Last Update 2020/04/16
高精細ビデオ信号も5Gbpsでドカーンと転送
FPGAマガジン No.2
USB 3.0 × FPGA
B5判 144ページ
定価2,420円(税込)
JAN9784789846127
2013年8月1日発行
好評発売中！
Intel社製チップセットにUSB3.0ホスト・コントローラ(eXtensible Host Controller Interface：XHCI)が内蔵されるようになり，現在出荷されているほとんどのパソコンはUSB 3.0対応になりました．それに伴い，大容量で高速な外付けハードディスクなどのUSB接続周辺機器が続々と登場してきています．
では，USB 3.0対応のUSB周辺機器を設計するにはどうすればよいでしょうか．王道的な方法としては，USB 3.0対応のUSBコントローラICを使う方法があります．第3章で取り上げているCypress Semiconductor社のEZ-USB FX3がまさにそれです．
汎用USBコントローラでは出せない転送性能や，内蔵されていない機能が必要な場合は，FPGAを使ってUSB 3.0対応コントローラを実現する手法もあります．第2章では400Mバイト/sにも達する超高速転送をも実現可能なUSB 3.0開発キットを紹介しています．
みんながみんな，USB 3.0の5Gbpsの性能を必要としているわけではありません．480Mbpsのハイスピードや，より低速な12Mbpsのフルスピードで十分な用途もまだまだあります．第4章ではロースピードとフルスピードのみの対応となりますが，FPGAにUSBを直結して，USBキーボードやマウス，USBメモリを読み書きする事例を紹介しています．
特集の最後に，Android端末とFPGAをUSBで接続し，スマートホンからFPGAの機能を制御する事例について解説します．Android端末の強力なグラフィカル・ユーザ・インターフェース(GUI)を使えば，FPGAボード側には液晶パネルもタッチパネルも不要で，リッチなGUIを構成できるのです．
では，USB 3.0対応のUSB周辺機器を設計するにはどうすればよいでしょうか．王道的な方法としては，USB 3.0対応のUSBコントローラICを使う方法があります．第3章で取り上げているCypress Semiconductor社のEZ-USB FX3がまさにそれです．
汎用USBコントローラでは出せない転送性能や，内蔵されていない機能が必要な場合は，FPGAを使ってUSB 3.0対応コントローラを実現する手法もあります．第2章では400Mバイト/sにも達する超高速転送をも実現可能なUSB 3.0開発キットを紹介しています．
みんながみんな，USB 3.0の5Gbpsの性能を必要としているわけではありません．480Mbpsのハイスピードや，より低速な12Mbpsのフルスピードで十分な用途もまだまだあります．第4章ではロースピードとフルスピードのみの対応となりますが，FPGAにUSBを直結して，USBキーボードやマウス，USBメモリを読み書きする事例を紹介しています．
特集の最後に，Android端末とFPGAをUSBで接続し，スマートホンからFPGAの機能を制御する事例について解説します．Android端末の強力なグラフィカル・ユーザ・インターフェース(GUI)を使えば，FPGAボード側には液晶パネルもタッチパネルも不要で，リッチなGUIを構成できるのです．
目次
特集『USB 3.0×FPGA』
接続インターフェースはいろいろあるけど
プロローグ パソコンとつなぐならUSBが最適！
【とんがった性能が欲しいならFPGAで！】
ASICやASSPを使うか，汎用USBコントローラを使うか，FPGAを使うか？
第1章 USBインターフェース…あなたなら何で作る？
【PHYチップ+FPGAで構成】
USB 3.0対応USBビデオ・クラス・デバイスを例に
第2章 FPGAによるUSBシステムのハード&ソフト設計
【転送レート400Mバイト/sをたたき出す！】
システムのボトルネックをアナライザでじっくり調べる
Appendix1 パフォーマンス低下要因と転送性能の評価
【USBコントローラIC+FPGAで構成】
手軽にUSB 3.0接続できて高速データ転送ができる
第3章 EZ-USB FX3の基本的な使い方と基板設計の注意点
【CPU内蔵のUSBコントローラIC】
ARM9コア内蔵でUSB 3.0対応周辺機器を容易に実現できる
Appendix2 USB 3.0対応USBコントローラEZ-USB FX3紹介
【低速だけどFPGA直結！】
これ一つでキーボードやマウス，ストレージ・デバイスもつなげられる!
第4章 USBフル/ロースピード対応USBホスト・システムの実装 〜ハードウェア編〜
【スマホから7セグメントLEDを制御できる】
FPGAのユーザ・インターフェースにAndroidを使ってみよう
第5章 AndroidからUSB経由で評価ボードDE0-nanoを制御する
最新技術
【スタータ・キットZedBoardで試せる】
LinuxやAndroidも動く全部入り最新FPGAの研究 〜Zynq編〜
Zynq対応Linux“Xillinux”をZedBoardで動かそう
【ついに評価ボードが登場！】
LinuxやAndroidも動く全部入り最新FPGAの研究 〜アルテラSoC編〜
Cyclone V SoC開発キットの紹介とAndroidシステムの開発事例
【IC 1個でもここまでやれる】
カメレオンIC PSoCの研究
ARM Cortex-M0内蔵の最新デバイスPSoC 4の紹介
基礎解説
【CPLDクラスのデバイスでDVI表示ができる！】
MachXO2内蔵シリアライザ“ギアボックス”を使った
Lattice社製デバイスによるDVI表示の実験
【FPGAは電源とコンフィグレーション周辺が重要】
定番&最新FPGAの研究 〜Xilinx編〜
FPGAの電源とコンフィグレーション，I/O機能の使い方
【Altera社製デバイスならまずはCycloneシリーズから】
定番&最新FPGAの研究 〜Altera編〜
最もポピュラなFPGA Cyclone III/IV Eシリーズの使い方
【ARM Cortex-M3コア搭載でアナログにも強い！】
SmartFusionで作るMyワンチップ・マイコン
Evaluation Kitを使ったSmartFusionの設計方法
【IPコアの活用技法を体験】
無償で使えてよりどりみどり！オープン・ソースIPコアの研究
I2Cマスタ・コントローラの使い方
【HDLを1行も書かずにFPGAマイコンを使おう！】
I/O操作を例にしたデバイス・プログラミング手法とHAL APIの活用例
無償ソフトCPUコアNios II/eのプログラミングの実際
【MicroBlazeでも無償で使えるバージョンが登場！】
USBドングル型のお手軽FPGAキットMicroBoardでチョコット体験
無償ソフトCPUコアMicroBlaze MCSのソフトウェア開発の実際
特集『USB 3.0×FPGA』
接続インターフェースはいろいろあるけど
プロローグ パソコンとつなぐならUSBが最適！
【とんがった性能が欲しいならFPGAで！】
ASICやASSPを使うか，汎用USBコントローラを使うか，FPGAを使うか？
第1章 USBインターフェース…あなたなら何で作る？
【PHYチップ+FPGAで構成】
USB 3.0対応USBビデオ・クラス・デバイスを例に
第2章 FPGAによるUSBシステムのハード&ソフト設計
【転送レート400Mバイト/sをたたき出す！】
システムのボトルネックをアナライザでじっくり調べる
Appendix1 パフォーマンス低下要因と転送性能の評価
【USBコントローラIC+FPGAで構成】
手軽にUSB 3.0接続できて高速データ転送ができる
第3章 EZ-USB FX3の基本的な使い方と基板設計の注意点
【CPU内蔵のUSBコントローラIC】
ARM9コア内蔵でUSB 3.0対応周辺機器を容易に実現できる
Appendix2 USB 3.0対応USBコントローラEZ-USB FX3紹介
【低速だけどFPGA直結！】
これ一つでキーボードやマウス，ストレージ・デバイスもつなげられる!
第4章 USBフル/ロースピード対応USBホスト・システムの実装 〜ハードウェア編〜
【スマホから7セグメントLEDを制御できる】
FPGAのユーザ・インターフェースにAndroidを使ってみよう
第5章 AndroidからUSB経由で評価ボードDE0-nanoを制御する
最新技術
【スタータ・キットZedBoardで試せる】
LinuxやAndroidも動く全部入り最新FPGAの研究 〜Zynq編〜
Zynq対応Linux“Xillinux”をZedBoardで動かそう
【ついに評価ボードが登場！】
LinuxやAndroidも動く全部入り最新FPGAの研究 〜アルテラSoC編〜
Cyclone V SoC開発キットの紹介とAndroidシステムの開発事例
【IC 1個でもここまでやれる】
カメレオンIC PSoCの研究
ARM Cortex-M0内蔵の最新デバイスPSoC 4の紹介
基礎解説
【CPLDクラスのデバイスでDVI表示ができる！】
MachXO2内蔵シリアライザ“ギアボックス”を使った
Lattice社製デバイスによるDVI表示の実験
【FPGAは電源とコンフィグレーション周辺が重要】
定番&最新FPGAの研究 〜Xilinx編〜
FPGAの電源とコンフィグレーション，I/O機能の使い方
【Altera社製デバイスならまずはCycloneシリーズから】
定番&最新FPGAの研究 〜Altera編〜
最もポピュラなFPGA Cyclone III/IV Eシリーズの使い方
【ARM Cortex-M3コア搭載でアナログにも強い！】
SmartFusionで作るMyワンチップ・マイコン
Evaluation Kitを使ったSmartFusionの設計方法
【IPコアの活用技法を体験】
無償で使えてよりどりみどり！オープン・ソースIPコアの研究
I2Cマスタ・コントローラの使い方
【HDLを1行も書かずにFPGAマイコンを使おう！】
I/O操作を例にしたデバイス・プログラミング手法とHAL APIの活用例
無償ソフトCPUコアNios II/eのプログラミングの実際
【MicroBlazeでも無償で使えるバージョンが登場！】
USBドングル型のお手軽FPGAキットMicroBoardでチョコット体験
無償ソフトCPUコアMicroBlaze MCSのソフトウェア開発の実際