight コ ン ポーネ ン ト か ら ト
リ ガーを ま と めてマ ッ プ し て、 それ ら を 1 つま たは複数チ ャ ネルの イ ベン ト と し て放送 し ます。 CTM も CTI も コ ン
ト ロ ールお よ びア ク セ ス ク ラ ス の CoreSight コ ン ポーネ ン ト です。
ECT は、 次を使用 し て コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れます。
•
4 つの放送チ ャ ネル
•
4 つの CTI
注記 : パ ワーダ ウ ンはサポー ト さ れません。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
ク ロ ス ト リ ガーは、 [ZYNQ7 Processing System] コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス で [PS-PL Cross Trigger
Interface] を選択す る と 使用で き ます。
X-Ref Target - Figure 2-29
図 2‐29 : PS‐PL ク ロ ス ト リ ガー イ ン タ ー フ ェ イ ス
プ ロ グ ラ マ ブル ロ ジ ッ ク (PL) の使用
PL は、 ユーザーが コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な機能を持つ豊富な アーキ テ ク チ ャ を提供 し ます。
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な ロ ジ ッ ク ブ ロ ッ ク (CLB)
•
6 入力ル ッ ク ア ッ プ テーブル (LUT) (LUT 内に メ モ リ 機能あ り )
•
レ ジ ス タ お よ びシ フ ト レ ジ ス タ の機能
•
カ ス ケー ド 可能な加算器
36 Kb ブ ロ ッ ク RAM
•
最大 72 ビ ッ ト 幅ま でのデ ュ アル ポー ト
•
デ ュ アル 18Kb と し て コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能
•
プ ロ グ ラ マブル FIFO ロ ジ ッ ク
•
ビル ト イ ン誤 り 訂正回路
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
デジ タ ル シ グナル プ ロ セ ッ シ ン グ - DSP48E1 ス ラ イ ス
•
25 × 18 の 2 の補数の乗算器/累算器の高解像度 (48 ビ ッ ト ) シ グナル プ ロ セ ッ サー
•
対称フ ィ ル タ ー アプ リ ケーシ ョ ン を最適化する ため各加算器で 25 ビ ッ ト の電力削減
•
ア ド バン ス機能 : オプシ ョ ンのパ イ プ ラ イ ン処理、 オプシ ョ ンの ALU、 カ ス ケー ド 専用バ ス
ク ロ ッ ク 管理
•
ス キ ュ ーの小 さ い ク ロ ッ ク 分配用の高速バ ッ フ ァ ーお よ び配線
•
周波数合成お よ び位相シ フ ト
•
ジ ッ タ ーの少ない ク ロ ッ ク の生成お よ びジ ッ タ ー フ ィ ル タ ー
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能 I/O
•
高パフ ォーマ ン ス の SelectIO™ テ ク ノ ロ ジ
•
シ グナル イ ン テ グ リ テ ィ 拡張用のパ ッ ケージ内の高周波数デカ ッ プ リ ン グ キ ャ パシ タ ー
•
低電力、 高速の I/O 操作用に ト ラ イ ス テー ト にで き る デジ タ ル制御 さ れた イ ン ピーダ ン ス
•
HR (High Range) I/O で 1.2 ～ 3.3V ま でサポー ト
•
HP (High Performance) I/O で 1.2 V ～ 1.8 V ま でサポー ト (7z030、 7z045、 お よ び 7z100 デバ イ ス)
低電力のギガ ビ ッ ト ト ラ ン シーバー
•
7z030、 7z045、 お よ び 7z100 デバ イ ス
•
最大 12.5 Gb/s ま で処理可能な高パフ ォーマ ン ス ト ラ ン シーバー (GTX)
•
チ ッ プ間 イ ン タ ーフ ェ イ ス用に最適化 さ れた低電力モー ド
•
ア ド バン ス送信プ リ エン フ ァ シ ス/ポ ス ト エン フ ァ シ ス、 レ シーバー リ ニ ア (CTLE)、 追加マージ ン用の適応等価
を含む判定帰還等化 (DFE)
アナ ロ グ ・ デジ タ ル コ ンバー タ ー (XADC)
•
デ ュ アル 12 ビ ッ ト 1 MSPS アナ ロ グ ・ デジ タ ル コ ンバー タ ー (ADC)
•
最大 17 個の柔軟性のあ る ユーザー コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な アナ ロ グ入力
•
オンチ ッ プ ま たは外部 リ フ ァ レ ン ス オプシ ョ ン
•
オンチ ッ プ温度 (±4 ℃ 最大誤差) お よ び電源 (±1% 最大誤差)
•
ADC 測定に対す る 継続 し た JTAG ア ク セ ス
PCI Express 用統合 イ ン タ ーフ ェ イ ス ブ ロ ッ ク のデザ イ ン (7z030、 7z045、 お よ び 7z100 デバ イ ス用)
•
エン ド ポ イ ン ト お よ びルー ト ポー ト 機能を含む PCI Express ベース の仕様 2.1 と 互換性あ り
•
Gen1 (2.5 Gb/s) お よ び Gen2 (5.0 Gb/s) 速度のサポー ト
ア ド バン ス コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オプシ ョ ン、ア ド バン ス エ ラ ー レ ポー ト (AER)、エン ド ツー エン ド CRC (ECRC)
カ ス タ ム ロ ジ ッ ク
Vivado® IP パ ッ ケージ ャ ーを使用す る と 、 ユーザーお よ びサー ド パーテ ィ の IP (Intellectual Property) を Vivado IDE の
Vivado IP カ タ ロ グで簡単に使用で き ます。 こ の よ う に準備 さ れたサー ド パーテ ィ IP は、 Vivado Design Suite のデザ イ
ンに イ ン ス タ ン シエー ト で き ます。
Vivado Design Suite の IP パ ッ ケージ フ ロ ーを使用 し て IP を開発する と 、 ザ イ リ ン ク ス IP、 サー ド パーテ ィ IP、 ま た
はカ ス タ マー開発 IP のいずれ も Vivado Design Suite で同様に使用で き ます。
IP の開発時には、 IP パ ッ ケージ ャ ーを使用 し て IP フ ァ イ ル と 関連デー タ を ZIP フ ァ イ ルにパ ッ ケージ化 し ます。 こ
の生成 さ れた ZIP フ ァ イ ルを Vivado Design Suite の IP カ タ ロ グに イ ン ス ト ールす る と 、 パ ラ メ ー タ ーを選択 し て IP
を カ ス タ マ イ ズ し 、 IP イ ン ス タ ン ス を生成で き る よ う にな り ます。 詳細は、 『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : IP
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
イ ン テ グ レー タ ーを使用 し た IP サブシ ス テ ムの設計』 (UG994) [参照 2] お よ び 『Vivado Design Suite チ ュ ー ト リ アル :
IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し た IP サブシ ス テ ムの設計』 (UG995) [参照 4] を参照 し て く だ さ い。
推奨 : IP 開発者は、IP のパ ッ ケージに問題がないか ど う か を IP ユーザーに渡す前に確認する ため、 IP ユーザー フ ロ ー
か ら 各 IP モジ ュ ールをすべて実行 し 、 Ｉ P が使用可能な状態であ る か ど う か検証 し てお く こ と をお勧め し ます。
Zynq‐7000 プ ロ セ ッ シ ング シ ス テムのシ ミ ュ レーシ ョ ン
Zynq®-7000 BFM (Bus Functional Model) では、Zynq-7000 ベース のアプ リ ケーシ ョ ンの論理シ ミ ュ レーシ ョ ンがサポー
ト さ れます。 BFM では、 PS-PL イ ン タ ーフ ェ イ スお よ びプ ロ セ ッ サ シ ス テ ム (PS) ロ ジ ッ ク の OCM/DDR メ モ リ を模
倣す る こ と で、プ ロ グ ラ マブル ロ ジ ッ ク (PL) の論理的検証が有効にな っ てい ます。 こ の BFM は暗号化 さ れた Verilog
モジ ュ ールのパ ッ ケージ と し て配信 さ れてい ます。 BFM の操作は、 Verilog 構文フ ァ イ ルの Verilog タ ス ク のシーケ ン
ス に よ り 制御 さ れます。
機能
•
ピ ン互換性のあ る 、 Verilog ベース のシ ミ ュ レーシ ョ ン モデル
•
すべての AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス をサポー ト
°
AXI 3.0 に準拠
•
分散 メ モ リ モデル (DDR 用) お よ び RAM モデル (OCM 用)
•
Verilog タ ス ク ベース の API
•
Vivado Design Suite に含有
•
ブ ロ ッ キ ン グお よ び ノ ンブ ロ ッ キ ン グの割 り 込みサポー ト
•
AXI BFM モデルの ラ イ セ ン ス が必要
ア プ リ ケーシ ョ ン
Zynq-7000 BFM は、 Zynq-7000 PS ロ ジ ッ ク の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 環境 を 提供す る も の で、 通常デ ザ イ ン の
processing_system7 ブ ロ ッ ク に置 き 換わ る も のです。 Zynq-7000 BFM モデルには、 次の よ う な機能があ り ます。
•
PS マ ス タ ーか ら AXI BFM マ ス タ ーの API 呼び出 し ま での ト ラ ンザ ク シ ョ ン
•
PS ス レーブか ら イ ン タ ー コ ネ ク ト モデルを介 し た OCM お よ び DDR メ モ リ のモデルま でで終端 さ れ る ト ラ ン
ザクシ ョ ン
•
FCLK リ セ ッ ト お よ び ク ロ ッ ク 供給サポー ト
•
PL か ら PS への入力割 り 込み
•
PS レ ジ ス タ マ ッ プ
Zynq BFM の詳細は、 『Zynq-7000 Bus Functional Model Data Sheet』 (DS897) を参照 し て く だ さ い。
エ ンベデ ッ ド IP カ タ ロ グ
Vivado IP カ タ ロ グは、 IP の検索、 詳細情報の確認、 関連資料の表示を実行可能な統合 リ ポジ ト リ です。 Vivado IP カ
タ ロ グにサー ド パーテ ィ IP ま たはカ ス タ マー IP を追加する と 、 Vivado Design Suite フ ロ ーか ら その IP にア ク セ ス で
き る よ う にな り ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
図 2-30 は、 Vivado IDE の IP イ ン テ グ レー タ ー内の IP カ タ ロ グです。
X-Ref Target - Figure 2-30
図 2‐30 : IP イ ン テグ レー タ ー内の IP カ タ ログ
設計ア シ ス タ ン ス を使用 し た接続
ZYNQ-7000 PS を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し た ら 、 デバ イ ス のプ ロ グ ラ マブル ロ ジ ッ ク 部分に含め る ほかの IP を イ
ン ス タ ン シエー ト で き ます。
IP イ ン テ グ レー タ ーの図エ リ アで右 ク リ ッ ク し て [Add IP] を ク リ ッ ク し ます。
IP イ ン テ グ レー タ ーの 2 つのビル ト イ ン機能 (ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンお よ び コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン) を
使用 し て残 り の IP サブシ ス テ ム デザ イ ン を完成 さ せる こ と がで き ます。 こ れ ら の機能を使用する と 、 基本的なマ イ
ク ロ プ ロ セ ッ サ シ ス テ ム を IP イ ン テ グ レー タ ー ツールで統合 し 、外部 I/O ポー ト にポー ト を接続 し やす く な り ます。
ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン
ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンは、 Zynq-7000 PS ま たは MicroBlaze™ プ ロ セ ッ サの よ う なマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サを IP イ ン
テ グ レー タ ー ツールのブ ロ ッ ク デザ イ ンに イ ン ス タ ン シエー ト す る 際に使用で き ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
図 2-31 の よ う に [Run Block Automation] を ク リ ッ ク す る と 、 単純な ZYNQ プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ム が統合 し やす く
な り ます。
X-Ref Target - Figure 2-31
図 2‐31 : [Run Block Automation] 機能
図 2-32 の よ う に、 [Run Block Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス には、 オー ト メ ーシ ョ ン で使用可能なオプシ ョ ンが表
示 さ れます。
X-Ref Target - Figure 2-32
図 2‐32 : ZYNQ7 の [Run Block Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
[OK] を ク リ ッ ク す る と 、ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン機能に よ り 、図 2-33 の よ う な基本的な シ ス テ ムが作成 さ れます。
X-Ref Target - Figure 2-33
図 2‐33 : ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン実行後の IP イ ン テグ レー タ ーの画面
ク ロ ス ト リ ガー機能は、 [Run Block Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス の [Cross Trigger In] お よ び [Cross Trigger Out]
フ ィ ール ド を使用 し て適切な フ ァ ン ク シ ョ ン を選択 し て も 使用で き る よ う にな り ます。
X-Ref Target - Figure 2-34
図 2‐34 : ク ロ ス ト リ ガー機能を オンにする [Run Block Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
[Cross Trigger In] お よ び [Cross Trigger Out] フ ィ ール ド のデフ ォ ル ト 値は [Disable] ですが、 [Enable] や [New ILA] を選
択す る と 、 ク ロ ス ト リ ガーが使用で き ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
[Cross Trigger In] お よ び [Cross Trigger Out] フ ィ ール ド で [Enable] を選択する と 、ZYNQ7 で使用可能な ク ロ ス ト リ ガー
ピ ンの 1 つのみが使用で き る よ う にな り ます。 こ れ ら の ピ ンへの接続は、 ユーザーが指定す る 必要があ り ます。
X-Ref Target - Figure 2-35
図 2‐35 : ZYNQ7 のク ロ ス ト リ ガー ピ ン
[New ILA] を選択す る と 、 ク ロ ス ト リ ガー ピ ンが有効にな る だけでな く 、 それ ら が ILA (Integrated Logic Analyzer) コ
アに接続 さ れ る よ う に も な り ます。
X-Ref Target - Figure 2-36
図 2‐36 : ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン を使用 し て ク ロ ス ト リ ガー ピ ン を ILA に接続
Vivado IP イ ン テ グ レー タ ー ツールでは、 ZC702 の よ う なザ イ リ ン ク ス タ ーゲ ッ ト リ フ ァ レ ン ス プ ラ ッ ト フ ォ ーム
を使用 し た場合、 ボー ド オー ト メ ーシ ョ ン機能 も 提供 さ れてい ます。 詳細は、 40 ページの 「IP イ ン テ グ レー タ ーの
ボー ド オー ト メ ーシ ョ ン」 を参照 し て く だ さ い。
こ の機能では、 IP のポー ト が タ ーゲ ッ ト ボー ド の FPGA ピ ンに接続 さ れ ます。 IP は適切に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
さ れ、 ユーザーの選択に基づいて、 I/O ポー ト に接続 さ れます。 ボー ド オー ト メ ーシ ョ ンでは、 物理制約が必要な IP
に対 し て自動的に物理制約が生成 さ れます。
図 2-33 で、 外部 DDR お よ び FIXED_IO イ ン タ ーフ ェ イ ス が外部ポー ト に接続 さ れてい る こ と を確認 し て く だ さ い。
コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン
IP イ ン テ グ レー タ ー ツールで、 キ ャ ンバ ス上の イ ン ス タ ン シエー ト 済み IP 内に潜在的な接続が存在す る と 判断 さ れ
る 場合は、 コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン機能が使用で き る よ う にな り ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
図 2-37 では、 AXI BRAM コ ン ト ロ ー ラ ー と ブ ロ ッ ク メ モ リ ジ ェ ネ レー タ ーの IP が ZYNQ7 プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ
ム IP と 共に イ ン ス タ ン シエー ト さ れてい ます。
IP イ ン テ グ レー タ ーでは、AXI BRAM コ ン ト ロ ー ラ ー と ZYNQ7 IP 間に潜在的な接続が存在す る と 判断 さ れ、 コ ネ ク
シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン機能が使用で き る よ う にな り ます。
X-Ref Target - Figure 2-37
図 2‐37 : [Run Connection Automation] 機能を使用 し た接続
[Run Connection Automation] を ク リ ッ ク す る と 、 次が実行 さ れます。
•
AXI Interconnect、 Block Memory Generator、 お よ び Proc Sys Reset IP が イ ン ス タ ン シエー ト さ れます。
•
AXI イ ン タ ー コ ネ ク ト を使用 し て AXI BRAM コ ン ト ロ ー ラ ーが ZYNQ7 PS IP に接続 さ れます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
•
Proc Sys Reset IP が図 2-38 の よ う に正 し く 接続 さ れます。
X-Ref Target - Figure 2-38
図 2‐38 : コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン後のブ ロ ッ ク デザイ ン
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
手動接続
図 2-39 は、ILA SLOT_0_AXI ま たは CLK ピ ン を監視する 必要のあ る AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス にユーザーが接続す る 方
法を示 し てい ます。 こ れは、 手動で実行で き ます。
カー ソ ルを IP ブ ロ ッ ク の イ ン タ ーフ ェ イ ス ま たはピ ン コ ネ ク タ の近 く に移動す る と 、 カー ソ ルの形がペン形に変わ
り ます。 IP ブ ロ ッ ク の イ ン タ ーフ ェ イ ス ま たはピ ン コ ネ ク タ を ク リ ッ ク し 、 接続先ブ ロ ッ ク に ド ラ ッ グ し ます。
X-Ref Target - Figure 2-39
図 2‐39 : ポー ト の手動接続
I/O ポー ト の手動作成 と 接続
Vivado IP イ ン テ グ レー タ ーでは手動で外部 IO ポー ト を作成で き ます。 ピ ン、 バ ス、 ま たは イ ン タ ーフ ェ イ ス接続を
選択す る と 、 信号お よ び イ ン タ ーフ ェ イ ス を外部 I/O ポー ト に接続で き ます。
手動で I/O ポー ト を作成 し て接続す る には、 ブ ロ ッ ク 図のポー ト を右 ク リ ッ ク し て、 次を ク リ ッ ク し ます。
•
[Make External] : Ctrl キーを押 し なが ら ク リ ッ ク す る と 、複数の ピ ン を選択 し てか ら [Make External] を ク リ ッ ク で
き ます。 こ の コ マ ン ド に よ り 、 IP の ピ ンがブ ロ ッ ク デザ イ ンの I/O ポー ト に接続 さ れます。
•
[Create Port] : こ の コ マ ン ド は、 ク ロ ッ ク 、 リ セ ッ ト 、 uart_txd な ど の イ ン タ ーフ ェ イ ス以外の信号を接続す る の
に使用 し ます。
[Create Port] を実行す る 際は、 入力/出力、 バン ド 幅、 タ イ プ (clk, reset, or data) な ど を指定で き ます。 ク ロ ッ
ク の場合、 入力周波数 も 指定で き ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
•
[Create Interface Port] : こ の コ マ ン ド は、 よ く 使用 さ れ る フ ァ ン ク シ ョ ン を共有す る 信号を グループに し た イ ン
タ ーフ ェ イ ス上にポー ト を作成す る ために使用 し ます。
た と えば、 S_AXI は複数のザ イ リ ン ク ス IP の イ ン タ ーフ ェ イ ス ポー ト です。 こ の コ マ ン ド を使用す る と 、 イ ン
タ ーフ ェ イ ス タ イ プお よ びモー ド (マ ス タ ーま たは ス レーブ) の指定を よ り 詳細に制御で き ます。
高度な設計ア シ ス タ ン ス
IP イ ン テ グ レー タ ーには、AXI ス ト リ ー ミ ン グ イ ン タ ーフ ェ イ ス が AXI メ モ リ マ ッ プ ド イ ン タ ーフ ェ イ ス に接続 さ
れ る 場合のために、 高度な設計ア シ ス タ ン ス が提供 さ れてい ます。 図 2-40 の例では、 ス ト リ ー ミ ン グ イ ン タ ーフ ェ
イ ス を含む FIR Compiler IP が PS7 の ス レーブ ACP ポー ト に接続 さ れます。
X-Ref Target - Figure 2-40
図 2‐40 : ス ト リ ー ミ ング イ ン タ ー フ ェ イ スの メ モ リ マ ッ プ ド イ ン タ ー フ ェ イ スへの接続
高度な設計ア シ ス タ ン ス を使用す る には、 図 2-41 に示す よ う に、 FIR Compiler の M_AXIS_DATA イ ン タ ーフ ェ イ ス
ピ ン と ZYNQ7 Processing System の S_AXI_ACP ポー ト 間を直接接続する 必要があ り ます。
X-Ref Target - Figure 2-41
図 2‐41 : 高度な設計ア シ ス タ ン スの起動
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
[Make Connection] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が開 き 、 ス ト リ ーム バ ス イ ン タ ーフ ェ イ ス の
/fir_compiler_0/M_AXIS_DATA が メ モ リ マ ッ プ ド バ ス イ ン タ ーフ ェ イ ス の
/processing_system7_0/S_AXI_ACP に接続 さ れ る こ と が示 さ れます。 ま た、 ス ト リ ー ミ ン グ イ ン タ ーフ ェ イ
ス と メ モ リ マ ッ プ ド イ ン タ ーフ ェ イ ス の ク ロ ッ ク 供給のオプシ ョ ン を設定す る こ と も で き ます。 デフ ォ ル ト は
[Auto] です。
X-Ref Target - Figure 2-42
図 2‐42 : 高度な設計ア シ ス タ ン スの [Make Connection] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
高度な設計ア シ ス タ ン ス では、高周波数/中周波数の変換をする ために コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れた DMA コ アが イ
ン ス タ ン シエー ト さ れ、 ユーザーが設定を し た後に [OK] を ク リ ッ ク す る と 適切に接続 さ れます。
X-Ref Target - Figure 2-43
図 2‐43 : 高度な設計ア シ ス タ ン ス を使用 し た後の接続
高度な設計ア シ ス タ ン ス では、 AXI Subset Converter、 AXI Direct Memory Access、AXI Interconnect が イ ン ス タ ン シエー
ト さ れ、 FIR Compiler の ス ト リ ー ミ ン グ イ ン タ ー フ ェ イ ス と PS7 の ACP イ ン タ ー フ ェ イ ス 間が接続 さ れ ま す。
AXI4-Stream Subset Converter は、 わずかに互換性がない AXI4-Stream 信号セ ッ ト を一緒に接続 し ます。 IP には、 イ ン
タ ーフ ェ イ ス ご と に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な AXI4-Stream 信号が含まれ、 一貫 し た方法で 1 つの信号セ ッ ト を
別の信号セ ッ ト に変換で き ます。
IP イ ン テグ レー タ ーのボー ド オー ト メ ーシ ョ ン
Vivado® Design Suite では、 ボー ド が自動的に認識 さ れ ます。 タ ーゲ ッ ト ボー ド に含ま れ る さ ま ざ ま な イ ン タ ーフ ェ
イ ス が認識 さ れ る ので、 IP を カ ス タ マ イ ズ し て、 特定ボー ド の イ ン タ ーフ ェ イ ス に接続 さ れ る よ う に IP を イ ン ス タ
ン シエー ト お よ び コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン で き ます。 現在の と こ ろ複数の 7 シ リ ーズ ボー ド がサポー ト さ れてい ま
す。 UltraScale パーツ を含むボー ド も 間 も な く サポー ト さ れ る 予定です。
IP イ ン テ グ レー タ ーには、 [Board] タ ブ と い う 別の タ ブにボー ド に対す る すべての イ ン タ ーフ ェ イ ス が表示 さ れます。
こ の タ ブ を使用 し て必要な イ ン タ ーフ ェ イ ス を選択 し 、 IP イ ン テ グ レー タ ーで提供 さ れ る デザ イ ン ア シ ス タ ン ス を
使用す る と 、 簡単にデザ イ ン を選択 し た イ ン タ ーフ ェ イ ス に接続で き ます。 I/O 制約はすべて自動的に こ の フ ロ ーの
一部 と し て生成 さ れます。 詳細は、 『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し た IP サブシ
ス テ ムの設計』 (UG994)(UG994) [参照 2] を参照 し て く だ さ い。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
[Address Editor] タ ブ での メ モ リ マ ッ プ
ブ ロ ッ ク デザ イ ンに イ ン ス タ ン シエー ト さ れたペ リ フ ェ ラ ル (ス レーブ) の メ モ リ マ ッ プは自動的に割 り 当て ら れま
すが、 ア ド レ ス は手動で割 り 当て る 必要があ り ます。 こ のデザ イ ンのア ド レ ス マ ッ プ を生成する には、 次を実行 し ま
す。
1.
上記の図で [Address Editor] タ ブ を ク リ ッ ク し ます。
2.
左下の [Auto Assign Address] を ク リ ッ ク し ます。
ア ド レ ス は、 [Offset Address] お よ び [Range] 列に値を入力す る と 、 手動で設定する こ と も で き ます。 詳細は、 『Vivado
Design Suite ユーザー ガ イ ド : IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し た IP サブシ ス テ ムの設計』 (UG994) [参照 2] を参照 し て く
だ さ い。
X-Ref Target - Figure 2-44
図 2‐44 : メ モ リ マ ッ プするペ リ フ ェ ラル
ヒ ン ト : [Address Editor] タ ブはバ ス マ ス タ ー と し て機能する IP ブ ロ ッ ク (ZYNQ7 プ ロ セ ッ サな ど) が図に含まれてい
る 場合にのみ表示 さ れます。
デザイ ン ルール チ ェ ッ ク の実行
Vivado IP イ ン テ グ レー タ ーは、 デザ イ ン を ま と め る 際に リ アル タ イ ムで基本的な DRC を実行 し ます。 ただ し 、 デザ
イ ン作成中にエ ラ ーが発生す る こ と があ り ます。 た と えば、 ク ロ ッ ク ピ ンの周波数が正 し く 設定 さ れない こ と があ り
ます。
全体的な DRC を実行す る には、 [Validate Design] ツールバー ボ タ ン
を ク リ ッ ク し ます。
警告やエ ラ ーがなか っ た場合は、 それ ら がなか っ た こ と を示す メ ッ セージが表示 さ れます。
ブ ロ ッ ク デザイ ンの最上位デザイ ンへの統合
ブ ロ ッ ク デザ イ ン を完成 し てデザ イ ン を検証 し た ら 、 次の 2 つの手順を実行 し てデザ イ ン を完成 さ せます。
•
出力フ ァ イ ルの生成
•
HDL ラ ッ パーの作成
出力フ ァ イ ルを生成す る と 、 Vivado IDE の [Sources] ウ ィ ン ド ウ にその IP の ソ ース フ ァ イ ル と 適切な制約が作成 さ れ
ます。
プ ロ ジ ェ ク ト 作成時に タ ーゲ ッ ト 言語 と し て指定 し た言語に よ っ て、IP イ ン テ グ レー タ ーに よ り 適切な フ ァ イ ルが生
成 さ れます。 Vivado IDE で特定の IP の ソ ース フ ァ イ ルが指定 し た タ ーゲ ッ ト 言語で生成で き ない場合は、 コ ン ソ ー
ルにそれを示す メ ッ セージが表示 さ れます。
出力 フ ァ イルの生成
出力フ ァ イ ルを生成す る には、 次のいずれか を実行 し ます。
•
[Sources] ウ ィ ン ド ウ の [Design Sources] フ ォ ルダー階層を展開 し てデザ イ ン を右 ク リ ッ ク し 、 [Generate Output
Products] を ク リ ッ ク し ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
•
Flow Navigator の [IP Integrator] の下の [Generate Block Design] を ク リ ッ ク し ます。
HDL ラ ッ パーの作成
IP イ ン テ グ レー タ ーのブ ロ ッ ク デザ イ ンはそれ よ り も 上位のデザ イ ンに統合で き ます。 こ れには、 デザ イ ン を上位
の HDL フ ァ イ ルに イ ン ス タ ン シエー ト し ます。
上位に イ ン ス タ ン シエー ト す る には、Vivado IDE の [Sources] ウ ィ ン ド ウ でそのブ ロ ッ ク デザ イ ン を右 ク リ ッ ク し て、
[Create HDL Wrapper] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 2-45
図 2‐45 : HDL ラ ッ パーの作成
Vivado には、 HDL ラ ッ パーを作成す る 際に 2 つの選択肢があ り ます。
•
Vivado で ラ ッ パーを作成 し て自動的にア ッ プデー ト さ れ る よ う にする オプシ ョ ン (デフ ォ ル ト )
•
ユーザーが変更可能な ス ク リ プ ト を作成 し て、 ユーザーが編集お よ び維持で き る よ う にする オプシ ョ ン ( こ のオ
プ シ ョ ン を選択す る と 、 ブ ロ ッ ク デザ イ ン でポー ト レ ベルの変更 をす る たびにユーザーが ラ ッ パーを ア ッ プ
デー ト す る 必要があ り ます)。
X-Ref Target - Figure 2-46
図 2‐46 : [Create HDL Wrapper] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
こ れに よ り 、 IP イ ン テ グ レ ー タ ー サブシ ス テ ム の最上位 HDL フ ァ イ ルが生成 さ れ ま す。 こ れでデザ イ ン がエ ラ ボ
レーシ ョ ン、 合成、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン な ど のほかのデザ イ ン フ ロ ーで使用で き る よ う にな り ま し た。
Vivado ピ ン プ ラ ン ナー ビ ュ ーでの PS I/O
Zynq-7000 デバ イ ス の PCB 設計お よ びピ ン プ ラ ン ニ ン グについては、『Zynq-7000 All Programmable SoC PCB デザ イ ン
お よ びピ ン配置ガ イ ド 』 (UG933) [参照 5] を参照 し て く だ さ い。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
Vivado IDE 生成のエ ンベデ ッ ド フ ァ イル IP イ ン テ グ レー タ ーか ら Zynq-7000 プ ロ セ ッ サ ハー ド ウ ェ ア デザ イ ン を SDK にエ ク ス ポー ト す る には、IP イ ン テ グ
レー タ ーで次の フ ァ イ ルを生成 し ます。
表 2‐1 : IP イ ン テグ レー タ ーで生成 さ れる フ ァ イル
フ ァ イル
説明
system.xml
こ の フ ァ イ ルは SDK を起動する と デフ ォ ル ト で開き 、 シ ス テ ムのア ド レ ス マ ッ プが表示 さ
れます。
ps7_init.c
ps7_init.h
ps7_init.c お よ び ps7_init.h フ ァ イ ルには、 Zynq プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ムの初期化 コ ー ド と 、
DDR ク ロ ッ ク 、 PLL、 MIO の初期化設定が含まれます。 SDK では、 プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ
ム上でアプ リ ケーシ ョ ンが実行で き る よ う に、プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ム を初期化す る 際に こ
れ ら の設定が使用 さ れます。 プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ムの設定の中には、 ZC702 評価ボー ド 用
に固定 さ れてい る も の も あ り ます。
ps7_init.tcl
こ れは Tcl バージ ョ ンの INIT フ ァ イ ルです。
ps7_init.html
INIT フ ァ イ ルは初期化デー タ を記述 し た も のです。
生成 さ れ る フ ァ イ ルの詳細は、『Zynq-7000 All Programmable SoC ソ フ ト ウ ェ ア開発者向けガ イ ド 』 (UG821) [参照 1] を
参照 し て く だ さ い。
ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK) を起動 し ます。 ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK) は、 ザ イ リ ン ク ス エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サを タ ーゲ ッ ト にす る ソ フ ト
ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン を作成す る ための完全な環境を提供 し ます。 こ れには、 GNU ベース の コ ンパ イ ラ ー ツール
チ ェ ーン (GCC コ ンパ イ ラ ー、 GDB デバ ッ ガー、 ユーテ ィ リ テ ィ 、 お よ び ラ イ ブ ラ リ )、 JTAG デバ ッ ガー、 フ ラ ッ
シ ュ プ ロ グ ラ マー、ザ イ リ ン ク ス IP お よ びベア メ タ ル ボー ド サポー ト パ ッ ケージ用の ド ラ イ バー、アプ リ ケーシ ョ
ン特有フ ァ ン ク シ ョ ンの ミ ド ル ウ ェ ア ラ イ ブ ラ リ 、 お よ び C/C++ ベア メ タ ルお よ び Linux アプ リ ケーシ ョ ン開発お
よ びデバ ッ グ用の IDE な ど が含 ま れ ま す。 オープ ン ソ ース Eclipse プ ラ ッ ト フ ォ ーム に基づいて、 SDK では C/C++
Development Toolkit (CDT) が使用 さ れてい ます。
こ れに含まれ る 機能は、 次の と お り です。
•
C/C++ コ ー ド エデ ィ タ ーお よ び コ ンパ イ ル環境
•
プ ロ ジ ェ ク ト 管理
•
アプ リ ケーシ ョ ン構築 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンお よ び makefile の自動生成
•
エ ラ ー ナビ ゲーシ ョ ン
•
エンベデ ッ ド タ ーゲ ッ ト をデバ ッ グお よ びプ ロ フ ァ イ ルする ための統合環境
•
ソ ース コ ー ド のバージ ョ ン制御を含め、 サー ド パーテ ィ プ ラ グ イ ン を使用 し た場合に利用可能な追加機能
SDK の使用
SDK は、 ザ イ リ ン ク ス Vivado Design Suite イ ン ス ト ール パ ッ ケージか ら 、 ま たは ス タ ン ド ア ロ ン イ ン ス ト ール と し
て入手で き ます。 SDK には、 FSBL (First Stage Bootloader) を作成する アプ リ ケーシ ョ ン テ ンプ レー ト のほか、 ブー ト
イ メ ージ を構築す る 際のグ ラ フ ィ カル イ ン タ ーフ ェ イ ス も 含まれます。SDK には、 コ ン セプ ト 、 タ ス ク お よ び リ フ ァ
レ ン ス情報を記述 し たヘルプ シ ス テ ムが含まれます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
ハー ド ウ ェ ア記述のエ ク スポー ト
デザ イ ンが イ ンプ リ メ ン ト さ れ、 ビ ッ ト ス ト リ ームが生成 さ れた ら 、 ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン を開発す る ため
にデザ イ ン を SDK にエ ク ス ポー ト し ます。 プ ロ セ ッ シ ン グ ロ ジ ッ ク に何の ロ ジ ッ ク も 含まれない こ と が まれにあ り
ますが、 こ の よ う な場合は イ ンプ リ メ ン ト お よ びビ ッ ト ス ト リ ーム生成をせずにデザ イ ン を エ ク ス ポー ト す る こ と も
で き ます。
デザ イ ン を SDK にエ ク ス ポー ト す る には、 次の手順に従っ て く だ さ い。
1.
Vivado IDE で [File] → [Export] → [Export Hardware] を ク リ ッ ク し ます。
[Export Hardware for SDK] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が開き ます (図 2-47)。
.
X-Ref Target - Figure 2-47
図 2‐47 : [Export Hardware for SDK] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
2.
[Export Hardware for SDK] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス で [Include bitstream] チ ェ ッ ク ボ ッ ク ス を オンに し ます。
注記 : プ ロ ジ ェ ク ト ベース の フ ロ ーの場合、 通常 [Export to] は [<Local to Project>] に設定 さ れてい ますが、 必要
に応 じ て変更で き ます。
3.
ハー ド ウ ェ ア定義を エ ク ス ポー ト し た ら 、[File] → [Launch SDK] を ク リ ッ ク し て Vivado か ら SDK を起動 し ます。
[Launch SDK] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が表示 さ れます。
X-Ref Target - Figure 2-48
図 2‐48 : [Launch SDK] ｆ ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
プ ロ ジ ェ ク ト ベー ス の フ ロ ーでは、 [Exported location] お よ び [Workspace] フ ィ ール ド は通常 [<Local to Project>]
に 設定 さ れ て い ま す が、 ハー ド ウ ェ ア 定義 を エ ク ス ポ ー ト す る 際 に 別 の デ ィ レ ク ト リ を 指定 し た 場合は、
[Exported location] フ ィ ール ド を その特定のデ ィ レ ク ト リ に設定 し て く だ さ い。 同様に、 [Workspace] フ ィ ール ド
も 必要であれば適切なデ ィ レ ク ト リ に設定で き ます。
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第 2 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での Zynq‐7000 プ ロ セ ッ サの使用
ハー ド ウ ェ ア定義を SDK にエ ク ス ポー ト し てか ら SDK を起動す る と 、 SDK で ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン を記
述 し 始め る こ と がで き ます。
ソ フ ト ウ ェ アの さ ら な る デバ ッ グお よ びダ ウ ン ロ ー ド は SDK か ら 実行で き ます。
ソ フ ト ウ ェ アの ELF フ ァ イ ルを Vivado ツールに イ ン ポー ト し 戻 し 、 FPGA ビ ッ ト ス ト リ ーム を使用 し て統合す る と 、
さ ら に詳細なダ ウ ン ロ ー ド お よ びテ ス ト がで き ます。
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第 3章
エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ
セ ッ サの使用
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ デザイ ンの概要
Vivado IDE の IP イ ン テ グ レー タ ーは、 プ ロ セ ッ サ ベース のシ ス テ ム を統合す る 優れた ツールです。
MicroBlaze™ エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サは、 ザ イ リ ン ク ス フ ィ ール ド プ ロ グ ラ マブル ゲー ト ア レ イ (FPGA) の イ ンプ
リ メ ン テーシ ョ ン用に最適化 さ れた RISC (Reduced Instruction Set Computer) コ アです。
図 3-1 は、 MicroBlaze コ アの論理ブ ロ ッ ク デザ イ ンです。
X-Ref Target - Figure 3-1
図 3‐1 : MicroBlaze コ アのブ ロ ッ ク 図
MicroBlaze プ ロ セ ッ サは、 詳細に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能なので、 デザ イ ンに必要な特定の機能セ ッ ト を選択で
き ます。
プ ロ セ ッ サの決ま っ た機能セ ッ ト には、 次の よ う な も のがあ り ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
•
32 個の 32 ビ ッ ト 汎用レ ジ ス タ
•
オペ ラ ン ド 3 つ と ア ド レ ス指定モー ド 2 つを含む 32 ビ ッ ト 命令ワ ー ド
•
32 ビ ッ ト のア ド レ ス バス
•
単一発行のパ イ プ ラ イ ン
こ れ ら の決ま っ た機能のほか、 MicroBlaze プ ロ セ ッ サにはその他の機能を選択 し て有効にで き る パ ラ メ ー タ ー値があ
り ます。
推奨 : 古い (廃止) バージ ョ ンの MicroBlaze では、 本書で記述する オプシ ョ ンの機能の一部だけがサポー ト さ れます。
最新バージ ョ ン の MicroBlaze (v9.0) では、 すべてのオプシ ョ ン がサポー ト さ れ ま す。 新 し いデザ イ ン には最新バー
ジ ョ ンの MicroBlaze を使用す る よ う に し て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ デザ イ ンの詳細は、 『MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド 』 (UG984) [参照 6] を参照 し
て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サを含む IP イ ン テグ レー タ ー デ
ザイ ンの作成
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ を使用 し た設計は、Vivado IDE を使用 し た場合 と ISE® Design Suite と エンベデ ッ ド 開発キ ッ ト
(EDK) を使用 し た場合で異な り ます。
Vivado IDE では、 エンベデ ッ ド 開発に IP イ ン テ グ レー タ ー ツールを使用 し ます。 IP イ ン テ グ レー タ ーは、 GUI ベー
ス の イ ン タ ーフ ェ イ ス で、 複雑な IP サブシ ス テ ム を統合で き ます。
Vivado IDE の IP カ タ ロ グか ら は、 複雑なデザ イ ンに対応 し て さ ま ざ ま な IP が使用で き ます。 IP カ タ ロ グには、 カ ス
タ ム IP を追加す る こ と も で き ます。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サを使用 し たデザイ ン
1.
Flow Navigator の [IP Integrator] の下の[Create Block Design] を ク リ ッ ク し 、 [Create Block Design] ダ イ ア ロ グ ボ ッ
ク ス を開 き ます。
2.
図 3-2 の よ う にデザ イ ン名を入力 し ます。
X-Ref Target - Figure 3-2
図 3‐2 : [Create Block Design] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
[Block Design] ウ ィ ン ド ウ が開 き ます (図 3-3)。
X-Ref Target - Figure 3-3
図 3‐3 : ブ ロ ッ ク デザイ ン キ ャ ンバス
こ の空のデザ イ ン に IP カ タ ロ グ か ら [Add IP] を ク リ ッ ク し て IP を追加 し ま す。 ま たは、 キ ャ ン バ ス 上で右 ク
リ ッ ク し て IP を追加す る こ と も で き ます。
3.
[Add IP] を ク リ ッ ク し てデザ イ ンに IP を追加 し ます。
検索 ウ ィ ン ド ウ が表示 さ れ る ので、 図 3-4 の よ う に MicroBlaze プ ロ セ ッ サを検索 し て選択 し ます。
X-Ref Target - Figure 3-4
図 3‐4 : IP カ タ ログでの MicroBlaze の検索
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze IP を選択す る と 、 Vivado IP イ ン テ グ レー タ ーでデザ イ ン に IP が追加 さ れ、 図 3-5の よ う にプ ロ セ ッ
シ ン グ シ ス テ ムの画像が表示 さ れます。
X-Ref Target - Figure 3-5
図 3‐5 : ブ ロ ッ ク デザイ ン キ ャ ンバスの MicroBlaze プ ロ セ ッ サ
Tcl コ マ ン ド :
create_bd_cell -type ip -vlnv xilinx.com:ip:microblaze:9.4 microblaze_0
4.
キ ャ ンバ ス上で MicroBlaze IP を ダブル ク リ ッ ク し て [Re-customize IP] プ ロ セ ス を開始す る と 、 MicroBlaze プ ロ
セ ッ サに対す る [Re-customize IP] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が表示 さ れます。
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド には、 次の機能があ り ます。
•
1 ク リ ッ ク で コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き る テンプレー ト ベースの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス
•
ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス で設定 し たオプシ ョ ンに基づいた MicroBlaze の相対的なエ リ ア、 周波数、 パフ ォーマ ン ス
の概算に よ り 、 即座に フ ィ ー ド バ ッ ク 可能
•
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン プ ロ セ ス のガ イ ダ ン ス
•
すべての コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オプシ ョ ンに対する ツール ヒ ン ト で、 各オプシ ョ ンの影響を理解可能
•
[Advanced] ボ タ ン を使用 し て タ ブの イ ン タ ーフ ェ イ ス ですべてのオプシ ョ ンに直接ア ク セ ス
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド には、 次の よ う なページがあ り 、 選択 し た [General Settings] オプシ ョ
ンに基づいて、 ページが有効にな り ます。
•
[Configuration Wizard] : テ ンプ レー ト 選択お よ び一般的な設定を示す最初のページ。
•
[General] : 実行単位の選択、 常に表示 さ れ る 最適化。
•
[Exceptions] : 例外が最初のページで選択 さ れ る 場合に表示 さ れ る 有効にす る 例外。
•
[Debug] : デバ ッ グが有効にな る 場合に表示 さ れ る ブ レー ク ポ イ ン ト お よ び ウ ォ ッ チポ イ ン ト の数。
•
[Cache] : キ ャ ッ シ ュ が選択 さ れ る と 表示 さ れ る キ ャ ッ シ ュ 設定。
•
[MMU] : メ モ リ 管理が選択 さ れ る と 表示 さ れ る MMU 設定。
•
[Buses] : バ ス設定。 最後のページ。 常に表示。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
図 3-6 は、 MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の最初のページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 3-6
図 3‐6 : MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド
ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス の左側には、 現在の設定での周波数、 エ リ アの相対的な値が表示 さ れます。
•
[Frequency] : こ の値は、こ のアーキ テ ク チ ャ お よ びス ピー ド グ レー ド を使用 し て達成可能な最大周波数に関す る
概算の周波数の割合 (%) で、 現在の設定で達成可能な相対的な周波数を示 し ます。
注記 : こ れはあ ら か じ め定義済みのベンチマー ク シ ス テ ムのセ ッ ト に基づいた概算で、実際の値か ら 最大 30% ま
での誤差があ る 可能性があ り 、 シ ス テ ムが対応す る 周波数に必ず達成で き る と は限 り ません。
•
[Area] : こ の値は、 こ のアーキ テ ク チ ャ を使用 し た最大エ リ アに相対的な LUT のエ リ アの割合 (%) の概算で、 現
在の設定で達成可能な 相対的な MicroBlaze のエ リ ア を示 し ます。
注記 : こ れは概算で、 実際の値か ら 最大 5% の誤差があ る 可能性があ り 、 イ ンプ リ メ ン ト さ れたエ リ アが こ の値
と 必ず し も 同 じ にな る と は限 り ません。
•
[Performance] : こ の値は、 現在の設定で達成可能な MicroBlaze の相対的なパフ ォーマ ン ス を示す も のです。
注記 : こ れは、 ベンチマー ク のセ ッ ト に基づいた概算で、 実際のパフ ォーマ ン ス はユーザー アプ リ ケーシ ョ ンに
よ っ てかな り 異な り ます。
•
[BRAMs] : こ の値は MicroBlaze で使用 さ れ る ブ ロ ッ ク RAM の総数で、 命令キ ャ ッ シ ュ と デー タ キ ャ ッ シ ュ 、 お
よ び分岐先キ ャ ッ シ ュ がブ ロ ッ ク RAM と MMU (Memory Management Unit) を使用 し ます (MMU は仮想ま たは保
護モー ド で 1 つのブ ロ ッ ク RAM を使用)。
•
[DSP48] ま たは [MULT18] : こ の値は MicroBlaze で使用 さ れ る DSP48 ま たは MULT18 の総数で、整数乗算器お よ
び FPU (Floating Point Unit) は こ の合計値を使用 し て浮動小数点の乗算を イ ンプ リ メ ン ト し ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の最初のページ MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド を使用す る 最 も 単純な方法は、 6 つの定義済みテ ンプ レー ト (それぞ
れ完全な MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を定義) の 1 つを選択する こ と です。 定義済みのテ ンプ レー ト は特定ア
プ リ ケーシ ョ ンの開始点 と し て使用で き 、 パフ ォーマ ン ス、 周波数、 ま たはエ リ ア を適用 し 、 ウ ィ ザー ド を使用 し て
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を変更 し ます。
オプシ ョ ン を変更す る と 、 情報エ リ アにパフ ォーマ ン ス、 周波数、 エ リ アの変更に関す る 概算値が表示 さ れます。 こ
のダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス には、 次の よ う なオプシ ョ ンがあ り ます。
•
[Minimum Area] : 可能性のあ る 最小の MicroBlaze コ アで、 キ ャ ッ シ ュ ま たはデバ ッ グは含まれません。
•
[Maximum Performance] : 可能性のあ る 最大パフ ォーマ ン ス にな り 、 大 き な キ ャ ッ シ ュ お よ びデバ ッ グ、 すべて
の実行ユニ ッ ト が含まれます。
•
[Maximum Frequency] : 達成可能な最大周波数にな り 、 小 さ な キ ャ ッ シ ュ で、 デバ ッ グはな く 、 実行ユニ ッ ト も
少 し だけ含ま れます。
•
[Linux with MMU] : MMU を使用 し て Linux を実行す る 際に高パフ ォーマ ン ス にす る ために向いた設定で、 メ モ
リ 管理が有効にな り 、 大 き な キ ャ ッ シ ュ 、 デバ ッ グ、 すべての実行ユニ ッ ト が含まれます。
•
[Low-end Linux with MMU] : MicroBlaze エンベデ ッ ド リ フ ァ レ ン ス シ ス テ ムに対応する 設定で、 ロ ーエン ド シ
ス テ ムでの Linux 開発に向いた設定にな り ます。 メ モ リ 管理は有効にな り 、 小 さ な キ ャ ッ シ ュ お よ びデバ ッ グが
含まれます。
•
[Typical] : パフ ォーマ ン ス、 エ リ ア、 周波数間で合理的な妥協が さ れた設定で、 ス タ ン ド ア ロ ン プ ロ グ ラ ムお よ
びオーバーヘ ッ ド の少ないカーネルに向いてい ます。 キ ャ ッ シ ュ お よ びデバ ッ グは イ ネーブルにな り ます。
図 3-7 は、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の定義済みコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 3-7
図 3‐7 : MicroBlaze 定義済みコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン設定
[General] ページ
定義済みのテ ンプ レー ト が使用 さ れない場合は、 各ページでオプシ ョ ン を選択で き ます。 こ れのオプシ ョ ンは、 デザ
イ ンの必要性に基づいて MicroBlaze プ ロ セ ッ サを微調整す る ための も のです。こ れ ら の さ ま ざ ま なオプシ ョ ンの上に
カー ソ ルを置 く と 、 特定のオプシ ョ ンの意味を説明する ツール ヒ ン ト が表示 さ れます。 次は、 こ れ ら のオプシ ョ ンに
ついて説明 し ます。
•
[Select implementation to optimize area (with lower instruction throughput)] : MicroBlaze のエ リ ア最適化が有効に
な り ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーが設定 さ れ る と 、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンで特にパ イ プ ラ イ ンが 5 段か ら 3 段に削
減 さ れて、 エ リ アが最適化 さ れます。
推奨 : Artix®-7 デバ イ ス の よ う な リ ソ ー ス に制限の あ る アーキ テ ク チ ャ の場合は、 最適化を 有効にす る こ と
を お勧め し ま すが、 パ フ ォ ーマ ン ス が重要な場合は、 余分な ク ロ ッ ク サ イ ク ル を実行す る 必要の あ る 命令 も
中には あ る ので、 こ のパ ラ メ ー タ ーは設定 し ない よ う に し て く だ さ い。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
注記 : MMU ( メ モ リ 管理装置)、 分岐先キ ャ ッ シ ュ 、 命令キ ャ ッ シ ュ ス ト リ ーム、 命令キ ャ ッ シ ュ ビ ク テ ィ ム、
デー タ キ ャ ッ シ ュ ビ ク テ ィ ム、 お よ び ACE (AXI Coherency Extension) を エ リ ア最適化 と 一緒には使用で き ませ
ん。
•
[Enable MicroBlaze Debug Module Interface] : Xilinx Microprocessor Debugger を使用 し てプ ロ グ ラ ム を ダ ウ ン ロ ー
ド お よ びデバ ッ グで き る よ う にデバ ッ グ を有効に し ます。
推奨 : エ リ ア リ ソ ー ス がか な り 重要で な い限 り は、 常にデバ ッ グ を有効にす る こ と をお勧め し ま す。
•
[Use Instruction and Data Caches] : MicoBlaze にオプシ ョ ンで命令キ ャ ッ シ ュ を使用す る と 、 LMB ア ド レ ス範囲
外にあ る コ ー ド を実行す る 際のパフ ォーマ ン ス を改善で き ます。 命令キ ャ ッ シ ュ の機能は、 次の と お り です。
°
直接マ ッ プ (一方向の結合)
°
選択可能な キ ャ ッ シ ュ 可能な メ モ リ ア ド レ ス範囲
°
コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能な キ ャ ッ シ ュ お よ び タ グ サ イ ズ
°
AXI4 イ ン タ ーフ ェ イ ス (M_AXI_IC) ま たは CacheLink (XCL) イ ン タ ーフ ェ イ ス でのキ ャ ッ シ ュ
°
4 ま たは 8 ワー ド のキ ャ ッ シ ュ ラ イ ンに対する オプシ ョ ン
°
MSR のビ ッ ト を使用 し て キ ャ ッ シ ュ のオン/オ フ を制御
°
オプシ ョ ンの WIC 命令で命令キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を無効化
°
オプシ ョ ンの ス ト リ ーム バ ッ フ ァ で命令をプ リ フ ェ ッ チ し てパフ ォーマ ン ス を改善
°
オプシ ョ ンのビ ク テ ィ ム キ ャ ッ シ ュ で追い出 さ れた キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン デー タ を保存 し てパフ ォーマ ン ス を
改善
°
オプシ ョ ンのパ リ テ ィ 保護で、ブ ロ ッ ク RAM ビ ッ ト エ ラ ーが検出 さ れた場合にキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を無効化
°
オプシ ョ ンでデー タ 幅を 32 ビ ッ ト を使用す る か、 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン全体の 512 ビ ッ ト を使用す る か選択
外部 メ モ リ を使用す る 際にキ ャ ッ シ ュ を ア ク テ ィ ベー ト す る と 、 リ ソ ース使用量を削減す る ために小 さ いキ ャ ッ
シ ュ サ イ ズ を選ぶ必要があ る 場合で も 、 パフ ォーマ ン ス がかな り 改善 さ れます。
•
[Enable Exceptions] : 例外サポー ト のあ る OS を使用する 場合、 ま たは ス タ ン ド ア ロ ン プ ロ グ ラ ム で例外ハン ド
ラ ーを明示的に追加す る 場合に、 例外を有効に し ます。
•
[Use Memory Management] : Linux な ど の OS を使用する 予定があ る 場合に、メ モ リ 保護の付いた仮想 メ モ リ をサ
ポー ト す る メ モ リ 管理装置 (MMU) を有効に し ます。
注記 : エ リ ア最適化ま たは ス タ ッ ク 保護を有効に し た場合、 メ モ リ 管理装置 (MMU) は使用で き ません。
•
[Enable Discrete Ports] : 次の目的に使用 さ れ る MicroBlaze イ ン ス タ ン ス の離散ポー ト を有効に し ます。
°
ソ フ ト ウ ェ ア ブ レー ク (Ext_BRK、 Ext_NM_BRK) の生成
°
プ ロ セ ッ サの ス リ ープお よ び ウ ェー ク ア ッ プ (Sleep、 Wakeup、 Dbg_Wakeup) の管理
°
デバ ッ グ イ ベン ト (Debug_Stop、 MB_Halted) の処理
°
フ ォール ト ト レ ラ ン ス (MB_Error) を使用する 場合にエ ラ ー信号を発信
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [General] ページ
図 3-8 は、 MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの [General] ページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 3-8
図 3‐8 : MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [General] ページ
[Instructions] フ ィ ール ド
•
[Enable Barrel Shifter] : MicroBlaze のハー ド ウ ェ ア バレル シ フ タ ーを有効に し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーに よ り 、
bsrl、 bsra、 bsll、 bsrli、 bsrai、 お よ び bslli な ど の命令が イ ネーブルにな り ます。 バレル シ フ タ ーを
イ ネーブルにす る と 、 アプ リ ケーシ ョ ンのパフ ォーマ ン ス がかな り 改善 さ れますが、 プ ロ セ ッ サの容量は増加 し
ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーがオンにな っ てい る と 、 コ ンパ イ ラ ーでバレル シ フ タ ー命令が自動的に使用 さ れます。
•
[Enable Floating Point Unit] : IEEE-754 規格に基づいた単精度浮動小数点 (FPU) を有効に し ます。FPU を使用す る
と 、 アプ リ ケーシ ョ ンの単精度の浮動小数点のパフ ォーマ ン ス がかな り 改善 し 、 MicroBlaze の容量 も かな り 増加
し ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
こ のパ ラ メ ー タ ーを BASIC に設定する と 、 fadd、 frsub、 fmul、 fdiv お よ び fcmp 命令が イ ネーブルにな り
ます。 [EXTENDED] に設定 し て も 、 flt、 finit、 お よ び fsqrt 命令が イ ネーブルにな り ます。 コ ンパ イ ラ ー
では こ のパ ラ メ ー タ ーの設定に従っ て FPU 命令を自動的に使用 し ます。
•
[Enable Integer Multiplier] : MicroBlaze のハー ド ウ ェ ア整数乗算器を有効に し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーを MUL32
に設定す る と 、 mul お よ び muli 命令が イ ネーブルにな り ます。
MUL64 に設定す る と 、 64 ビ ッ ト 乗算用に mulh、 mulhu、 お よ び mulhsu 命令 も イ ネーブルにな り ます。 NONE
に設定 さ れ る と 、 MUL ま た は DSP48 プ リ ミ テ ィ ブ が ほ か の目的用に空に な り ま す。 NONE に設定 し て も 、
MicroBlaze プ ロ セ ッ サのエ リ アには少 し し か影響 し ません。 こ のパ ラ メ ー タ ーが有効にな る と 、 コ ンパ イ ラ ーで
は mul 命令が自動的に使用 さ れます。
•
[Enable Integer Divider] : MicroBlaze のハー ド ウ ェ ア整数除算器を有効に し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーは、 idiv お
よ び idivu 命令を イ ネーブルに し ます。こ のパ ラ メ ー タ ーをオンにする と 、整数除算を実行す る アプ リ ケーシ ョ
ンのパフ ォーマ ン ス は改善 さ れ る 可能性があ り ますが、 プ ロ セ ッ サの容量 も 増加 し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーが有
効にな る と 、 コ ンパ イ ラ ーでは idiv 命令が自動的に使用 さ れます。
•
[Enable Additional Machine Status Register Instructions] : MSR でビ ッ ト を設定お よ び一掃す る 際のマシ ン ス テー
タ ス レ ジ ス タ (MSR) 命令を イ ネーブルに し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーは、 msrset お よ び msrclr 命令を イ ネー
ブルに し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーを イ ネーブルにす る と 、 MSR の ビ ッ ト を変更す る パフ ォ ーマ ン ス が改善 さ れ
ます。
•
[Enable Pattern Comparator] : パ タ ーン比較命令の pcmpbf、 pcmpeq、 お よ び pcmpne を イ ネーブルに し ます。
パ タ ーン比較バ イ ト の検出命令 (pcmpbf) は、 2 つの ワ ー ド 間で一致す る 最初のバ イ ト の位置を戻 し 、 ス ト リ ン
グお よ びパ タ ーン一致操作のパフ ォーマ ン ス を改善 し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーが イ ネーブルの場合、 SDK ラ イ ブ
ラ リ は pcmpbf 命令を自動的に使用 し ます。
°
pcmpeq お よ び pcmpne 命令は 2 つの ワー ド が等 し いか ど う かに基づいて 1 ま たは 0 を戻 し ます。 こ れ ら の
命令に よ り 、フ ラ ッ グ設定のパフ ォーマ ン ス が改善 さ れ、コ ンパ イ ラ ーでは こ れ ら が自動的に使用 さ れます。
°
こ のオプシ ョ ン を選択す る と 、 clz (count leading zeroes) 命令 も イ ネーブルにな り ます。 clz 命令を使用す る
と 、 プ ラ イ オ リ テ ィ デ コ ー ド お よ び規格化のパフ ォーマ ン ス が向上で き ます。
•
[Enable Reversed Load/Store and Swap Instructions] : 予約済み ロ ー ド 、 格納、 ス ワ ッ プ命令のlbur、 lhur、 lwr、
sbr、 shr、 swr、 swapb、 お よ び swaph を イ ネーブルに し ま す。 予約済み ロ ー ド /格納命令では、 反対のエ ン
デ ィ ア ン ネ ス を含むデー タ が読み出 し ま たは書 き 出 し さ れ、 ス ワ ッ プ命令では、 レ ジ ス タ のバ イ ト ま たはハーフ
ワ ー ド が ス ワ ッ プで き る よ う にな り ます。 こ れ ら な主に、 リ ト ル エ ンデ ィ ア ンの MicroBlaze を使用 し て ビ ッ グ
エンデ ィ ア ンのネ ッ ト ワー ク ア ク セ ス を処理する 際にパフ ォーマ ン ス を改善する のに便利な命令です。
•
[Enable Additional Stream Instructions] : ダ イ ナ ミ ッ ク ア ク セ ス命令の GETD お よ び PUTD を含め、 AXI4-Stream
リ ン ク を使用す る 際に追加で機能を提供 し ます。 命令は、 次を提供す る 変数を使用す る と 拡張 さ れます。
°
ア ト ミ ッ ク GET、 GETD、 PUT、 お よ び PUTD 命令
°
テ ス ト のみの GET お よ び GETD 命令
°
制御ビ ッ ト が設定 さ れていない場合に ス ト リ ーム例外を生成す る GET お よ び GETD 命令
重要 : こ れ ら の命令を使用す る には、 ス ト リ ーム例外を イ ネーブルにす る 必要があ り 、 少な く と も 1 つの リ ン ク を選
択す る 必要があ り ます。
最適化
[Select implementation to optimize area (with lower instruction throughput)] : こ の オ プ シ ョ ン を 選択 し ま す。 こ れ は
[General Settings] オプシ ョ ン と 同 じ です。 [Enable Branch Target Cache] :オンにす る と 、 分岐先キ ャ ッ シ ュ が イ ンプ リ メ
ン ト さ れ、 条件分岐が予測 さ れて分岐先がキ ャ ッ シ ュ さ れ、 分岐パフ ォーマ ン ス が改善 さ れます。
注記 : [Branch Target Cache] を使用で き る よ う にする には、 エ リ ア最適化は イ ネーブルに し ないで く だ さ い。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
[Fault Tolerance] フ ィ ール ド
•
[Enable Fault Tolerance Support] : オンにす る と 、MicroBlaze は内部ブ ロ ッ ク RAM をパ リ テ ィ で保護 し 、LMB ブ
ロ ッ ク RAM の誤 り 訂正 コ ー ド (ECC) を ECC エ ラ ーの例外処理 も 含めてサポー ト し ます。 こ れに よ り 、 ブ ロ ッ
ク RAM のビ ッ ト フ リ ッ プに よ り 、 プ ロ セ ッ サ関数が影響を受け る こ と がな く な り ます。
°
こ の値が自動計算 さ れ る 場合に ECC が接続 さ れた LMB BRAM コ ン ト ロ ー ラ ーで有効にな る と 、 フ ォール
ト ト レ ラ ン ス が MicroBlaze で自動的に イ ネーブルにな り ます。
°
フ ォール ト ト レ ラ ン ス がオ フ の場合は、 IP イ ン テ グ レー タ ー ツールが接続 さ れた LMB BRAM コ ン ト ロ ー
ラ ーで ECC を自動的に有効に し ます。
°
フ ォール ト ト レ ラ ン ス がオ フ の場合は、 接続 さ れた LMB BRAM コ ン ト ロ ー ラ ーの ECC は影響を受け ませ
ん。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze コ ン フ ィ ギュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Exception] ページ
図 3-9 は、 MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Exception] ページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 3-9
図 3‐9 : MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Exception] ページ
重要 : 自身の例外ハン ド ラ ーを提供す る 必要があ り ます。
[Math Exceptions] フ ィ ール ド
•
[Enable Floating Point Unit Exceptions] : 浮動小数点演算ユニ ッ ト (FPU) で生成 さ れた例外を イ ネーブルに し ま
す。 FPU はすべての IEEE 規格の条件 (ア ン ダーフ ロ ー、 オーバーフ ロ ー、 0 に よ る 除算、 不正操作) に対 し て例
外処理を実行 し ます。 ま た、 MicroBlaze FPU は非正規化オペ ラ ン ド の例外処理 も 実行 し ます。
•
[Enable Integer Divide Exception] : idiv ま たは idivu に指定 し た除数 (rA) が 0 の場合、 ま たは idiv に対 し てオー
バーフ ロ ーが発生 し た場合、 例外が発生 し ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
[Bus Exceptions] フ ィ ール ド
•
[Enable Instruction-side AXI Exception] : 命令側の AXI バ ス にエ ラ ーがあ る 場合、 例外が発生 し ます。
•
[Enable Data-side AXI Exception] : デー タ 側の AXI バ ス にエ ラ ーがあ る 場合、 例外が発生 し ます。
[Other Exceptions] フ ィ ール ド
•
[Enable Illegal Instruction Exception] : 主な opcode が無効な場合、 例外が発生 し ます。
•
[Enable Unaligned Data Exception] : オンにする と 、 不揃いのア ク セ ス を処理す る ために、 自動的に ソ フ ト ウ ェ ア
が挿入 さ れます。
•
[Generated Illegal Instruction Exception for NULL Instructions] : MicroBlaze コ ンパ イ ラ ーでは NULL 命令 コ ー ド
(0x00000000) が生成 さ れず、 SDK ラ イ ブ ラ リ で も 使用 さ れません。 こ の コ ー ド は、 手動アセ ンブル さ れた場合の
ためだけに存在 し ます。 NULL 命令の実行は、 通常プ ロ セ ッ サが初期化済み命令 メ モ リ 外に出た こ と を意味 し ま
す。
C_OPCODE_0x_ILLEGAL が設定 さ れ る と 、 MicroBlaze が こ の条件を ト ラ ッ プ し ま す。 それ以外の場合、 コ マ ン
ド は NOP と し て処理 さ れます。 こ の設定は、 [Enable Illegal Instruction Exception] を オンに し た場合にのみ使用で
き ます。
•
[Enable Stream Exception] : AXI (Advanced eXtensible Interface) の読み出 し ア ク セ ス用に ス ト リ ーム例外処理を イ
ネーブルに し ます。
重要 : ス ト リ ーム例外処理を使用す る には、 こ れ以外の ス ト リ ーム命令 も イ ネーブルにする 必要があ り ます。
•
[Enable Stack Protection] : ス タ ッ ク ポ イ ン タ ー (R1) を使用 し て メ モ リ ア ク セ ス をす る こ と で、 それ ら が SLR
(Stack Low Register) お よ び SHR (Stack High Register) で設定 し た制限内に収ま る よ う に し ます。例外が イ ネーブル
にな っ た ま ま チ ェ ッ ク がエ ラ ーにな る と 、ス タ ッ ク 保護違反 (Stack Protection Violation) 例外が発生 し ます。チ ェ ッ
ク がエ ラ ーにな る と 、 XMD (Xilinx Microprocessor Debugger) で も それが レ ポー ト さ れます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Cache] ページ
図 3-10 は、 MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Cache] ページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 3-10
図 3‐10 : MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Cache] ページ
•
[Enable Instruction Cache] :命令キ ャ ッ シ ュ が ソ フ ト ウ ェ アで も イ ネーブルにな っ てい る 場合にのみ、 マシ ン ス
テー タ ス レ ジ ス タ (MSR) の命令キ ャ ッ シ ュ イ ネーブル ビ ッ ト (ICE) を設定する こ と で、 こ のキ ャ ッ シ ュ を使用
し ます。
•
[Instruction Cache Features] フ ィ ール ド
°
[Size in Bytes] : C_USE_ICACHE が イ ネーブルにな っ てい る 場合、命令キ ャ ッ シ ュ のサ イ ズ を指定 し ます。す
べてのアーキ テ ク チ ャ ですべてのサ イ ズが使用で き る わけではあ り ません。
°
[Line Length] : 外部命令 メ モ リ か ら のキ ャ ッ シ ュ を使用 し ない転送で 4 ま たは 8 ワ ー ド のキ ャ ッ シ ュ ラ イ
ン長を選択 し ます。
°
[Base Address] : 命令キ ャ ッ シ ュ のベース ア ド レ ス を指定 し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーは、 C_USE_ICACHE が
イ ネーブルにな っ てい る 場合にのみ使用 し ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
°
[High Address] : 命令キ ャ ッ シ ュ のハ イ ア ド レ ス を指定 し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーは、 C_USE_ICACHE が イ
ネーブルにな っ てい る 場合にのみ使用 し ます。
°
[Enable Writes] : オンにす る と 、 wic 命令で命令キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を無効にで き ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーは、
C_USE_ICACHE が イ ネーブルにな っ てい る 場合にのみ使用 し ます。
°
[Use Cache for All Memory Accesses] : オンにす る と 、 MicroBlaze の専用キ ャ ッ シ ュ イ ン タ ーフ ェ イ ス が、 命
令キ ャ ッ シ ュ がデ ィ ス エーブルにな っ ていて も 、 キ ャ ッ シ ュ 可能な範囲内でのすべてのア ク セ ス に使用 さ れ
ます。
オ フ の場合、 命令キ ャ ッ シ ュ がデ ィ ス エーブルであれば、 命令キ ャ ッ シ ュ は こ れ ら のア ク セ ス にペ リ フ ェ ラ
ル AXI を 使用 し ま す。 オ ン の場合、 外部 メ モ リ コ ン ト ロ ー ラ ーが キ ャ ッ シ ュ イ ン タ ー フ ェ イ ス のみ を
MicroBlaze 命令 メ モ リ に提供す る 必要があ り ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーは、 ACE (AXI Coherency Extension) を
使用す る 場合にのみオンに し ます。
°
[Use Distributed RAM for Tags] : 命令キ ャ ッ シ ュ タ グ を使用 し て、 各キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンのア ド レ スお よ び有
効ビ ッ ト を維持 し ます。 オンの場合は、 命令キ ャ ッ シ ュ タ グがブ ロ ッ ク RAM ではな く 、 分散 メ モ リ に格納
さ れます。 こ れに よ り 、 ブ ロ ッ ク RAM が節約 さ れ る ので、 最大周波数が増加する 可能性があ り ます。
°
[Data Width] : AXI イ ン タ ー コ ネ ク ト を使用す る 際の命令キ ャ ッ シ ュ のバ ス幅を指定 し ます。 こ の幅は、 次
に設定で き ます。
°
[32-bit] : キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの長 さ に よ っ て、 32 ビ ッ ト ワー ド のキ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を送信す る のにバース ト
が使用 さ れます。
°
[Full Cacheline] : キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの長 さ に よ っ て、 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン ご と に 128 ま たは 256 ビ ッ ト のデー
タ 幅の単一送信が実行 さ れます。
°
[512-bit] : 単一送信が実行 さ れますが、 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの長 さ に よ っ て、 128 ま たは 256 ビ ッ ト のみが使用
さ れます。
2 つの幅設定には、 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンの長 さ に よ っ て、 キ ャ ッ シ ュ サ イ ズが少な く と も 8KB ま たは 16KB で
あ る 必要があ り ます。 AXI イ ン タ ーコ ネ ク ト のサ イ ズ を削減する には、 こ の設定が イ ン タ ー コ ネ ク ト のデー
タ 幅 と 同 じ であ る 必要があ り ます。 ほ と ん ど の場合、 幅設定に よ っ て最適なパフ ォーマ ン ス にで き ます。
注記 : こ の設定は、 エ リ ア最適化、 ACE (AXI Coherency Extension)を使用す る 場合やフ ォール ト ト レ ラ ン ス
がオンの場合は使用で き ません。
°
[Number of Streams] :命令キ ャ ッ シ ュ で使用 さ れ る ス ト リ ーム バ ッ フ ァ ーの数を指定 し ます。 ス ト リ ーム
バ ッ フ ァ ーは、 投機的に命令をプ ロ セ ッ サが リ ク エ ス ト する 前にプ リ フ ェ ッ チする ために使用 さ れます。 こ
れに よ り 、 プ ロ セ ッ サが メ モ リ か ら 命令を フ ェ ッ チする のにかか る 時間が減る ので、 パフ ォーマ ン ス が改善
さ れ る こ と が よ く あ り ます。
注記 : 命令キ ャ ッ シ ュ ス ト リ ーム を使用で き る よ う にす る には、 エ リ ア最適化 ま たは ACE (AXI Coherency
Extension) を イ ネーブルに し ないで く だ さ い。
°
[Number of Victims] : 保存す る 命令キ ャ ッ シ ュ ビ ク テ ィ ムの数を指定 し ます。 ビ ク テ ィ ムはキ ャ ッ シ ュ か ら
追い出 さ れた キ ャ ッ シ ュ ラ イ ンです。 ビ ク テ ィ ムが保存 さ れない場合、 必要であればすべての追い出 さ れた
ラ イ ンが メ モ リ か ら 再び読み出 さ れ る 必要があ り ます。 ほ と ん ど の最近の ラ イ ン を保存する と 、 こ れ ら は よ
り 高速に フ ェ ッ チで き る ので、 パフ ォーマ ン ス が改善 し ます。
推奨 : 2、 4、 8 キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン を保存す る こ と がで き ま す。 保存 さ れ る キ ャ ッ シ ュ ラ イ ン が多いほ ど 、
パ フ ォ ーマ ン ス も 良 く な り ま す。 推奨 さ れ る 値は 8 ラ イ ン です。
注記 : 命令キ ャ ッ シ ュ ビ ク テ ィ ム を使用で き る よ う にす る には、 エ リ ア最適化 ま たは ACE (AXI Coherency
Extension) を有効に し ないで く だ さ い。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [MMU] ページ
図 3-11 は、 MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [ MMU] ページ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 3-11
図 3‐11 : MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [MMU] ページ
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
[Memory Management]
[Memory Management] フ ィ ール ド では、 メ モ リ 管理装置 (MMU) の イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン を指定 し ます。
•
MMU を無効にす る には、 こ のパ ラ メ ー タ ーをデフ ォ ル ト の None (0) に設定 し ます。
•
ユーザー モー ド お よ び特権モー ド の命令のみを有効にす る には、 こ のパ ラ メ ー タ ーを Usermode (1) に設定 し ま
す。 メ モ リ 保護を有効にす る には、 パ ラ メ ー タ ーを Protection (2) に設定 し ます。
•
仮想 メ モ リ ア ド レ ス の変換を含むすべての MMU の機能を有効にす る には、 こ のパ ラ メ ー タ ーを Virtual (3) に設
定 し ます。
Usermode が設定 さ れ る と 、 特権命令例外が有効にな り ます。 Protection ま たは Virtual が設定 さ れ る と 、 特権命令例外
お よ び 4 つの MMU 例外 (Data Storage、 Instruction Storage、 Data TLB Miss、 Instruction TLB Miss) が有効にな り ます。
[Memory Management Features] フ ィ ール ド
•
[Data Shadow Translation Look-Aside Buffer Size] : 命令シ ャ ド ウ TLB (Translation Look-Aside Buffer) のサ イ ズ を
定義 し ます。 TLB はデー タ ア ド レ ス変換情報を キ ャ ッ シ ュ し て、 変換のパフ ォ ーマ ン ス を改善 し ます。 こ の選
択は、 小 さ いサ イ ズ と パフ ォーマ ン ス の改善の ト レー ド オ フ で、 デフ ォ ル ト 値は 4 です。
•
[Instruction Shadow Translation Look-Aside Buffer Size] : 命令シ ャ ド ウ TLB (Translation Look-Aside Buffer) のサ イ
ズ を定義 し ます。 TLB は命令ア ド レ ス変換情報を キ ャ ッ シ ュ し て、 変換のパフ ォーマ ン ス を改善 し ます。 こ の選
択は、 小 さ いサ イ ズ と パフ ォーマ ン ス の改善の ト レー ド オ フ で、 デフ ォ ル ト 値は 2 です。
•
[Enable Access to Memory Management Special Registers] : MFS お よ び MTS 命令を使用 し た MMU の特定レ ジ ス
タ へのア ク セ ス を有効に し ます。
°
Minimal (0) では TLBLO、 TLBHI お よ び TLBX の書 き 込みのみが可能にな り ます。
°
Read (1) は、 TLBLO、 TLBHI、 TLBX、 PID お よ び ZPR に読み出 し を追加 し ます。
°
Write (2) では、 すべての レ ジ ス タ の書 き 込みお よ び TLBX の読み出 し が可能にな り ます。
°
Full (3) は、 TLBLO、 TLBHI、 TLBX、 PID お よ び ZPR の読み出 し を追加 し ます。
多 く の場合、 ソ フ ト ウ ェ アにすべての読み出 し ア ク セ ス を含め る 必要はあ り ません。 た と えば、 こ れは Linux の
メ モ リ 管理 コ ー ド の場合です。 こ れに よ り 、 Write へア ク セ ス を設定 し てエ リ ア を保存 し て も 問題はな く な り ま
す。 ス タ テ ィ ッ ク メ モ リ 保護を使用す る 場合、 ア ク セ ス は Minimal に設定で き ま す。 こ れは、 ソ フ ト ウ ェ ア で
TLBSX、 PID、 お よ び ZPR を使用す る 必要がないか ら です。
•
[Number of Memory Protection Zones] : イ ンプ リ メ ン ト する メ モ リ 保護ゾーンの数を指定 し ます。多 く の場合、 メ
モ リ 管理 ソ フ ト ウ ェ アでは使用可能なすべての ゾーンが使用 さ れ る わけではあ り ません。 た と えば、 Linux の メ
モ リ 管理 コ ー ド では 2 つのゾーン し か使用 さ れません。 こ れに よ り 、 イ ンプ リ メ ン ト 済みゾーン数を削減 し てエ
リ ア を節約 し て も 問題はな く な り ます。
•
[Privileged Instructions] : ユーザー モー ド で使用可能な命令を指定 し ます。
°
Full Protection (0) 設定にす る と 、 プ ロ セ ス間が フルに保護 さ れます。
°
Allow Stream Instructions (1) 設定にする と 、 ユーザー モー ド で AXI4-Stream 命令を使用で き る よ う にな り ま
す。
注意 : パ フ ォ ーマ ン ス 理由で必要出ない限 り 、 Full Protection か ら こ の設定 を 変更す る こ と はお勧めで き ま
せん。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Debug] ページ
X-Ref Target - Figure 3-12
図 3‐12 : MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Debug] ページ
[Debug] オプ シ ョ ン
[Enable MicroBlaze Debug Module Interface] :MicroBlaze への MDM (MicroBlaze Debug Module) イ ン タ ー フ ェ イ ス を デ
バ ッ グ用に イ 有効に し ま す。 こ のオプシ ョ ン を使用す る と 、 XMD (Xilinx Microprocessor Debugger) を使用 し て JTAG
(Joint Test Action Group) バ ウ ン ダ リ ス キ ャ ン イ ン タ ーフ ェ イ ス でプ ロ セ ッ サをデバ ッ グで き ます。こ のオプシ ョ ンは、
MicroBlaze のサ イ ズ を削減す る ためのデバ ッ グが終了 し た ら 、 オ フ にで き ます。
[Hardware Breakpoints] フ ィ ール ド
•
[Number of PC Breakpoints] : デバ ッ グ用プ ロ グ ラ ム カ ウ ン タ ー (PC) ハー ド ウ ェ ア ブ レー ク ポ イ ン ト の数を指
定 し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーでは、 XMD (Xilinx Microprocessor Debugger) が設定可能なハー ド ウ ェ ア ブ レー ク ポ
イ ン ト の数を制御 し ます。 こ のオプシ ョ ンは、 C_DEBUG_ENABLED がオンの場合にのみ意味があ り ます。 こ の
パ ラ メ ー タ ーに設定 さ れ る 値が大 き い と 、 MicroBlaze の周波数がかな り 落ち ます。
•
[Number of Write Address Watchpoints] : デバ ッ グ用書き 込みア ド レ ス ブ レー ク ポ イ ン ト の数を指定 し ます。 こ
のパ ラ メ ー タ ーでは、 XMD (Xilinx Microprocessor Debugger) が設定可能な書 き 込みウ ォ ッ チポ イ ン ト の数を制御
し ます。 こ のオプシ ョ ンは、 C_DEBUG_ENABLED がオンの場合にのみ意味があ り ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーに設
定 さ れ る 値が大 き い と 、 MicroBlaze の周波数がかな り 落ち ます。
•
[Number of Read Address Watchpoints] : デバ ッ グ用読み出 し ア ド レ ス ブ レー ク ポ イ ン ト の数を指定 し ます。こ の
パ ラ メ ー タ ーでは、 XMD (Xilinx Microprocessor Debugger) が設定可能な読み出 し ウ ォ ッ チポ イ ン ト の数を制御 し
ます。 こ のオプシ ョ ンは、 C_DEBUG_ENABLED がオンの場合にのみ意味があ り ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーに設定
さ れ る 値が大 き い と 、 MicroBlaze の周波数がかな り 落ち ます。
推奨 : デバ ッ グ に ウ ォ ッ チポ イ ン ト を 使用 し ない場合は、 こ れ ら 2 つのオプ シ ョ ン を 0 に設定す る こ と を お
勧め し ま す。
パ フ ォ ーマ ン スの監視
MicroBlaze の拡張デバ ッ グ を使用す る 場合は、 次のパフ ォーマ ン ス監視カ ウ ン タ ーが提供 さ れてお り 、 さ ま ざ ま な イ
ベン ト を カ ウ ン ト し 、 プ ロ グ ラ ム実行中の レ イ テ ン シ を測定 し た り す る のに使用で き ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
•
C_DEBUG_EVENT_COUNTERS - イ ベン ト カ ウ ン タ ーを コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る ために使用
•
C_DEBUG_LATENCY_COUNTERS - レ イ テ ン シ カ ウ ン タ ーを コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る ために使用
•
C_DEBUG_COUNTER_WIDTH - カ ウ ン タ ー幅を 32、 48、 ま たは 64 ビ ッ ト に設定する ために使用
デフ ォ ル ト コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンでは、 カ ウ ン タ ー幅が 32 ビ ッ ト に、 イ ベン ト カ ウ ン タ ーは 5 つ、 レ イ テ ン シ カ
ウ ン タ ーは 1 つに設定 さ れます。
ト レースおよびプ ロ フ ァ イ リ ング
MicroBlaze の拡張デバ ッ グには、 エ ンベデ ッ ド ト レース バ ッ フ ァ ーへ情報を格納 し て、 プ ロ グ ラ ム実行 ト レース を
イ ネーブルにす る プ ロ グ ラ ム ト レース機能が含まれます。
C_DEBUG_TRACE_SIZE パ ラ メ ー タ ーを使用す る と 、 ト レ ー ス バ ッ フ ァ ーのサ イ ズ を 8KB か ら 128KB に コ ン フ ィ
ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。
C_DEBUG_TRACE_SIZE を 0 (None) に設定する と 、 プ ロ グ ラ ム ト レース はデ ィ ス エーブルにな り ます。
MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Buses] ページ
X-Ref Target - Figure 3-13
図 3‐13 : MicroBlaze コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ウ ィ ザー ド の [Buses] ページ
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
[Local Memory Bus Interfaces] フ ィ ール ド :
•
[Enable Local Memory Bus Instruction Interface] : LMB 命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス を有効に し ます。 こ の命令が設定
さ れ る と 、ロ ーカル メ モ リ バ ス (LMB) 命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス が使用で き る よ う にな り ます。典型的な MicroBlaze
シ ス テ ム では、 こ の イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し て命令用の高速 ロ ーカル メ モ リ が提供 さ れ ます。 通常は、 LMB
Bus Interface Controller を使用 し て LMB バ ス に接続 さ れ、 共通のブ ロ ッ ク RAM にア ク セ ス さ れます。
•
[Enable Local Memory Bus Data Interface] : LMB デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス を有効に し ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーが
設定 さ れ る と 、 ロ ーカル メ モ リ バ ス (LMB) デー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス が使用で き る よ う にな り ま す。 典型的な
MicroBlaze シ ス テ ムでは、こ の イ ン タ ーフ ェ イ ス を使用 し てデー タ お よ びベ ク タ ー用の高速 ロ ーカル メ モ リ が提
供 さ れます。 通常は、 LMB Bus Interface Controller を使用 し て LMB バ ス に接続 さ れ、 共通のブ ロ ッ ク RAM にア
ク セ ス さ れます。
[AXI and ACE Interfaces] フ ィ ール ド :
•
[Select Bus Interface] : こ のパ ラ メ ー タ ーが AXI に設定 さ れ る と 、 ペ リ フ ェ ラ ル と キ ャ ッ シ ュ ア ク セ ス の両方に
AXI が選択 さ れ ます。 こ のパ ラ メ ー タ ーが ACE に設定 さ れ る と 、 AXI がペ リ フ ェ ラ ル ア ク セ ス用に選択 さ れ、
キ ャ ッ シ ュ ア ク セ ス用に AXI Coherency Extension (ACE) が選択 さ れ、 キ ャ ッ シ ュ コ ヒ ーレ ン シがサポー ト さ れ
ます。
注記 : ACE エ リ ア最適化が使用で き る よ う にす る には、 ラ イ ト バ ッ ク デー タ キ ャ ッ シ ュ 、 命令キ ャ ッ シ ュ ス ト
リ ーム ま たはビ ク テ ィ ム、お よ び 32 ビ ッ ト 以外のキ ャ ッ シ ュ デー タ 幅を設定 し ないで く だ さ い。ど ち ら のキ ャ ッ
シ ュ に も [Use Cache for All Memory Accesses] を設定す る 必要があ り ます。
•
[Enable Peripheral AXI Interface Instruction Interface] : こ のパ ラ メ ー タ ーが設定 さ れ る と 、 ペ リ フ ェ ラ ル
AXI4-Lite 命令 イ ン タ ーフ ェ イ ス が使用で き る よ う にな り ます。 多 く の場合、 こ の イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 特に命
令キ ャ ッ シ ュ が有効で C_ICACHE_ALWAYS_USED が設定 さ れ る 場合は必要あ り ません。
•
[Enable Peripheral AXI Data Interface] : こ のパ ラ メ ー タ ーが設定 さ れ る と 、 ペ リ フ ェ ラ ル AXI4 デー タ イ ン タ ー
フ ェ イ ス が使用で き る よ う にな り ます。 こ の イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 通常 AXI4-Lite を使用 し てペ リ フ ェ ラ ル I/O
に接続 さ れ ますが、 メ モ リ に も 接続で き ます。 排他的ア ク セ ス を有効にす る 場合は、 AXI4 プ ロ ト コ ルが使用 さ
れます。
[Stream Interfaces] フ ィ ール ド :
•
[Number of Stream Links] : AXI4-Stream リ ン ク イ ン タ ーフ ェ イ ス のペアの数を指定 し ます。各ペアには、マ ス タ ー
と ス レーブ イ ン タ ーフ ェ イ ス が含ま れ ます。 イ ン タ ーフ ェ イ ス では、 MicroBlaze と ハー ド ウ ェ ア ア ク セ ラ レー
タ ーま たは コ プ ロ セ ッ サ間の一方向のポ イ ン ト ト ゥ ポ イ ン ト の通信チ ャ ネルが提供 さ れます。 こ れは、 レ イ テ
ン シの小 さ い イ ン タ ーフ ェ イ ス で、MicroBlaze の レ ジ ス タ フ ァ イ ル と FPGA フ ァ ブ リ ッ ク 間のア ク セ ス を提供 し
ます。
[Other Interfaces] フ ィ ール ド :
•
[Enable Trace Bus Interface] : こ のパ ラ メ ー タ ーが設定 さ れ る と 、 Trace バ ス イ ン タ ーフ ェ イ ス が使用で き る よ う
にな り ます。 こ れは、 デバ ッ グ、 実行統計お よ びパフ ォーマ ン ス解析に便利な イ ン タ ーフ ェ イ ス です。 特に、 イ
ン タ ーフ ェ イ ス を ChipScope™ Logic Analyzer (ILA) に接続す る と 、 ク ロ ッ ク サ イ ク ルの正確な ト レース プ ロ グ
ラ ムが実行で き ます。
•
[Lockstep Interface] : ロ ッ ク ス テ ッ プ サポー ト を有効にす る と 、 2 つの MicroBlaze コ アが ロ ッ ク ス テ ッ プで同 じ
プ ロ グ ラ ム を実行 し 、 それ ら の出力を比較 し てエ ラ ーを検出で き ます。
°
[NONE] に設定す る と 、 ロ ッ ク ス テ ッ プ イ ン タ ーフ ェ イ スは有効にな り ません。
°
[LOCKSTEP_MASTER] に設定す る と Lockstep_Master_Out お よ び Lockstep_Out 出力ポー ト が イ
ネーブルにな り ます。
°
[LOCKSTEP_SLAVE] に設定す る と 、 Lockstep_Slave_in 入力ポー ト と Lockstep_Out 出力ポー ト が イ
ネーブルにな り 、 C_LOCSTEP_SLAVE パ ラ メ ー タ ーが 1 に設定 さ れます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze プ ロ セ ッ サのク ロ ス ト リ ガー機能
ク ロ ス ト リ ガーは、 DBG_STOP と MB_Halted の 2 つの信号で指定で き ます。
•
DBG_STOP 入力が 1 に設定 さ れ る と 、 MicroBlaze は数命令後に停止 し ます。 XMD は、 MicoBlaze の停止を検出
し 、 停止の発生 し た箇所を示 し ま す。 こ の信号は、 ILA (Integrated Logic Analyzer) の ト リ ガーな ど の外部 イ ベン
ト で MicroBlaze プ ロ セ ッ サを停止 さ せ る ために使用で き ます。
•
MB_Halted 出力信号は、 ブ レー ク ポ イ ン ト やウ ォ ッ チポ イ ン ト に到達 し た後、 XMD コ マ ン ド stop 後、 ま たは
DBG_STOP 入力が設定 さ れた際な ど、 MicroBlaze プ ロ セ ッ サが停止 さ れ る 際はいつで も 1 に設定 さ れます。 こ の
出力は MicroBlaze 実行が XMD コ マ ン ド で再開 さ れ る と 削除 さ れます。
DBG_STOP お よ び MB_Halted ピ ン は非表示にな っ てい ま す。 こ れ ら の ピ ン を表示す る には、 [Re-customize IP]
ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス の [Re-customize IP] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス の MicroBlaze の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ページで
[Show Discrete Ports] をオンにす る 必要があ り ます (図 3-14)。
X-Ref Target - Figure 3-14
図 3‐14 : [Enable Discrete Ports] オプ シ ョ ン
MB_Halted 信号は、 ILA を ト リ ガー し た り 、 DBG_STOP 入力に接続す る と 、 マルチプ ロ セ ッ サ シ ス テ ム でほかの
MicroBlaze コ ア を停止す る ために使用で き ます。
拡張デバ ッ グでは、 ク ロ ス ト リ ガーは MDM と 共に使用する と サポー ト さ れます。 MDM には、 接続 さ れたすべての
プ ロ セ ッ サ間のプ ロ グ ラ マブル ク ロ ス ト リ ガー と 、外部 ト リ ガー入力お よ び出力が含まれます。詳細は、『MicroBlaze
Debug Module (MDM) 製品ガ イ ド 』 (PG115) [参照 7] を参照 し て く だ さ い。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
MicroBlaze では最大 8 個の ク ロ ス ト リ ガー ア ク シ ョ ンが処理で き ます。 ク ロ ス ト リ ガー ア ク シ ョ ンは、 デバ ッ グ バ
ス を介 し て接続 さ れた対応す る MDM ク ロ ス ト リ ガー出力で生成 さ れます。
拡張デバ ッ グ を イ ネーブルにす る には、 [Re-customize IP] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス の MicroBlaze Configuration Wizard の
[Debug] ページで [MicroBlaze Debug Module Interface] を [EXTENDED] に し ます。
X-Ref Target - Figure 3-15
図 3‐15 : MicroBlaze の [EXTENDED] デバ ッ グを イ ネーブルにする方法
拡張デバ ッ グ オプシ ョ ンは、 MicroBlaze プ ロ セ ッ サのブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン を実行す る 際に も 設定で き ます。
X-Ref Target - Figure 3-16
図 3‐16 : [Extended Debug] オプ シ ョ ン
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
次の MicroBlaze Debug Module (MDM) ページで [Enable Cross Trigger] を オンに し ます。 .
X-Ref Target - Figure 3-17
図 3‐17 : MDM の [Enable Cross Trigger] チ ェ ッ ク ボ ッ ク ス
ま た、 最大で 4 つの外部 ト リ ガー入力 と 外部 ト リ ガー出力ま で選択する こ と も で き ます。 オンにす る と 、 ブ ロ ッ ク デ
ザ イ ンがア ッ プデー ト さ れて MDM の詳細が表示 さ れます。
X-Ref Target - Figure 3-18
図 3‐18 : ク ロ ス ト リ ガーを イ ネーブルに し た後のブ ロ ッ ク デザイ ンの MDM
エ ンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ ハー ド ウ ェ ア デザイ ン
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
次に、 コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン を実行 し て ク ロ ス ト リ ガー信号を ILA に接続 し ます。
X-Ref Target - Figure 3-19
図 3‐19 : TRIG_IN_0 イ ン タ ー フ ェ イ ス ピ ンの ILA への接続
[Run Connection Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス に、 新 し い ILA が イ ン ス タ ン シエー ト さ れ、 MDM の TRIG_IN_0
信号を該当す る ILA のピ ンに接続 さ れ る こ と が示 さ れます。
X-Ref Target - Figure 3-20
図 3‐20 : [Run Connection Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン を も う 1 度実行 し て、 TRIG_OUT_0 イ ン タ ーフ ェ イ ス を選択 し ます。 こ の段階では、
[Slave] フ ィ ール ド に 2 つの選択肢があ り 、 既に イ ン ス タ ン シエー ト さ れた ILA を使用す る か、 新 し く ILA を イ ン ス
タ ン シエー ト す る か を選択で き ます。 こ の選択に よ っ て、 新 し い ILA が イ ン ス タ ン シエー ト さ れ る か、 既に イ ン ス タ
ン シエー ト さ れた ILA が再利用 さ れて、 MDM の ク ロ ス ト リ ガー ピ ンが接続 さ れます。
X-Ref Target - Figure 3-21
図 3‐21 : TRIG_OUT_0 イ ン タ ー フ ェ イ ス ピ ンの ILA への接続
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
.
X-Ref Target - Figure 3-22
図 3‐22 : ILA に ク ロ ス ト リ ガー ピ ン を接続 し た後のブ ロ ッ ク デザイ ン
カ ス タ ム ロ ジ ッ ク
Vivado IP パ ッ ケージ ャ ーを使用す る と 、 ユーザーお よ びサー ド パーテ ィ の IP (Intellectual Property) を Vivado IDE の
Vivado IP カ タ ロ グで使用で き ます。 こ の よ う に準備 さ れたサー ド パーテ ィ IP は、 Vivado Design Suite のデザ イ ンに イ
ン ス タ ン シエー ト で き ます。
Vivado Design Suite の IP パ ッ ケージ フ ロ ーを使用 し て IP を開発する と 、 ザ イ リ ン ク ス IP、 サー ド パーテ ィ IP、 ま た
はカ ス タ マー開発 IP のいずれ も Vivado Design Suite で同様に使用で き ます。
IP の開発時には、 IP パ ッ ケージ ャ ーを使用 し て IP フ ァ イ ル と 関連デー タ を ZIP フ ァ イ ルにパ ッ ケージ化 し ます。 こ
の生成 さ れた ZIP フ ァ イ ルを Vivado Design Suite の IP カ タ ロ グに イ ン ス ト ールす る と 、 パ ラ メ ー タ ーを選択 し て IP
を カ ス タ マ イ ズ し 、 IP イ ン ス タ ン ス を生成で き る よ う にな り ます。
推奨 : IP 開発者は、IP のパ ッ ケージに問題がないか ど う か を IP ユーザーに渡す前に確認する ため、 IP ユーザー フ ロ ー
か ら 各 IP モジ ュ ールをすべて実行 し 、 Ｉ P が使用可能な状態であ る か ど う か検証 し てお く こ と をお勧め し ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
エ ンベデ ッ ド IP カ タ ログ
Vivado IP カ タ ロ グは、 IP の検索、 詳細情報の確認、 関連資料の表示を実行可能な統合 リ ポジ ト リ です。 Vivado IP カ
タ ロ グにサー ド パーテ ィ IP ま たはカ ス タ マー IP を追加する と 、 Vivado Design Suite フ ロ ーか ら その IP にア ク セ ス で
き る よ う にな り ます。 図 3-23 は、 Vivado IDE の IP カ タ ロ グです。
X-Ref Target - Figure 3-23
図 3‐23 : IP イ ン テグ レー タ ー内の IP カ タ ログ
接続
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し た ら 、 デザ イ ン を構成す る その他の IP を イ ン ス タ ン シエー ト し
始め る こ と がで き ます。
IP イ ン テ グ レー タ ーの図エ リ アで右 ク リ ッ ク し て [Add IP] を ク リ ッ ク し ます。
IP イ ン テ グ レー タ ーの 2 つの ビル ト イ ン機能 (ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンお よ び コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン機
能) を使用す る と 、 残 り の IP サブシ ス テ ム デザ イ ンが完成で き ます。 こ れ ら の 2 つの機能では、 基本的なマ イ ク ロ プ
ロ セ ッ サ シ ス テ ム を統合 し た り 、 外部 I/O ポー ト へポー ト を接続 し た り す る 際のプ ロ セ ス が自動化 さ れます。
ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン
ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンは、 ZYNQ7 プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ム (PS) ま たは MicroBlaze プ ロ セ ッ サの よ う なマ イ ク
ロ プ ロ セ ッ サを IP イ ン テ グ レー タ ー ツールのブ ロ ッ ク デザ イ ンに イ ン ス タ ン シエー ト す る 際に使用で き ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
1.
[Run Block Automation] を ク リ ッ ク する と 、単純な MicroBlaze プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ムが統合 し やす く な り ます。
X-Ref Target - Figure 3-24
図 3‐24 : 設計ア シ ス タ ン ス を使用 し たブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンの実行
[Run Block Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス では、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ シ ス テ ムに必要な基本的な機能に関す る
入力がで き ます。
X-Ref Target - Figure 3-25
図 3‐25 : [Run Block Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス (MicroBlaze)
2.
必要なオプシ ョ ン を選択 し 、 [OK] を ク リ ッ ク し ます。
[Run Block Automation] を ク リ ッ ク する と 、 次の MicroBlaze シ ス テ ムが作成 さ れます。
X-Ref Target - Figure 3-26
図 3‐26 : ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン実行後の MicroBlaze デザイ ン
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン
IP イ ン テ グ レー タ ー ツールで、 キ ャ ンバ ス上の イ ン ス タ ン シエー ト 済み IP 内に潜在的な接続が存在す る と 判断 さ れ
る 場合は、 コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン機能が使用で き る よ う にな り ます。
図 3-27 では、 GPIO と Uartlite の 2 つの IP が MicroBlaze と 共に イ ン ス タ ン シエー ト さ れてい ます。
X-Ref Target - Figure 3-27
図 3‐27 : IP イ ン テグレー タ ーのコ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ンの使用
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
[Run Connection Automation] リ ン ク を ク リ ッ ク する と 、 次のダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が開 き ます。
X-Ref Target - Figure 3-28
図 3‐28 : [Run Connection Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
IP イ ン テ グ レー タ ーでは、 次のオブジ ェ ク ト に対す る 潜在的な接続が判断 さ れます。
•
Proc Sys Rst IP の ext_reset_in ピ ンは リ セ ッ ト ソ ース に接続す る 必要があ り 、 内部 リ セ ッ ト ソ ース ま たは外部入
力ポー ト のいずれかにで き ます。
•
Clocking Wizard の CLK_IN_1_D ピ ンは内部 ク ロ ッ ク ソ ース ま たは外部入力ポー ト のいずれかに接続す る 必要が
あ り ます。
•
AXI GPIO の s_axi イ ン タ ーフ ェ イ ス はマ ス タ ー AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス に接続す る 必要があ り ます。
•
AXI GPIO コ アの gpio イ ン タ ーフ ェ イ スは外部 I/O に接続する 必要があ り ます。
•
Uartlite IP の s_axi イ ン タ ーフ ェ イ スはマ ス タ ー AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス に接続す る 必要があ り ます。
•
Uartlite IP の uart イ ン タ ーフ ェ イ ス は外部 I/O に接続す る 必要があ り ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
こ れ ら の使用可能 な オ プ シ ョ ン それぞれで コ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ン を 実行す る と 、 ブ ロ ッ ク デザ イ ン は
図 3-29 の よ う にな り ます。
X-Ref Target - Figure 3-29
図 3‐29 : サン プル MicroBlaze デザイ ンのコ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ンの実行
IP イ ン テグ レー タ ーでのボー ド オー ト メ ーシ ョ ン
40 ページの 「IP イ ン テ グ レー タ ーのボー ド オー ト メ ーシ ョ ン」 を参照 し て く だ さ い。
IP イ ン テグ レー タ ー デザイ ン での手動接続
38 ページの 「手動接続」 を参照 し て く だ さ い。
I/O ポー ト の手動作成 と 接続
38 ページの 「I/O ポー ト の手動作成 と 接続」 を参照 し て く だ さ い。
[Address Editor] タ ブ での メ モ リ マ ッ プ
41 ページの 「[Address Editor] タ ブでの メ モ リ マ ッ プ」 を参照 し て く だ さ い。
デザイ ン ルール チ ェ ッ ク の実行
41 ページの 「デザ イ ン ルール チ ェ ッ ク の実行」 を参照 し て く だ さ い。
ブ ロ ッ ク デザイ ンの最上位デザイ ンへの統合
41 ページの 「ブ ロ ッ ク デザ イ ンの最上位デザ イ ンへの統合」 を参照 し て く だ さ い。
MicroBlaze プ ロ セ ッ サの制約
IP イ ン テ グ レー タ ーでは、 出力フ ァ イ ルの生成中にツール内で生成 さ れた IP の制約が作成 さ れますが、 カ ス タ ム IP
ま たは高位 コ ー ド な ど の制約はユーザーが生成す る 必要があ り ます。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
制約セ ッ ト はデザ イ ン制約を含む XDC フ ァ イ ルのセ ッ ト で、 デザ イ ン に適用で き ます。 デザ イ ン制約には、 2 種類
あ り ます。
•
物理制約 : ピ ン配置、 BRAM、 LUT、 フ リ ッ プ フ ロ ッ プな ど のセルの絶対配置ま たは相対配置、 お よ びデバ イ ス
の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン設定を定義 し ます。
•
タ イ ミ ン グ制約 : 業界標準の SDC で記述 し 、 デザ イ ンの周波数要件を定義 し ます。 タ イ ミ ン グ制約を設定 し ない
場合、 デザ イ ンが ワ イ ヤの長 さ お よ び配線の密集度にのみ基づいて最適化 さ れます。
注記 : タ イ ミ ン グ制約を設定 し ない場合、 Vivado イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン でデザ イ ンのパフ ォーマ ン ス を評価 し
た り 、 向上す る ための処理は実行 さ れません。
重要 : Vivado Design Suite では、 UCF フ ォ ーマ ッ ト はサポー ト さ れ ま せん。 UCF 制約 を XDC コ マ ン ド に移
行す る 方法は、 『ISE か ら Vivado Design Suite への移行ガ イ ド 』 (UG911) [ 参照 8] を 参照 し て く だ さ い。
制約セ ッ ト の使用方法については多 く のオプシ ョ ンがあ り 、 次を含め る こ と がで き ます。
•
1 つの制約セ ッ ト 内に含まれ る 複数の制約フ ァ イ ル
•
物理制約フ ァ イ ルお よ び タ イ ミ ン グ制約フ ァ イ ルを含む制約セ ッ ト
•
マ ス タ ー制約フ ァ イ ル、 お よ び新 し い制約フ ァ イ ルへの直接変更
•
1 つのプ ロ ジ ェ ク ト 用の複数の制約セ ッ ト (異な る イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン run 用に異な る 制約セ ッ ト を ア ク
テ ィ ブに し て さ ま ざ ま な設定を テ ス ト 可能)
•
合成お よ び イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン用に別々の制約セ ッ ト
•
デザ イ ン要件が満た さ れ る よ う 、 合成、 シ ミ ュ レーシ ョ ン、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンで異な る 制約
制約を機能に応 じ て別の制約フ ァ イ ルに分けてお く と 、 制約ス ト ラ テジ全体がわか り やす く な り 、 タ イ ミ ン グお よ び
イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン を変更 し やす く な り ます。
デザ イ ン制約を複数の制約セ ッ ト を使用 し て整理す る と 、 次が実行で き ます。
•
同 じ プ ロ ジ ェ ク ト で異な る ザ イ リ ン ク ス FPGA を タ ーゲ ッ ト と し て設定で き ます。 タ ーゲ ッ ト パーツが異な る
と 、 物理制約お よ び タ イ ミ ン グ制約 も 異な る も のにす る 必要があ る 場合があ り ます。
•
さ ま ざ ま な条件でデザ イ ン を実行で き ます。 制約セ ッ ト を使用 し て、 異な る フ ロ アプ ラ ン を適用 し た り 、 デザ イ
ンの制約を厳 し く し た り で き ます。
•
制約の変更を管理 し や く すな り ます。 マ ス タ ー制約の代わ り に、 別の制約フ ァ イ ルに保存 し た制約を使用で き ま
す。
ヒ ン ト : タ イ ミ ン グ制約を検証す る には、 合成済みデザ イ ンに report_timing_summary コ マ ン ド を使用す る のが よ い方
法です。 問題の発生 し やすい制約は、 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンの前に修正 し て く だ さ い。
配置配線に影響す る 制約の定義お よ び制約での作業の詳細は、 『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド :制約の使用』
(UG903) [参照 9] を参照 し て く だ さ い。
合成、 イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン、 ビ ッ ト ス ト リ ーム生成の実行
デザ イ ン を終了 し て制約を正 し く 付けた ら 、 合成お よ び イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン を実行 し てか ら 、 ビ ッ ト ス ト リ ーム
を生成で き ます。
ハー ド ウ ェ アの ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK) へのエ ク スポー ト
詳細は、 43 ページの 「 ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK) を起動 し ます。」 を参照 し て く だ さ い。
通常は、 デザ イ ン の ビ ッ ト ス ト リ ーム を生成 し た ら 、 ハー ド ウ ェ ア定義を SDK にエ ク ス ポー ト で き る よ う にな り ま
す。
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第 3 章 : エ ンベデ ッ ド デザイ ン での MicroBlaze プ ロ セ ッ サの使用
こ れに よ り 、 デザ イ ンに使用 さ れ る IP を理解す る ために SDK で必要 と さ れ る XML フ ァ イ ルがエ ク ス ポー ト さ れ る
ほか、 プ ロ セ ッ サの全体像か ら メ モ リ マ ッ プ も エ ク ス ポー ト さ れます。 ビ ッ ト ス ト リ ームが生成 さ れてデザ イ ンがエ
ク ス ポー ト さ れた ら 、 デバ イ ス がダ ウ ン ロ ー ド で き る よ う にな り 、 ソ フ ト ウ ェ アがプ ロ セ ッ サ上で実行で き る よ う に
な り ます。
ヒ ン ト : ビ ッ ト ス ト リ ーム の作成前に ソ フ ト ウ ェ ア開発を開始す る 場合は、 デザ イ ン生成後にハー ド ウ ェ ア定義を
SDK にエ ク ス ポー ト で き ます。
1.
[File] → [Export] → [Export Hardware] を ク リ ッ ク し ます。
こ れに よ り 、 [Export Hardware for SDK] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が開き 、 エ ク ス ポー ト オプシ ョ ン を選択で き ます。
2.
ハー ド ウ ェ ア を エ ク ス ポー ト し た ら 、 [File] → [Launch SDK] を ク リ ッ ク し て SDK を起動 し ます。
X-Ref Target - Figure 3-30
図 3‐30 : [Export Hardware for SDK] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
ハー ド ウ ェ ア定義を SDK にエ ク ス ポー ト し てか ら SDK を起動す る と 、 SDK で ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン を記
述 し 始め る こ と がで き ます。 ま た、 SDK か ら は さ ら に詳細なデバ ッ グが実行で き ます。
ソ フ ト ウ ェ ア ELF フ ァ イ ルは Vivado IDE プ ロ ジ ェ ク ト に イ ン ポー ト し 戻 し て、 FPGA ビ ッ ト ス ト リ ーム と 統合 し て、
さ ら にダ ウ ン ロ ー ド お よ びテ ス ト を実行す る こ と がで き ます。
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第 4章
MIG コ ア を含むデザイ ン
概要
ザ イ リ ン ク ス 7 シ リ ーズ FPGA メ モ リ イ ン タ ーフ ェ イ ス ジ ェ ネ レー タ ー (MIG) コ アは、 7 シ リ ーズ FPGA ユーザー
デザ イ ン と DDR3 お よ び DDR2 SDRAM デバ イ スへの AMBA® AXI4 (Advanced Extensible Interface) ス レーブ間の イ ン
タ ーフ ェ イ ス に使用 さ れ る 設計済み コ ン ト ロ ー ラ ー と 物理レ イ ヤー (PHY) を組み合わせた も のです。
本章では、 IP イ ン テ グ レー タ ー ツールでの 7 シ リ ーズ FPGA 用の LogiCORE™ IP DDR3 ま たは DDR2 SDRAM イ ン
タ ーフ ェ イ ス の使用、 カ ス タ マ イ ズ、 シ ミ ュ レ ーシ ョ ン に関す る 情報を提供 し ま す。 本章では、 コ アのアーキ テ ク
チ ャ について説明 し 、 その コ アのカ ス タ マ イ ズお よ び イ ン タ ーフ ェ イ ス に関す る 詳細について説明 し ます。
本章の情報は Kintex-7 ボー ド の KC705 を使用 し た も のですが、こ れ ら のガ イ ド ラ イ ンはカ ス タ マ イ ズ さ れたユーザー
ハー ド ウ ェ アに も 適用で き ます。
プ ロ ジ ェ ク ト の作成
デザ イ ン全体は IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し て作成で き ますが、 典型的なデザ イ ンには HDL IP お よ び IP イ ン テ グ
レー タ ー ブ ロ ッ ク デザ イ ンが含まれます。 Vivado® では、 Quick Start ページ (図 4-1) か ら 新 し いデザ イ ン を作成で き
ます。
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第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
X-Ref Target - Figure 4-1
図 4‐1 : Quick Start ページからの新規プ ロ ジ ェ ク ト の作成
KC705 ボー ド を タ ーゲ ッ ト ボー ド と し て選択 し ます。
X-Ref Target - Figure 4-2
図 4‐2 : タ ーゲ ッ ト ボー ド の選択
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第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
注記 : 次の コ マ ン ド を使用す る と 同 じ 操作が実行で き ます。
create_project project 3 C:/temp/project_3 -part xc7k325tffg900-2
set_property board xilinx.com:kintex7:kc705:part0:1.0 [current_project]
set_property target_language VHDL [current_project]
Tcl コ マ ン ド の < > は、 ユーザー デザ イ ン特有のパ ラ メ ー タ ーを示すために使用 さ れてい ます。 実際の コ マ ン ド ス ト
リ ン グには、 < > は含ま ない よ う に し て く だ さ い。
IP イ ン テグ レー タ ーを使用 し た設計
[IP Integrator] の下の [Create Block Design] を ク リ ッ ク し 、 Flow Navigator で新規ブ ロ ッ ク デザ イ ン を作成 し ます。
Tcl コ マ ン ド :
create_bd_design <your_design_name>
MIG IP の追加
Memory Interface Generator IP を追加す る には、図内で右 ク リ ッ ク し て [Add IP] を ク リ ッ ク し ます。検索可能な IP カ タ
ロ グが開 き ます。 検索フ ィ ル タ ーに IP 名 (mig) の最初の何文字か を入力す る と 、 それに一致す る IP モジ ュ ールのみ
が表示 さ れます。
X-Ref Target - Figure 4-3
図 4‐3 : IP カ タ ログで検索 し て MIG IP を追加
ま たは、 キ ャ ンバ ス左側の [Add IP] ボ タ ン
を ク リ ッ ク し ます。
こ れに よ り 、 IP イ ン テ グ レー タ ーのブ ロ ッ ク デザ イ ンに MIG IP コ アが配置 さ れます。
X-Ref Target - Figure 4-4
図 4‐4 : ブ ロ ッ ク デザイ ンに MIG IP コ ア を イ ン ス タ ン シ エー ト
同 じ 手順を使用 し て IP イ ン テ グ レー タ ーのブ ロ ッ ク 図に MicroBlaze™ ま たは Zynq プ ロ セ ッ サを追加 し ます。
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第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
[Board] タ ブか ら ddr3_sdram イ ン タ ーフ ェ イ ス をブ ロ ッ ク デザ イ ン キ ャ ンバ ス に ド ラ ッ グ ア ン ド ド ロ ッ プす る こ と
も で き ます。
X-Ref Target - Figure 4-5
図 4‐5 : [Board] タ ブ を使用 し た MIG コ アのイ ン ス タ ン シ エー ト
こ れでキ ャ ンバ ス に MIG IP が イ ン ス タ ン シエー ト さ れ、 SYS_CLK と MIG の DDR3 イ ン タ ーフ ェ イ ス がボー ド イ ン
タ ーフ ェ イ ス に接続 さ れます。
X-Ref Target - Figure 4-6
図 4‐6 : sys_diff_clock と ddr3_sdram イ ン タ ー フ ェ イ スの接続
手動接続
前述の よ う に IP カ タ ロ グ か ら IP を手動で イ ン ス タ ン シエー ト し た場合は、 ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン を実行 し て
MIG を コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し 、 その SYS_CLK と DDR3 イ ン タ ーフ ェ イ ス を ボー ド イ ン タ ーフ ェ イ ス に接続す
る 必要があ り ます。
MIG コ アには K705 ボー ド 全体の ク ロ ッ ク 供給が含まれ る ので、 ク ロ ッ ク コ ン ト ロ ー ラ ー用に実行す る 前に MIG コ
アのブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン を実行 し ます (ま たは ddr3_sdram を前述の よ う に ド ラ ッ グ ア ン ド ド ロ ッ プ し ます)。
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第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
1.
[Run Block Automation] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 4-7
図 4‐7 : MIG コ アのブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン
[Run Block Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が開 き ます。
X-Ref Target - Figure 4-8
図 4‐8 : [Run Block Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
2.
[OK] を ク リ ッ ク し ます。
次は、 生成 さ れたブ ロ ッ ク デザ イ ン です。 MIG コ アは 400MHz 用に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れ、 KC705 ボー
ド 用に正 し い ピ ンが選択 さ れてい ます。
X-Ref Target - Figure 4-9
図 4‐9 : ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン実行後のブ ロ ッ ク デザイ ンの MIG コ ア
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第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
3.
MIG コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンに変更を加え る には、ブ ロ ッ ク を右 ク リ ッ ク し て [Customize Block] を ク リ ッ ク し ま
す。 ま たは、 MIG IP ブ ロ ッ ク を ダブル ク リ ッ ク し ます。
MIG コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン設定の詳細は、 『7 シ リ ーズ FPGA メ モ リ イ ン タ ーフ ェ イ ス ソ リ ュ ーシ ョ ン ユーザー
ガ イ ド 』 (UG586) [参照 10] を参照 し て く だ さ い。
Clocking Wizard の追加
MIG コ アで生成 さ れた ク ロ ッ ク 以外に ク ロ ッ ク がデザ イ ンに必要な場合は、 ブ ロ ッ ク デザ イ ンに Clocking Wizard IP
を追加す る 必要があ り ます。
X-Ref Target - Figure 4-10
図 4‐10 : Clocking Wizard 次の手順に従っ て、 Clocking Wizard を MIG コ アに接続 し ます。
1.
MIG コ アの ui_clk (ま たは生成 さ れたその他の ク ロ ッ ク のいずれかの) 出力を Clocking Wizard の clk_in1 入力
に接続 し ます。
X-Ref Target - Figure 4-11
図 4‐11 : ui_clk の clk_in1 への接続
2.
MIG コ アの ui_clk_sync_rst ポー ト を Clocking Wizard の リ セ ッ ト ポー ト に接続 し ます。
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第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
X-Ref Target - Figure 4-12
図 4‐12 : ui_clk_sync_rst の リ セ ッ ト ポー ト への接続 3.
Clocking Wizard を ダブル ク リ ッ ク し て、 デザ イ ンに必要な ク ロ ッ ク が生成で き る よ う にカ ス タ マ イ ズ し ます。
IP イ ン テグ レー タ ーでの AXI マス タ ーのイ ン ス タ ン シ エー ト
MIG デザ イ ン を完成す る には、 Zynq や MicroBlaze プ ロ セ ッ サな ど のマ ス タ ーま たは外部プ ロ セ ッ サが必要です。
次の手順は、IP イ ン テ グ レー タ ー デザ イ ンに MicroBlaze プ ロ セ ッ サを イ ン ス タ ン シエー ト す る 方法を示 し てい ます。
1.
キ ャ ンバ ス で右 ク リ ッ ク し て [Add IP] を ク リ ッ ク し 、ブ ロ ッ ク デザ イ ンに MicroBlaze プ ロ セ ッ サ を追加 し ます。
図 4-13 は、 ブ ロ ッ ク デザ イ ンに イ ン ス タ ン シエー ト さ れたプ ロ セ ッ サを示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 4-13
図 4‐13 : MicroBlaze プ ロ セ ッ サの追加
2.
[Run Block Automation] を ク リ ッ ク し 、 基本的な MicroBlaze シ ス テ ム を構築 し て、 次の設定を コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ン し ます。
°
[Local Memory] : プルダ ウ ン メ ニ ュ ーか ら 必要な量の ロ ーカル メ モ リ を選択 し ます。
°
[Local Memory ECC] : 必要であれば ECC を オンに し ます。
°
[Cache Configuration] : 必要な キ ャ ッ シ ュ メ モ リ の量を選択 し ます。
°
[Debug Module] : プルダ ウ ン メ ニ ュ ーか ら デバ ッ グ モジ ュ ールの タ イ プを指定 し ます。
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第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
°
[Peripheral AXI Interconnect] : こ のオプシ ョ ンは必ずオンに し ます。
°
[Interrupt Controller] : 割 り 込み コ ン ト ロ ー ラ ーはオプシ ョ ン です。
°
[Clock Connection] : プルダ ウ ン メ ニ ュ ーか ら ク ロ ッ ク ソ ース を選択 し ます。
X-Ref Target - Figure 4-14
図 4‐14 : [Run Block Automation] 設定
3.
[OK] を ク リ ッ ク し ます。
ブ ロ ッ ク デザ イ ンは、 図 4-15 の よ う にな り ます。
X-Ref Target - Figure 4-15
図 4‐15 : ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン後のブ ロ ッ ク デザイ ン (MicroBlaze)
4.
[Run Connection Automation] を ク リ ッ ク し 、 MIG コ ア を MicroBlaze プ ロ セ ッ サに接続 し ます。
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第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
[Run Connection Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が開 き ます。 mig_7series_0 と その他のオー ト メ ーシ ョ ン を実行
し たい IP を選択 し ます。
X-Ref Target - Figure 4-16
図 4‐16 : MIG を MicroBlaze に接続する ための [Run Connection Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
5.
ド ロ ッ プダ ウ ン メ ニ ュ ーか ら [Cashed] オプシ ョ ン を選択 し 、 [OK] を ク リ ッ ク し ます。
こ れに よ り 、 別の AXI Interconnect が イ ン ス タ ン シエー ト さ れ、 MIG コ ア と MicroBlaze プ ロ セ ッ サ間に必要な接
続が さ れます。
X-Ref Target - Figure 4-17
図 4‐17 : MIG/MicroBlaze 接続
6.
外部 リ セ ッ ト ソ ー ス の接続な ど 、 MIG コ アへの残 り の接続を し ま す。
7.
Concat IP を使用 し て、 MicroBlaze プ ロ セ ッ サへの割 り 込み ソ ース も 接続 し ます。
メ モ リ マ ッ プの作成
こ のデザ イ ン のア ド レ ス マ ッ プ を生成す る には、 [Address Editor] タ ブ を ク リ ッ ク し ます。 メ モ リ マ ッ プは、 自動的
に作成 さ れ、 デザ イ ンに追加 さ れます。 ア ド レ ス は、 [Offset Address] お よ び [Range] 列に値を入力す る と 、 手動で設
定す る こ と も で き ます。 ア ド レ ス は、 [Offset Address] お よ び [Range] 列に値を入力する と 、 手動で設定す る こ と も で
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第 4 章 : MIG コ ア を含むデザイ ン
き ま す。 詳細は、 『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : IP イ ン テ グ レ ー タ ー を 使用 し た IP サ ブ シ ス テ ム の設計』
(UG994)(UG994) [参照 2] の 「 メ モ リ マ ッ プの作成」 を参照 し て く だ さ い。
X-Ref Target - Figure 4-18
図 4‐18 : [Address Editor] タ ブ
ヒ ン ト : [Address Editor] タ ブはバ ス マ ス タ ー と し て機能す る IP ブ ロ ッ ク (次の図の場合、 MicroBlaze プ ロ セ ッ サ) が
図に含まれてい る 場合にのみ表示 さ れます。
デザイ ン ルール チ ェ ッ ク の実行
Vivado IP イ ン テ グ レー タ ーは、 デザ イ ン を作成す る 際に、 リ アル タ イ ム で基本的なデザ イ ン ルール チ ェ ッ ク (DRC)
を実行 し ます。 ただ し 、 デザ イ ン作成中に問題が発生す る こ と があ り ます。 た と えば、 ク ロ ッ ク ピ ンの周波数が正 し
く 設定 さ れない こ と があ り ます。全体的なデザ イ ン チ ェ ッ ク を実行する には、[Validate Design] ボ タ ン
をク リ ッ
ク し ます。
デザ イ ンに警告お よ びエ ラ ーがない場合は、 検証に問題がなかっ た こ と を示すダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が表示 さ れます。
デザイ ンのイ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン
こ れでデザ イ ン を イ ン プ リ メ ン ト し 、 ビ ッ ト ス ト リ ーム を生成 し て、 SDK で ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン を作成
す る こ と がで き ます。
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第 5章
IP イ ン テグ レー タ ーの リ セ ッ ト および ク
ロ ッ ク ト ポロ ジ
概要
本章では、 シ ス テ ム レベルでの ク ロ ッ ク お よ び リ セ ッ ト の接続について説明 し ます。Vivado® IP イ ン テ グ レー タ ーで
は、新 し いボー ド オー ト メ ーシ ョ ン フ ロ ー ( こ こ か ら 先はボー ド フ ロ ー と 記述) を使用で き ます。 こ れを使用す る と 、
ボー ド イ ン タ ーフ ェ イ ス で IP を自動的に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン で き ます。 すべての接続を手動で実行す る こ と も
で き ます。
IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し て タ ーゲ ッ ト ハー ド ウ ェ アで問題な く 動作す る デザ イ ン を作成す る には、 まず リ セ ッ
ト お よ び ク ロ ッ ク 供給の注意点について理解す る 必要があ り ます。本章の例お よ び全体的な フ ロ ーではボー ド フ ロ ー
が使用 さ れますが、 同 じ 注意点はボー ド フ ロ ーを使用 し ないで作成する 場合に も 適用 さ れます。
IP イ ン テ グ レー タ ーでは、 メ モ リ イ ン タ ーフ ェ イ ス ジ ェ ネ レー タ ー (MIG) コ アは ク ロ ッ ク ソ ース で、 ボー ド オシ
レ ー タ ーか ら のプ ラ イ マ リ ク ロ ッ ク は MIG コ ア に直接接続 さ れてい る 必要があ り ま す。 MIG コ アは最大 5 つの ク
ロ ッ ク を追加で生成で き 、 こ れ ら の ク ロ ッ ク は必要に応 じ てデザ イ ンの リ セ ッ ト に使用で き ます。 MIG コ ア を含むデ
ザ イ ンの場合、 プ ラ イ マ リ オン ボー ド ク ロ ッ ク が MIG に接続 さ れ る よ う に し 、 残 り のデザ イ ンには追加の ク ロ ッ ク
ソ ース と し てそのユーザー ク ロ ッ ク (ui_clock) を使用 し ます。
ボー ド フ ロ ーを使用す る IP イ ン テ グ レー タ ー デザ イ ン では、 特定の IP (た と えば MIG お よ び Clocking Wizard な ど)
でボー ド レベルの ク ロ ッ ク コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン がサポー ト さ れます。 残 り のシ ス テ ムには、 ク ロ ッ ク はサポー
ト さ れ る IP か ら 派生 さ せ る こ と がで き ます。 同様に、 リ セ ッ ト 信号を駆動する ために、 特定の リ セ ッ ト IP (た と えば
proc_sys_reset) に よ り ボー ド レベルの リ セ ッ ト コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンがサポー ト さ れます。外部 リ セ ッ ト を必要 と
す る その他の IP を使用す る こ と はで き ますが、 現時点ではボー ド フ ロ ーでサポー ト さ れてい ません。
次のセ ク シ ョ ンでは、 さ ま ざ ま なデザ イ ン タ イ プの リ セ ッ ト ト ポ ロ ジについて説明 し ます。
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
MIG コ ア を含ま ない MicroBlaze デザイ ン
MIG コ ア を含ま ない MicroBlaze™ プ ロ セ ッ サ を使用 し たデザ イ ン の場合、 Clocking Wizard を使用 し て必要な ク ロ ッ
ク を生成す る 必要があ り ます。 ボー ド フ ロ ーでは、 接続を次の よ う に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。
1.
デザ イ ンに MicroBlaze プ ロ セ ッ サ を イ ン ス タ ン シエー ト し た ら 、 MicroBlaze のブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン を実
行 し ます。 こ れに よ り 、 MicroBlaze サブシ ス テ ムが 図 5-1 の よ う に作成 さ れます。
X-Ref Target - Figure 5-1
図 5‐1 : MicroBlaze のブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンの実行 2.
[Run Block Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス では、 [New Clocking Wizard] を選択 し て、 Clocking Wizard IP を イ ン
ス タ ン シエー ト し 、 [OK] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 5-2
図 5‐2 : [Run Block Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス (MicroBlaze)
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン を実行す る と 、Proc Sys Reset IP も イ ン ス タ ン シエー ト さ れ、デザ イ ンの さ ま ざ ま なブ ロ ッ
ク に接続 さ れます。 IP イ ン テ グ レー タ ーは、 図 5-3 の よ う にな り ます。
X-Ref Target - Figure 5-3
図 5‐3 : ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンの実行後
3.
[Run Connection Automation] を ク リ ッ ク し て /clk_wiz_1/CLK_IN1_D を選択 し 、ボー ド 定義に従っ てオン ボー ド ク
ロ ッ ク を Clocking Wizard IP の入力に接続 し ます。
注記 : Clocking Wizard を カ ス タ マ イ ズす る と 、 デザ イ ンに必要な さ ま ざ ま な ク ロ ッ ク を生成で き ます。
X-Ref Target - Figure 5-4
図 5‐4 : Clocking Wizard のコ ネ ク シ ョ ン オー ト メ ーシ ョ ンの実行 エ ンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ ハー ド ウ ェ ア デザイ ン
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
4.
[Run Connection Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス で [sys_diff_clock] を選択 し て タ ーゲ ッ ト ボー ド に対応す る ボー
ド イ ン タ ーフ ェ イ ス を選択 し 、 [Custom] を ク リ ッ ク し て異な る 入力 ク ロ ッ ク ソ ース を Clocking Wizard IP に接続
し た ら 、 [OK] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 5-5
図 5‐5 : オンボー ド sys_diff_clock と Clocking Wizard の CLK_IN1_D ピ ン と の接続
こ れに よ り 、 IP イ ン テ グ レー タ ーのキ ャ ンバ ス上に sys_diff_clock 入力ポー ト が作成 さ れ、 Clocking Wizard
の CLK_IN1_D 入力に接続 さ れます。
X-Ref Target - Figure 5-6
図 5‐6 : Clocking Wizard への入力ク ロ ッ ク ソ ース と し て sys_diff_clock 入力を接続
5.
Clocking Wizard の リ セ ッ ト ピ ンには、 タ ーゲ ッ ト ボー ド の専用 リ セ ッ ト イ ン タ ーフ ェ イ ス ま たはカ ス タ ム リ
セ ッ ト 入力 ソ ース を選択 し ます。
X-Ref Target - Figure 5-7
図 5‐7 : オ ンボー ド リ セ ッ ト の接続
6.
Processor System Reset ブ ロ ッ ク の ext_reset_in ピ ンの場合は、 前述の手順の Clocking Wizard に選択 し たの と 同 じ
リ セ ッ ト ソ ース ま たはカ ス タ ム リ セ ッ ト ソ ース を選択 し ます。
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
選択 し て [OK] を ク リ ッ ク し た ら 、 IP イ ン テ グ レー タ ーのキ ャ ンバス は図 5-8 の よ う に表示 さ れます。
X-Ref Target - Figure 5-8
図 5‐8 : Proc Sys Reset IP に接続 さ れたオ ンボー ド リ セ ッ ト
注意 : ボー ド フ ロ ーを使用 し ない場合、 Clocking Wizard の locked 出力は Proc_Sys_Reset の dcm_locked 入力に接続 さ
れ る よ う に し て く だ さ い。
MIG コ ア を含む MicroBlaze デザイ ン
推奨 : 概要に記述 し た よ う に、 MIG IP は ク ロ ッ ク ソ ース であ り 、 オン ボー ド ク ロ ッ ク は直接 MIG コ アに接続す る こ
と が推奨 さ れます。
MIG コ アには、 ユーザー ク ロ ッ ク (ui_clock) が含まれ、 最高で 5 つの ク ロ ッ ク ま で残 り のデザ イ ンに使用で き ます。
こ の接続は次の よ う に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで き ます。
1.
MIG IP を含むデザ イ ンでボー ド フ ロ ー オー ト メ ーシ ョ ン を使用す る 場合は、 MIG IP を まず追加 (ま たは、 MIG
を イ ン ス タ ン シエー ト し てボー ド 用にそれを コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る [Board] ウ ィ ン ド ウ か ら ddr3_sdram を
ド ラ ッ グ ア ン ド ド ロ ッ プ) し てか ら 、 ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン を実行す る こ と をお勧め し ます。 こ れに よ り 、
オ ン ボー ド ク ロ ッ ク が MIG コ アに接続 さ れます。
こ の後、 MIG を カ ス タ マ イ ズ し て、 必要であれば追加で ク ロ ッ ク を生成で き ます。
X-Ref Target - Figure 5-9
図 5‐9 : MIG コ アのブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンの実行
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
2.
[Run Connection Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス には、 ddr3_sdram イ ン タ ーフ ェ イ ス が使用可能な こ と が示 さ れ
ます。 [OK] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 5-10
図 5‐10 : MIG コ アのブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンの実行
図 5-11 の よ う に イ ン タ ーフ ェ イ ス ポー ト が MIG に接続 さ れます。
X-Ref Target - Figure 5-11
図 5‐11 : DDR3_SDRAM を作成する ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン
3.
MicroBlaze プ ロ セ ッ サ をデザ イ ンに追加 し 、 [Run Block Automation] を実行 し ます。
X-Ref Target - Figure 5-12
図 5‐12 : MicroBlaze のイ ン ス タ ン シ エーシ ョ ンおよびブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン
4.
[Run Block Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス の [Clock Connection] で MIG の ui_clk (/mig_7series_1/ui_clk) を
MicroBlaze プ ロ セ ッ サの ク ロ ッ ク ソ ース と し て選択 し 、 [OK] を ク リ ッ ク し ます。
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X-Ref Target - Figure 5-13
図 5‐13 : MicroBlaze プ ロ セ ッ サの [Run Block Automation] のオプ シ ョ ン
MicroBlaze サブシ ス テ ムが作成 さ れ、 ui_clk が入力 ソ ース ク ロ ッ ク と し てサブシ ス テ ムに接続 さ れます
(図 5-14 のハ イ ラ イ ト さ れたネ ッ ト )。
X-Ref Target - Figure 5-14
図 5‐14 : MIG コ アか らの出力ク ロ ッ ク の接続によ るデザイ ンへのク ロ ッ ク 供給
5.
さ ら に次を接続 し ます。
a.
[Connection Automation] を ク リ ッ ク し 、 [/mig_7series/S_AXI] を選択 し て MIG を MicroBlaze に接続 し ます。
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
b.
[Run Connection Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス で S_AXI イ ン タ ーフ ェ イ ス の /microblaze_0 (Cached)
オプシ ョ ン を選択 し ます。
X-Ref Target - Figure 5-15
図 5‐15 : [Run Connection Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
c.
オ ン ボー ド リ セ ッ ト を MIG IP の sys_rst 入力に接続 し ます。
d.
[OK] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 5-16
図 5‐16 : MIG の sys_rst ピ ンのボー ド リ セ ッ ト への接続
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
図 5-17 は、 設計ア シ ス タ ン ス を使用 し た MicroBlaze と MIG の接続が終了 し た と こ ろ を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 5-17
図 5‐17 : リ セ ッ ト ピ ン と mmcp_locked ピ ンの接続
PL ロ ジ ッ ク を含ま ない Zynq デザイ ン
PL ロ ジ ッ ク を含ま ない Zynq デザ イ ンの場合、 すべての ク ロ ッ ク が ZYNQ7 Processing System IP に含まれます。 次の
手順を使用 し て、 PL を含ま ない Zynq デザ イ ン を追加 し ます。
1.
ZYNQ7 Processing System IP を追加 し た ら 、 [Run Block Automation] を ク リ ッ ク し 、 [/processing_system7_0] を選択
し ます。
X-Ref Target - Figure 5-18
図 5‐18 : Zynq の [Run Block Automation] の実行
2.
FIXED_IO お よ び DDR イ ン タ ーフ ェ イ ス が外部ポー ト に接続 さ れ る こ と を示す メ ッ セージが表示 さ れます。
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
3.
[OK] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 5-19
図 5‐19 : ZYNQ7 プ ロ セ ッ サ のブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンの実行
4.
ZYNQ7 Processing System ブ ロ ッ ク を ダブル ク リ ッ ク し て、 IP を再カ ス タ マ イ ズ し ます。
X-Ref Target - Figure 5-20
図 5‐20 : ZYNQ7 IP の再カ ス タ マ イ ズ
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
5.
[Re-Customize_IP] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス の [Clock Configuration] ページで特定の ク ロ ッ ク を設定 し ます。
X-Ref Target - Figure 5-21
図 5‐21 : ZYNQ7 プ ロ セ ッ シ ング シ ス テムの [Clock Configuration] ページ
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
PL ロ ジ ッ ク を含む Zynq デザイ ン
推奨 : PL フ ァ ブ リ ッ ク にカ ス タ ム ロ ジ ッ ク を含む Zynq-7000 プ ロ セ ッ サ デザ イ ンで、 MIG IP が含まれない場合、 デ
ザ イ ン の PL 部分の ク ロ ッ ク と リ セ ッ ト は PS か ら 接続す る こ と をお勧め し ま す。 ク ロ ッ ク ソ ー ス には、 PL フ ァ ブ
リ ッ ク ク ロ ッ ク (FCLK_CLK0、 FCLK_CLK1、 FCLK_CLK2、 FCLK_CLK3) のいずれで も 使用で き ます。 こ れ ら の ク
ロ ッ ク のそれぞれに関連す る リ セ ッ ト (FCLK_RESET0_N、 FCLK_RESET1_N、 FCLK_RESET2_N、 FCLK_RESET3_N)
を PL の リ セ ッ ト に使用で き ます。
次の手順を使用 し て、 PL を含む Zynq-7000 デザ イ ン を追加 し ます。
1.
ZYNQ7 Processing System IP を追加 し た ら 、 [Run Block Automation] を ク リ ッ ク し 、 [/processing_system7_0] を選択
し ます。
X-Ref Target - Figure 5-22
図 5‐22 : ZYNQ7 プ ロ セ ッ シ ング シ ス テムのブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ンの実行
FIXED_IO お よ び DDR イ ン タ ーフ ェ イ ス が外部ポー ト に接続 さ れ る こ と を示す メ ッ セージが表示 さ れます。
2.
[OK] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 5-23
図 5‐23 : ZYNQ7 プ ロ セ ッ シ ング シ ス テムの [Run Block Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
3.
ZYNQ7 Processing System ブ ロ ッ ク を ダブル ク リ ッ ク し て、 IP を再カ ス タ マ イ ズ し ます。
X-Ref Target - Figure 5-24
図 5‐24 : ZYNQ7 プ ロ セ ッ シ ング シ ス テムの再カ ス タ マ イ ズ
4.
[Re-customize IP] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス の Page Navigator の [Clock Configuration] を ク リ ッ ク し 、 + マー ク を ク リ ッ
ク し て [PL Fabric Clocks] を展開 し ます。
X-Ref Target - Figure 5-25
図 5‐25 : フ ァ ブ リ ッ ク ク ロ ッ クの周波数の指定
5.
Page Navigator の [PS-PL Configuration] を ク リ ッ ク し 、 [General] を展開 し ます。
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
6.
[Enable Clock Resets] を展開 し 、 PL フ ァ ブ リ ッ ク に合っ た リ セ ッ ト を選択 し ます。
X-Ref Target - Figure 5-26
図 5‐26 : PL フ ァ ブ リ ッ クへの出力ク ロ ッ クの指定
7.
PL フ ァ ブ リ ッ ク で AXI GPIO な ど の IP を イ ン ス タ ン シエー ト し ます。次に [Run Connection Automation] を ク リ ッ
ク し ます。
[Run Connection Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス には、GPIO の s_axi ポー ト が ZYNQ7 Processing System マ ス タ ー
に接続 さ れ る こ と を示す メ ッ セージが表示 さ れます。
8.
[OK] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 5-27
図 5‐27 : GPIO を接続する ための [Run Connection Automation] ダ イ ア ログ ボ ッ ク ス
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第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
IP イ ン テ グ レー タ ー デザ イ ンの ク ロ ッ ク お よ び リ セ ッ ト は、 図 5-28 のハ イ ラ イ ト さ れたネ ッ ト の よ う にな り ま
す。
X-Ref Target - Figure 5-28
図 5‐28 : ZYNQ PS7 IP からの出力ク ロ ッ ク を使用 し たデザイ ンへのク ロ ッ ク供給
PL ロ ジ ッ ク に MIG コ ア を含む Zynq デザイ ン
推奨 : PL に MIG コ ア を含む Zynq デザ イ ンの場合、MIG コ アへの入力 ク ロ ッ ク が PS フ ァ ブ リ ッ ク ク ロ ッ ク の代わ り
に外部 ク ロ ッ ク ソ ース を使用す る よ う に し て く だ さ い。オン ボー ド オシ レー タ ーか ら の外部 ク ロ ッ ク の方が PS か ら
の ク ロ ッ ク と 比べてジ ッ タ が少ないか ら です。PS フ ァ ブ リ ッ ク ク ロ ッ ク は、必要であれば PL デザ イ ンのその他の部
分に使用で き ます。
1.
MIG IP を追加 し 、 デザ イ ン要件に従っ て コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し ます。
2.
ブ ロ ッ ク デザ イ ンの SYS_CLK を右 ク リ ッ ク し 、 [Create Interface Port] を ク リ ッ ク し て、 入力 ソ ース を MIG コ ア
の SYS_CLK 入力に接続 し ます。
3.
[Create Interface Port] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス で図 5-29 の よ う にオプシ ョ ン を指定 し ます。
4.
[OK] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 5-29
図 5‐29 : MIG コ アへのオンボー ド ク ロ ッ クの接続 エ ンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ ハー ド ウ ェ ア デザイ ン
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101
第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
5.
デザ イ ンに MicroBlaze プ ロ セ ッ サが使用 さ れ る 場合は、 それを追加 し てブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン を実行 し ま
す。
6.
こ の場合、 ク ロ ッ ク 接続には MIG の ui_clk を選択 し ます。
[Run Block Automation] ダ イ ア ロ グ ボ ッ ク ス が開 き ます。
7.
入力 ク ロ ッ ク には [/mig_7series_1/ui_clk] を指定 し ます。
X-Ref Target - Figure 5-30
図 5‐30 : MicroBlaze オプ シ ョ ンの指定
8.
[OK] を ク リ ッ ク し ます。
ブ ロ ッ ク デザ イ ンは、 図 5-31 の よ う にな り ます。
X-Ref Target - Figure 5-31
図 5‐31 : ブ ロ ッ ク オー ト メ ーシ ョ ン後のブ ロ ッ ク デザイ ン (MicroBlaze)
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102
第 5 章 : IP イ ン テグレー タ ーの リ セ ッ ト および ク ロ ッ ク ト ポロ ジ
6. sys_rst ピ ン を右 ク リ ッ ク し て [Make External] を ク リ ッ ク し て、 MIG の sys_rst ピ ン を外部 リ セ ッ ト ソ ース に接続
し ます。
X-Ref Target - Figure 5-32
図 5‐32 : 完成 し たブ ロ ッ ク デザイ ン
MIG と Clocking Wizard を含むデザイ ン
MIG コ アで生成 さ れない特定の ク ロ ッ ク 周波数を必要 と する デザ イ ンの場合、Clocking Wizard IP を イ ン ス タ ン シエー
ト し 、 Clocking Wizard の ク ロ ッ ク 入力 と し て MIG IP の ui_clock 出力を使用 し ます。
次 も 接続す る 必要があ り ます。
1.
MIG IP に加え て、 オン ボー ド リ セ ッ ト を Clocking Wizard の リ セ ッ ト 入力に接続 し ます。
2.
MIG の mmcm_locked ピ ン と Clocking Ｗizard の locked ピ ン を AND 演算に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し た
Util_Vector_Logic IP に接続 し ます。Util_Vector_Logic の出力を Proc_sys_Reset の dcm_locked 入
力に接続 し ます。
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第 6章
UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ
プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
概要
エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ と プ ロ グ ラ マブル ロ ジ ッ ク を含むデバ イ ス には、 CPU ソ フ ト ウ ェ ア イ メ ージ と FPGA ビ ッ
ト ス ト リ ーム イ メ ージの ま と めた も のを含んだブー ト イ メ ージが 1 つ必要です。UpdateMEM は、連続する デー タ ブ
ロ ッ ク を複数のブ ロ ッ ク RAM (連続す る 論理ア ド レ ス空間) にマ ッ プする デー タ 変換ツールです。
Zynq®-7000 AP SoC デバ イ ス ま たは MicroBlaze エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サを UltraScale アーキ テ ク チ ャ ま たは 7 シ リ ー
ズ デバ イ ス 上で組み合わせ る 場合、 UpdateMEM で ELF (Executable and Linkable Format) デー タ を ブ ロ ッ ク RAM の
MMI (Memory Mapped Information) にマ ッ プす る こ と で、ELF フ ァ イ ルの CPU ソ フ ト ウ ェ ア イ メ ージ を Vivado Design
Suite と write_bitstream コ マ ン ド で作成 さ れた FPGA ビ ッ ト ス ト リ ームに統合で き ます。 こ の結果、 エ ンベデ ッ ド プ
ロ セ ッ サ用の ソ フ ト ウ ェ ア が FPGA 内のブ ロ ッ ク RAM で構築 さ れた ア ド レ ス 空間か ら 初期化で き る よ う に な り 、
CPU ソ フ ト ウ ェ アの一部 と FPGA デザ イ ン ツール フ ロ ーが柔軟に統合で き ます。
Vivado Design Suite では、デバ イ ス ビ ッ ト ス ト リ ーム を生成す る と 、 エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ デザ イ ン用に関連す る
ELF フ ァ イ ルが自動的に統合 さ れます。 Vivado IDE で [Tools] → [Associate ELF Files] を ク リ ッ ク し て ELF フ ァ イ ルを
関連付け る と 、 必要に応 じ てデー タ が統合 さ れます。
[Associate ELF Files] を使用す る と 、 関連す る ELF フ ァ イ ルに SCOPED_TO_REF お よ び SCOPED_TO_CELLS プ ロ パ
テ ィ が追加 さ れます。 SCOPED_TO_REF では ELF フ ァ イ ルが指定 し た階層モジ ュ ールま たはブ ロ ッ ク デザ イ ンの イ
ン ス タ ン スすべてに関連付け ら れ、SCOPED_TO_CELLS では ELF フ ァ イ ルが指定 し たエンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ セル
の イ ン ス タ ン ス に関連付け ら れます。
ま た、 UpdateMEM コ マ ン ド はど の段階で も 実行 し て、 ELF フ ァ イ ル と MMI フ ァ イ ルを イ ンプ リ メ ン ト 済みデザ イ ン
の BIT フ ァ イ ルに関連付け る こ と がで き ます。
重要 : UpdateMEM は、暗号化 さ れていない ビ ッ ト ス ト リ ーム フ ァ イ ルを ア ッ プデー ト す る ためだけに使用で き ます。
UpdateMEM
エ ンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サ ベー ス のデザ イ ン の場合、 UpdateMEM コ マ ン ド を実行す る こ と で、 CPU ソ フ ト ウ ェ アが
ビ ッ ト ス ト リ ーム フ ァ イ ルに統合 さ れ、 ブ ロ ッ ク RAM メ モ リ が タ ーゲ ッ ト ザ イ リ ン ク ス デバ イ ス内で初期化 さ れ
ます。
UpdateMEM コ マ ン ド には、 次の入力を使用で き ます。
•
ビ ッ ト ス ト リ ーム (BIT) フ ァ イ ル : Vivado Design Suite イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン ツールで まず生成 さ れます。 イ
ン プ リ メ ン ト 済みデザ イ ン か ら ビ ッ ト ス ト リ ーム フ ァ イ ルを作成す る には、 write_bitstream Tcl コ マ ン ド を使用
し ます。 ビ ッ ト ス ト リ ーム (BIT) フ ァ イ ル : ザ イ リ ン ク ス FPGA デバ イ ス にダ ウ ン ロ ー ド す る デザ イ ンのビ ッ ト
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第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
イ メ ージ を含むバ イ ナ リ デー タ フ ァ イ ルです。UpdateMEM コ マ ン ド では、BIT フ ァ イ ルを入力 と し て読み込み、
BIT フ ァ イ ルを出力 と し て書 き 出 し ます。
•
MMI (Memory Mapped Information) フ ァ イ ル : 「ア ド レ ス ブ ロ ッ ク 」 と い う 連続ア ド レ ス空間を形成す る ために、
ザ イ リ ン ク ス デバ イ ス上の各ブ ロ ッ ク RAM が ど の よ う にグループ化 さ れてい る か を記述す る テ キ ス ト フ ァ イ
ル で す。 MMI フ ァ イ ル は、 ビ ッ ト ス ト リ ー ム を 生成す る と 、 Vivado Design Suite で 自動的 に 記述 さ れ て
<project>.runs/impl_1 フ ォ ルダーに保存 さ れ ます。 ま たは、 write_mem_info コ マ ン ド で手動で書 き 出す こ
と も で き ます。 UpdateMEM コ マ ン ド では MMI フ ァ イ ルを使用す る こ と で、 特定のア ド レ ス範囲にマ ッ プ さ れ る
物理的 BRAM リ ソ ース が識別 さ れます。MMI フ ァ イ ルの詳細は、107 ページの 「BRAM メ モ リ マ ッ プ情報 (MMI)
フ ァ イ ル」 を参照 し て く だ さ い。
•
ELF (Executable and Linkable Format) フ ァ イ ル : エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サで実行で き る プ ロ グ ラ ム イ メ ージ を含
む バ イ ナ リ デー タ フ ァ イ ル で、 ソ フ ト ウ ェ ア 開発 キ ッ ト (SDK) か ら 出力 さ れ ま す。 ELF フ ァ イ ル に は、
UpdateMEM に よ り BRAM のア ド レ ス範囲にマ ッ プ さ れ る デー タ が含まれます。
•
メ モ リ (MEM) フ ァ イ ル (オプシ ョ ン) : ア ド レ ス空間を初期化す る デー タ の連続ブ ロ ッ ク を記述 し た テ キ ス ト
フ ァ イ ルで、 手動で作成 さ れ ます。 UpdateMEM コ マ ン ド には、 ELF フ ァ イ ルの代わ り に MEM フ ァ イ ルを使用
で き ます。 詳細は、 106 ページの 「 メ モ リ (MEM) フ ァ イ ル」 を参照 し て く だ さ い。
•
エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サの イ ン ス タ ン ス ID : ELF ま たは MEM フ ァ イ ルをプ ロ セ ッ サ と 関連付け る ために使用
し ます。
UpdateMEM コ マ ン ド では、 MMI フ ァ イ ルでマ ッ プ さ れたザ イ リ ン ク ス デバ イ ス の複数ブ ロ ッ ク RAM に、 ELF ま た
は MEM フ ァ イ ルで定義 さ れた連続デー タ ブ ロ ッ ク が生成 さ れます。 UpdateMEM コ マ ン ド では、 ビ ッ ト ス ト リ ーム
フ ァ イ ル (BIT) に メ モ リ 情報が統合 さ れます。 こ の後、 こ れを使用 し て タ ーゲ ッ ト ザ イ リ ン ク ス デバ イ ス を コ ン フ ィ
ギ ュ レーシ ョ ンお よ びプ ロ グ ラ ムで き ます。
ま た、 UpdateMEM コ マ ン ド を実行す る と 、 エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サを複数含むデザ イ ン で、 複数プ ロ セ ッ サの複数
デー タ フ ァ イ ルを統合す る こ と も で き ます。 . こ の場合、 -data お よ び -proc オプシ ョ ン を ペアで指定す る 必要があ り 、
最初の -data には ソ フ ト ウ ェ ア イ メ ージか、 指定 し た最初の -proc の メ モ リ コ ン テ ン ツ を指定 し ます。 2 つ目の -data
は 2 つ目の -proc に適用 さ れます。
こ の コ マ ン ド を実行す る と 、 入力か ら 作成 さ れた ビ ッ ト ス ト リ ーム フ ァ イ ルの名前が表示 さ れ る か、 正常に実行 さ れ
なか っ た場合はエ ラ ーが表示 さ れます。
引数
-meminfo <arg> (必須) : イ ンプ リ メ ン ト 済みデザ イ ンの MMI (Memory Mapped Information) フ ァ イ ルの名前を指定
-data <arg> (必須) : BRAM ア ド レ ス にマ ッ プす る ELF (Executable and Linkable Format) フ ァ イ ルま たは MEM フ ァ イ ル
の名前を指定
-bit <arg> (必須) : 入力ビ ッ ト ス ト リ ーム (BIT) フ ァ イ ルの名前を指定。 拡張子を指定 し ない場合は、 .bit であ る と 想定
さ れます。
注記 : UpdateMEM コ マ ン ド は、 暗号化 さ れていない ビ ッ ト ス ト リ ーム フ ァ イ ル と 一緒にのみ使用で き ます。
-proc <arg> (必須) : エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サの イ ン ス タ ン ス パ ス を指定
ヒ ン ト : デザ イ ンに複数のエンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サが含ま れ る 場合、 UpdateMEM コ マ ン ド には複数プ ロ セ ッ サ を指
定で き ます。 こ の場合、 -data お よ び -proc オプシ ョ ン をペアで指定す る 必要があ り 、 最初の -data オプシ ョ ンは最初
の -proc 引数に適用 し ます。 ただ し 、 UpdateMEM コ マ ン ド には 1 つの run で ELF フ ァ イ ルか MEM フ ァ イ ルのいずれ
か を指定で き ますが、 複数プ ロ セ ッ サ を指定す る 際で も 両方の -data フ ォーマ ッ ト を同時に使用す る こ と はで き ませ
ん。
-out <arg> (必須) : 出力フ ァ イ ルの名前 (接尾辞な し ) を指定。 フ ァ イ ル名の最後には .bit が自動的に付き ます。
-force (オプシ ョ ン) : 指定の出力フ ァ イ ルが存在する 場合、 上書き し ます。
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第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
例 :
次の例では、 指定 し た MEM 情報フ ァ イ ル、 ELF フ ァ イ ル、 お よ びビ ッ ト ス ト リ ーム フ ァ イ ルを読み込んで、 統合 さ
れた ビ ッ ト ス ト リ ーム フ ァ イ ルが生成 さ れます。
updatemem -meminfo top.mmi -data hello_world.elf -bit top.bit -proc
design_1_i/microblaze_1 -out top_meminfo.bit
次の例では、 エンベデ ッ ド MicroBlaze プ ロ セ ッ サ 2 つ (1 つは ELF フ ァ イ ル と 関連付け ら れ、 も う 1 つは MEM フ ァ
イ ルを使用 し てい る ) を含むブ ロ ッ ク デザ イ ンで UpdateMEM を使用 し てい ます。 こ れには 2 つの updatemem コ マ ン
ド パ ス が必要で、 最初は 2 つ目の入力ビ ッ ト ス ト リ ーム と し て動作する 出力ビ ッ ト ス ト リ ーム を指定 し ます。
updatemem -bit top.bit -meminfo top.mmi -data top1.elf \
-proc system_i/microblaze_1 -out first_out.bit
updatemem -bit first_out.bit -meminfo top.mmi -data top2.mem
-proc system_i/microblaze_2 -out top_out.bit
\
メ モ リ (MEM) フ ァ イル
メ モ リ (MEM) フ ァ イ ルは、 連続す る デー タ ブ ロ ッ ク を記述 し た手動で編集 さ れた テ キ ス ト フ ァ イ ルで、 ELF フ ァ イ
ルの代わ り に使用で き ます。 MEM フ ァ イ ルの形式は、 次の 2 つの基本エ レ メ ン ト で構成 さ れ る 業界標準フ ォーマ ッ
ト です。
•
16 進数のア ド レ ス指定子 : @ 文字の後 16 進数のア ド レ ス値で示 さ れます。 @ 文字 と 最初の 16 進数文字の間に
は スペース は入 り ません。
•
16 進数のデー タ 値 : 16 進数デー タ 値の後に 16 進数ア ド レ ス値が続 き 、その間は スペース、 タ ブ、ま たはキ ャ リ ッ
ジ リ タ ーン文字で区切 ら れます。
16 進数のデー タ 値には、 必要に応 じ て何個で も 16 進数文字を含め る こ と はで き ますが、 値に奇数の 16 進数文字が含
ま れ る と 、 最初の 16 進数文字は 0 であ る と 仮定 さ れ ます。 た と えば、 16 進数値の A、 C74、 お よ び 84F21 はそれぞ
れ 0A、 0C74、 お よ び 084F21 と 変換 さ れます。
重要 : よ く あ る 16 進数の接頭辞の 0x は使用で き ません。 MEM フ ァ イ ルの 16 進数値に こ の接頭辞を付け る と 、 構文
エ ラ ーにな り ます。
ア ド レ ス の後は少な く と も 1 つのデー タ 値が続 き 、 最大で前のア ド レ ス値に属す る の と 同 じ 数のデー タ 値ま で示す こ
と がで き ます。 次は、 よ く 使用 さ れ る MEM フ ァ イ ル形式の例です。
@0000 3A @0001 7B @0002 C4 @0003 56 @0004 02
@0005 6F @0006 89...
UpdateMEM には、重複の少ない フ ォーマ ッ ト を使用する 必要があ り ます。ア ド レ ス指定子は、連続する デー タ ブ ロ ッ
ク の最初に 1 回のみ使用す る だけでいいので、 前の例は、 次の よ う に記述 し 直 さ れます。
@0000 3A 7B C4 56 02 6F 89...
連続す る デー タ 値それぞれのア ド レ ス は、 前のア ド レ ス指定子か ら の距離に し たがっ て派生 さ れ ます。 MEM フ ァ イ
ルには、 必要なだけい く つで も 連続す る デー タ ブ ロ ッ ク を含め る こ と がで き ます。 デー タ ブ ロ ッ ク 間のア ド レ ス範
囲のギ ャ ッ プはど のサ イ ズにで も で き ますが、 2 つのデー タ ブ ロ ッ ク が 1 つのア ド レ ス範囲を重複す る こ と はで き ま
せん。
ヒ ン ト : UpdateMEM では、 MEM フ ァ イ ルに // と /*...*/ の両方の コ メ ン ト 形式を使用で き ます。
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第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
BRAM メ モ リ マ ッ プ情報 (MMI) フ ァ イル
次は、 ブ ロ ッ ク RAM の イ ンプ リ メ ン ト さ れた ア ド レ ス空間 と メ モ リ マ ッ プ情報フ ァ イ ルの定義に関す る 注意事項で
す。
•
ブ ロ ッ ク RAM サ イ ズの幅 と 深 さ は決ま っ てお り 、 CPU ア ド レ ス空間は 1 つのブ ロ ッ ク RAM の幅お よ び深 さ よ
り も かな り 大 き い必要があ り ます。 こ の結果、 108 ページの図 6-1 に示す よ う に、 複数のブ ロ ッ ク RAM が論理
別に ま と め ら れて、 1 つの CPU ア ド レ ス空間が作成 さ れます。
•
1 つの CPU バス ア ク セ ス は、 た と えば 1 度に 32 ビ ッ ト ま たは 64 ビ ッ ト (4 バ イ ト ま たは 8 バ イ ト ) な ど、 デー
タ の複数バ イ ト 幅であ る こ と が よ く あ り ます。
•
複数デー タ バ イ ト の CPU バ ス ア ク セ ス では、 そのデー タ を取得する ために複数のブ ロ ッ ク RAM にア ク セ スす
る こ と も あ る ので、 バ イ ト リ ニ アー CPU デー タ は各ブ ロ ッ ク RAM の ビ ッ ト 幅 と 1 つのバ ス ア ク セ ス 内のブ
ロ ッ ク RAM 数で イ ン タ ー リ ーブ さ れ る 必要があ り ますが、CPU ア ド レ ス と ブ ロ ッ ク RAM ロ ケーシ ョ ン関係は、
簡単に計算で き る よ う にな っ てい る 必要があ り ます。
•
CPU デー タ は、 複数ブ ロ ッ ク RAM の論理別グループではな く 、 CPU リ ニ アー ア ド レ ス指定ス キームに関連 し
たブ ロ ッ ク RAM で構築 さ れた メ モ リ 空間にあ る 必要があ り ます。
•
ア ド レ ス空間は、 連続 し ていて、 CPU バス幅の整数倍であ る 必要があ り ます。 バス ビ ッ ト レーン イ ン タ ー リ ー
ブは、 Virtex® デバ イ ス のブ ロ ッ ク RAM のポー ト サ イ ズでサポー ト さ れ る サ イ ズでのみ使用で き ます。
•
ア ド レ ス指定では、 命令お よ びデー タ メ モ リ 空間の差異 も 考慮す る 必要があ り ます。 命令空間は書 き 込みで き な
いので、 ア ド レ ス幅に制限はあ り ませんが、 デー タ 空間は書 き 込みで き る ので、 通常個別にバ イ ト を記述で き る
よ う に し てお く 必要があ り ます。 こ のため、 各バ ス ビ ッ ト レーンはア ド レ ス指定で き る よ う にな っ てい る 必要
があ り ます。
•
ア ク セ ス時間は、 メ モ リ マ ッ プのサ イ ズ と 個別ブ ロ ッ ク RAM の位置に よ り 異な り ます。 イ ンプ リ メ ン テーシ ョ
ン後のア ク セ ス時間を評価 し て、 デザ イ ン仕様を満たすか ど う か検証 し て く だ さ い。
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第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
X-Ref Target - Figure 6-1
図 6‐1 : ブ ロ ッ ク RAM のア ド レ ス空間
上記の図のア ド レ ス空間には、 バ ス ブ ロ ッ ク 0 ～ 3 の 4 つのバ ス ブ ロ ッ ク が含まれます。
•
CPU バ ス ア ク セ ス は 8 ブ ロ ッ ク RAM (64 ビ ッ ト ) 幅で、 ブ ロ ッ ク RAM の各列には 「ビ ッ ト レーン」 と 呼ばれ
る CPU バ ス ア ク セ ス の 8 ビ ッ ト 幅ス ラ イ ス が配置 さ れます。
•
バ ス ア ク セ ス の 8 つのブ ロ ッ ク RAM の各行は、 バ ス ブ ロ ッ ク に ま と め ら れます。 こ のため、 各バ ス ブ ロ ッ ク
は 64 ビ ッ ト 幅、 4096 バ イ ト のサ イ ズにな り ます。
•
ブ ロ ッ ク RAM の コ レ ク シ ョ ン全体はア ド レ ス ブ ロ ッ ク と 呼ばれ る 連続す る ア ド レ ス空間に ま と め ら れます。
右上角のア ド レ ス は 0xFFFFC000 で、 左下角のア ド レ ス は 0xFFFFFFFF です。 バ ス ア ク セ ス には 8 ブ ロ ッ ク RAM で
8 デー タ バ イ ト を取得す る ので、 バ イ ト リ ニ アー CPU デー タ は 8 バ イ ト で イ ン タ ー リ ーブ さ れ る 必要があ り ます。
こ の例では、 左か ら 右へ [0:7]、 [8:15] の よ う にバ イ ト 別に イ ンデ ッ ク ス さ れた 64 ビ ッ ト デー タ ワー ド を使用 し てい
ます。
•
バ イ ト 0 がビ ッ ト レーン ブ ロ ッ ク RAM7 の 1 つ目のバ イ ト ロ ケーシ ョ ンに、 バ イ ト 1 がビ ッ ト レーン ブ ロ ッ
ク RAM6 の 1 つ目のバ イ ト ロ ケーシ ョ ンに、 と い っ た よ う にバ イ ト 7 ま で繰 り 返 さ れます。
•
CPU デー タ のバ イ ト 8 はビ ッ ト レーン ブ ロ ッ ク RAM7 の 2 つ目のバ イ ト ロ ケーシ ョ ンに、 バ イ ト 9 はビ ッ ト
レーン ブ ロ ッ ク RAM6 の 2 つ目のバ イ ト ロ ケーシ ョ ンに、 と い っ た よ う に CPU デー タ バ イ ト 15 ま で繰 り 返 さ
れます。
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第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
•
こ の イ ン タ ー リ ーブ パ タ ーンは、 最初のバ ス ブ ロ ッ ク のすべてのブ ロ ッ ク RAM が満た さ れ る ま で繰 り 返 し ま
す。
•
こ のプ ロ セ ス は、 メ モ リ 空間全体が満た さ れ る か、 入力デー タ が消費 さ れ る ま で、 連続する バ ス ブ ロ ッ ク それぞ
れに対 し て繰 り 返 さ れます。
109 ページの 「MMI フ ァ イ ルの構文」 に示す よ う に、 ビ ッ ト レーンお よ びバ ス ブ ロ ッ ク が定義 さ れ る 順序に よ っ て
こ の充填順序が決ま り ます。 こ の例の場合は、 ビ ッ ト レーンが左か ら 右に定義 さ れ、 バ ス ブ ロ ッ ク が上部か ら 下部
に定義 さ れ る と 仮定 さ れます。
こ のプ ロ セ ス は、 こ れ ら の式がバ イ ト 幅デー タ に制限 さ れていないので 「ビ ッ ト レーン マ ッ ピ ン グ」 と 呼ばれます。
こ れは、 プ ロ グ ラ ム さ れた CPU コ ー ド を固定サ イ ズの EPROM デバ イ ス のバン ク に配置す る 際にエンベデ ッ ド ソ フ
ト ウ ェ ア プ ロ グ ラ マーが使用す る プ ロ セ ス に類似 し てはい ますが、 ま っ た く 同 じ ではあ り ません。
こ れ ら のプ ロ セ ス の主な違いは、 次の と お り です。
•
エンベデ ッ ド シ ス テ ム開発者は、 決ま っ た数のバ イ ト 幅ス ト レージ デバ イ ス と その分類に、 通常カ ス タ ム ソ フ
ト ウ ェ ア ツールを使用 し てバ イ ト レーン マ ッ ピ ン グ し ます。 デバ イ ス の数 と 分類は変更で き ないので、 こ れ ら
の ツールでは特定のデバ イ ス配列が推測 さ れます。 こ の結果、 コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン オプシ ョ ンはほ と ん ど な
いか、 ま っ た く 提供 さ れてい ません。 こ れ と は反対に、 FPGA ブ ロ ッ ク RAM の数 と 分類は FPGA の制限内であ
れば完全に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン可能です。 ブ ロ ッ ク RAM のバ イ ト レーン マ ッ ピ ン グ用の ツールでは、大規
模なデバ イ ス配列セ ッ ト がサポー ト さ れ る はずです。
•
既存のバ イ ト レーン マ ッ ピ ン グ ツールでは、 バ イ ト 幅デバ イ ス の物理的ア ド レ ス指定が昇順で推測 さ れます。
こ れは、 ボー ド レベルのハー ド ウ ェ アが昇順で構築 さ れ る ためです。 一方で、 FPGA ブ ロ ッ ク RAM には決ま っ
て使用 さ れ る 制約はないので、 FPGA フ ァ ブ リ ッ ク 内の ど こ でで も ブ ロ ッ ク RAM と ま と め る こ と がで き ま す。
こ の例ではブ ロ ッ ク RAM が昇順で表示 さ れてはい ま すが、 ブ ロ ッ ク RAM は ど の順序で も コ ン フ ィ ギ ュ レ ー
シ ョ ンで き ます。
メ モ リ マ ッ プ情報 (MMI) の機能
メ モ リ マ ッ プ情報 (MMI) フ ァ イ ルは、 コ ン ピ ュ ー タ ー解析用に設計 さ れた XML フ ァ イ ルで、 高度な コ ン ピ ュ ー タ ー
プ ロ グ ラ ム言語に類似 し てお り 、 次の機能が使用 さ れます。
•
XML キーワ ー ド タ グ ま たは指示子に よ る ブ ロ ッ ク 構造
MMI にはデー タ のグループ ま たはブ ロ ッ ク に同様の構造が維持 さ れます。 MMI ではア ド レ ス空間、 バ ス ア ク セ
ス グループ、 コ メ ン ト を記述す る ブ ロ ッ ク が作成 さ れます。
•
シ ン ボル名の使用方法
MMI では、 グループ ま たはエン テ ィ テ ィ を参照する ために名前お よ びキーワ ー ド が使用 さ れ (読みやす く す る た
め)、 ア ド レ ス空間グループお よ びブ ロ ッ ク RAM を参照す る 名前が使用 さ れます。
MMI では、 次の命名規則が使用 さ れます。
•
キー ワー ド は大文字/小文字の区別あ り
•
イ ンデン ト は見やす く す る ためだけに使用 さ れ る
•
項目やキー ワー ド を記述す る スペース は無視 さ れ る
•
行終わ り は無視 さ れ る 。 1 行に何項目で も 含有可能
•
数値は 10 進数ま たは 16 進数 と し て入力可能。 16 進数値には 0xXXX と い う 記述形式が使用 さ れ る
MMI フ ァ イルの構文
メ モ リ マ ッ プ情報 (MMI) フ ァ イ ルは、 連続論理デー タ 空間を各ブ ロ ッ ク RAM が ど の よ う に埋め る か を構文的に記
述 し た XML フ ァ イ ルです。 Tcl コ マ ン ド の write_mem_info を使用す る と 、 Vivado Design Suite の [Open Implemented
Design] で MMI フ ァ イ ルを作成で き ます。 イ ンプ リ メ ン ト 済みデザ イ ンには、 ブ ロ ッ ク RAM リ ソ ース に必要な配置
情報が含まれます。
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第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
UpdateMEM では MMI フ ァ イ ルを入力 と し て使用 し て、 最適な初期化フ ォームにデー タ が変換 さ れます。 次の MMI
フ ァ イ ル例は、 ブ ロ ッ ク RAM の使用を記述 し た XML ベース の構文を示 し てい ます。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<MemInfo Version="1" Minor="0">
<Processor Endianness="Little" InstPath="design_1_i/microblaze_0">
<AddressSpace
Name="design_1_i_microblaze_0.design_1_i_microblaze_0_local_memory_dlmb_bram_if_cnt
lr" Begin="0" End="8191">
<BusBlock>
<BitLane MemType="RAMB32" Placement="X2Y17">
<DataWidth MSB="15" LSB="0"/>
<AddressRange Begin="0" End="2047"/>
<Parity ON="false" NumBits="0"/>
</BitLane>
<BitLane MemType="RAMB32" Placement="X3Y17">
<DataWidth MSB="31" LSB="16"/>
<AddressRange Begin="0" End="2047"/>
<Parity ON="false" NumBits="0"/>
</BitLane>
</BusBlock>
</AddressSpace>
</Processor>
<Processor Endianness="Little" InstPath="design_1_i/microblaze_1">
<AddressSpace
Name="design_1_i_microblaze_1.design_1_i_microblaze_1_local_memory_dlmb_bram_if_cnt
lr" Begin="0" End="8191">
<BusBlock>
<BitLane MemType="RAMB32" Placement="X4Y13">
<DataWidth MSB="15" LSB="0"/>
<AddressRange Begin="0" End="2047"/>
<Parity ON="false" NumBits="0"/>
</BitLane>
<BitLane MemType="RAMB32" Placement="X4Y14">
<DataWidth MSB="31" LSB="16"/>
<AddressRange Begin="0" End="2047"/>
<Parity ON="false" NumBits="0"/>
</BitLane>
</BusBlock>
</AddressSpace>
</Processor>
<Processor Endianness="Little" InstPath="design_1_i/processing_system7_0">
<AddressSpace Name="design_1_i_processing_system7_0.design_1_i_axi_bram_ctrl_0"
Begin="1073741824" End="1073750015">
<BusBlock>
<BitLane MemType="RAMB32" Placement="X2Y18">
<DataWidth MSB="15" LSB="0"/>
<AddressRange Begin="0" End="2047"/>
<Parity ON="false" NumBits="0"/>
</BitLane>
<BitLane MemType="RAMB32" Placement="X2Y19">
<DataWidth MSB="31" LSB="16"/>
<AddressRange Begin="0" End="2047"/>
<Parity ON="false" NumBits="0"/>
</BitLane>
</BusBlock>
</AddressSpace>
</Processor>
<Config>
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第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
<Option Name="Part" Val="xc7z020clg484-1"/>
</Config>
</MemInfo>
ア ド レ ス マ ッ プの定義 (複数プ ロ セ ッ サのサポー ト )
UpdateMEM では、 次の XML タ グ を使用 し て複数プ ロ セ ッ サがサポー ト さ れます。
<Processor Endianness="Little" InstPath="design_1_i/processing_system7_0">
</Processor>
ア ド レ ス空間の定義
ア ド レ ス空間の一番外側の定義には、 次の コ ン ポーネ ン ト が含まれます。
<AddressSpace Name="design_1_i_processing_system7_0.design_1_i_axi_bram_ctrl_0"
Begin="1073741824" End="1073750015">
</AddressSpace>
ADDRESS_SPACE お よ び /ADDRESS_SPACE タ グでは、 1 つの連続ア ド レ ス空間が定義 さ れます。 ADDRESS_SPACE
タ グの後に Name= (必須) を続けて、 ア ド レ ス空間全体のシ ン ボル名を指定 し ます。 ア ド レ ス空間名を参照す る のは、
ア ド レ ス空間の内容全体を参照す る こ と と 同 じ です。
MMI フ ァ イ ルには、同 じ ア ド レ ス空間に対 し て も 、ADDRESS_SPACE がそれぞれ違っ てい る 限 り 、ADDRESS_SPACE
定義を複数含め る こ と がで き ます。
ア ド レ ス空間の始ま り と 終わ り はそれぞれ Begin= お よ び End= を使用 し て指定 し ます。
バス ブ ロ ッ クの定義 (バス ア ク セス)
ADDRESS_SPACE 定義の中には、 「バ ス ブ ロ ッ ク 」 と い う さ ま ざ ま な数のサブブ ロ ッ ク 定義が含まれます。
<BusBlock>
</BusBlock>
各バ ス ブ ロ ッ ク には、 パ ラ レル CPU バス ア ク セ ス に よ っ て ア ク セ ス さ れ る ブ ロ ッ ク RAM のビ ッ ト レーン定義が含
まれます。
バ ス ブ ロ ッ ク が指定 さ れ る 順序に よ っ て、 ど のア ド レ ス空間部分にバ ス ブ ロ ッ ク が置かれ る かが定義 さ れ ます。 ま
ず、 最下位のア ド レ ス指定 さ れたバ ス ブ ロ ッ ク が定義 さ れ、 最後に最上位のア ド レ ス指定 さ れたバ ス ブ ロ ッ ク が定
義 さ れます。 バ ス ブ ロ ッ ク が定義 さ れ る 上か ら 下への順序に よ っ て、 UpdateMEM が こ れ ら のバ ス ブ ロ ッ ク をデー タ
で充填す る 順序が決ま り ます。
ビ ッ ト レーンの定義 ( メ モ リ デバイ ス使用量)
ビ ッ ト レーン定義では、 CPU バ ス ア ク セ ス の ど の ビ ッ ト が特定のブ ロ ッ ク RAM に割 り 当て ら れ る かが決定 さ れま
す。 各定義には、 配置デー タ を含む MemType の形式に、 ビ ッ ト 数 と ビ ッ ト レーンが占有する AddressRange が使用 さ
れます。 コ マ ン ド 構文は、 次の よ う にな り ます。
<BitLane MemType="RAMB32" Placement="X2Y19">
<DataWidth MSB="31" LSB="16"/>
<AddressRange Begin="0" End="2047"/>
<Parity ON="false" NumBits="0"/>
</BitLane>
注記 : Parity は MMI フ ァ イ ルで定義 さ れますが、 こ の時点では UpdateMEM でサポー ト さ れません。
通常、 ビ ッ ト 数は次の順序で指定 し ます。
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第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
<DataWidth MSB=bit_num LSB=bit_num>
こ の順序が最初に最下位ビ ッ ト (LSB)、 次に最上位ビ ッ ト (MSB) にな る よ う に反転 さ れ る 場合、 UpdateMEM はビ ッ
ト レーン値のビ ッ ト をブ ロ ッ ク RAM に配置する 前に反転 し ます。
バ ス ブ ロ ッ ク の場合 と 同様、 ビ ッ ト レーンが定義 さ れ る 順番は重要ですが、 ビ ッ ト レーンの場合は、 こ の順番に よ
り ど のバ ス ブ ロ ッ ク の CPU 部分がビ ッ ト レーンにア ク セ スする かが推論 さ れます。定義 さ れた最初のビ ッ ト レーン
が最上位ビ ッ ト レーン値に、定義 さ れた最後の ビ ッ ト レーンが最下位ビ ッ ト レーン値に推論 さ れます。 次の図では、
最上位ビ ッ ト レーンは BRAM7 で、 最下位ビ ッ ト レーンは BRAM0 です。 ブ ロ ッ ク RAM のア ド レ ス空間レ イ ア ウ ト
の例の よ う に、 こ れはビ ッ ト レーンが定義 さ れた順番に該当 し ます。
UpdateMEM がデー タ を入力す る と 、一番右の値か ら 一番左の値に向か っ て ビ ッ ト レーン サ イ ズの固ま り でデー タ 入
力 フ ァ イ ルか ら デー タ が取 り 込 ま れ ま す。 た と えば、 最初の 64 ビ ッ ト 入力デー タ が 0xB47DDE02826A8419 で あれ
ば、 値 0xB4 がブ ロ ッ ク RAM 内に設定 さ れ る 最初の値です。
ビ ッ ト レーンの順序を考慮す る と 、 BRAM7 は 0xB4、 BRAM6 は 0x7D に設定 さ れ、 BRAM0 が 0x19 ま で こ の よ う に
設定 さ れてい き ます。 こ のプ ロ セ ス は、 メ モ リ 空間全体が一杯にな る か、 入力デー タ が消費 さ れ る ま で、 連続す る 各
バ ス ブ ロ ッ ク ア ク セ ス の BRAM セ ッ ト ご と に繰 り 返 さ れます。 次の図では、 最初のバ ス ブ ロ ッ ク を展開 し て こ のプ
ロ セ ス を示 し てい ます。
X-Ref Target - Figure 6-2
図 6‐2 : ビ ッ ト レーンの充填順序
ビ ッ ト レーン定義は、 ハー ド ウ ェ ア コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン と 同 じ であ る 必要があ り ます。 MMI がハー ド ウ ェ アが
実際に動作す る の と 違 う よ う に定義 さ れてい る と 、 メ モ リ コ ン ポーネ ン ト か ら 取 り 出 し たデー タ が不正にな り ます。
ビ ッ ト レ ーン定義には、 ど のデバ イ ス タ イ プ キー ワ ー ド がア ド レ ス ブ ロ ッ ク 定義で使用 さ れ る かに よ っ て、 オプ
シ ョ ンで構文 も 一部含ま れます。
ブ ロ ッ ク RAM セルを指定す る 場合、 FPGA デバ イ ス内の物理的な行 と 列の位置を示す こ と がで き ます。 次は、 物理
的な行 と 列の位置を示 し た例です。
Placement=”X3Y5”
Placement= キー ワー ド を使用す る と 、 該当す る ブ ロ ッ ク RAM を FPGA デバ イ ス内の特定の リ ソ ース位置に割 り 当て
る こ と がで き ます。 こ の場合、 ブ ロ ッ ク RAM は FPGA デバ イ ス の列 3、 行 5 に配置 さ れます。
ビ ッ ト レーン と バ ス ブ ロ ッ ク の定義に正 し い構文を使用す る だけでな く 、 次の制限に も 注意をす る 必要があ り ます。
•
本書の例では、わか り やす く す る ためにバ イ ト 幅のデー タ 幅 し か使用 し てい ませんが、同 じ 法則がブ ロ ッ ク RAM
が コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れ る デー タ 幅に も 適用 さ れます。
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第 6 章 : UpdateMEM を使用 し た BIT フ ァ イルのア ッ プデー ト (MMI および ELF デー タ を含有)
•
ビ ッ ト レーンの番号付けにはギ ャ ッ プや重複がない よ う に し ます。 ア ド レ ス ブ ロ ッ ク のビ ッ ト レーンすべてが
同 じ ビ ッ ト 幅であ る 必要があ り ます。
•
ビ ッ ト レーン幅はデバ イ ス タ イ プ キーワ ー ド で指定 さ れた メ モ リ デバ イ ス に対 し て有効です。
•
バ ス ブ ロ ッ ク のビ ッ ト レーンのブ ロ ッ ク RAM で占有 さ れ る バ イ ト ス ト レージの容量は、 バ ス ブ ロ ッ ク の開始
ア ド レ ス と 終了ア ド レ ス で推論 さ れ る ア ド レ ス と 同 じ 範囲であ る 必要があ り ます。
°
バ ス ブ ロ ッ ク すべてが同 じ バ イ ト 数サ イ ズであ る 必要があ り ます。
°
ブ ロ ッ ク RAM の イ ン ス タ ン ス名は 1 度指定す る だけですみます。
°
バ ス ブ ロ ッ ク には、 有効な ビ ッ ト レーン定義が 1 つま たは複数含まれてい る 必要があ り ます。
°
ア ド レ ス ブ ロ ッ ク には、 有効なバス ブ ロ ッ ク 定義が 1 つま たは複数含まれてい る 必要があ り ます。
UpdateMEM では、 こ れ ら すべての条件がチ ェ ッ ク さ れ、 違反があればエ ラ ー メ ッ セージが表示 さ れます。
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付録 A
その他の リ ソ ースおよび法的通知
ザイ リ ン ク ス リ ソ ース
ア ンサー、 資料、 ダ ウ ン ロ ー ド 、 フ ォー ラ ム な ど のサポー ト リ ソ ース は、 ザ イ リ ン ク ス サポー ト サ イ ト を参照 し て
く だ さ い。
デバ イ ス、 ツール、 IP のサポー ト については、 ザ イ リ ン ク ス ソ リ ュ ーシ ョ ン セ ン タ ーを参照 し て く だ さ い。 ト ピ ッ
ク には、 デザ イ ン ア シ ス タ ン ト 、 ア ド バ イ ザ リ 、 ト ラ ブルシ ュ ー ト ヒ ン ト な ど が含まれます。
参考資料
次の資料は、 本書を補足す る ための も のです。
1.
『Zynq-7000 All Programmable SoC ソ フ ト ウ ェ ア開発ガ イ ド 』 (UG821)
2.
『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し た IP サブシ ス テ ムの設計』 (UG994)
3.
『Zynq-7000 AP SoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG585)
4.
『Vivado Design Suite チ ュ ー ト リ アル : IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し た IP サブシ ス テ ムの設計』 (UG995)
5.
『Zynq-7000 All Programmable SoC PCB デザ イ ン ガ イ ド 』 (UG933)
6.
『MicroBlaze プ ロ セ ッ サ リ フ ァ レ ン ス ガ イ ド 』 (UG984)
7.
『MicroBlaze Debug Module (MDM) v3.1 製品ガ イ ド 』 (PG115)
8.
『Vivado Design Suite : ISE か ら Vivado Design Suite への移行手法ガ イ ド 』 (UG911)
9.
『Vivado Design Suite ユーザー ガ イ ド : 制約の使用』 (UG903)
10. 『7 シ リ ーズ FPGA メ モ リ イ ン タ ーフ ェ イ ス ソ リ ュ ーシ ョ ン ユーザー ガ イ ド 』 (UG586)
ト レーニ ン グ リ ソ ース
ザ イ リ ン ク ス では、 本書に含ま れ る コ ン セプ ト を説明す る さ ま ざ ま な ト レーニ ン グ コ ー スお よ びオ ン ラ イ ン ビデオ
を提供 し てい ます。 次の リ ン ク か ら 関連す る ト レーニ ン グ リ ソ ース を参照 し て く だ さ い。
1.
Vivado Design Suite ビデオ チ ュ ー ト リ アル :Vivado IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し たデザ イ ン
2.
Vivado Design Suite ビデオ チ ュ ー ト リ アル :Vivado IP イ ン テ グ レー タ ーを使用 し た Zynq デバ イ ス の設計
3.
Vivado での FPGA 設計導入 ト レーニ ン グ コ ース
4.
Zynq All Programmable SoC エンベデ ッ ド シ ス テ ム開発
5.
エンベデ ッ ド シ ス テ ム開発 - 実践編
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付録 A : その他の リ ソ ースおよび法的通知
法的通知
The information disclosed to you hereunder (the “Materials”) is provided solely for the selection and use of Xilinx products.To the maximum extent
permitted by applicable law:(1) Materials are made available "AS IS" and with all faults, Xilinx hereby DISCLAIMS ALL WARRANTIES AND
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