OKIネクステックのDMS

技術者集団があらゆるプロセスでお客様の製品開発をご支援します。

FPGA設計サービス

FPGA設計、FPGA搭載基板設計は当社にお任せください。

お客さまの設計、調達における、こんなお困り事を解決します。
「LSIが製造中止で代替品が見つからない・・・」
「CPU基板とI/F基板を集約したい・・・」
「FPGAを実装したいが、実績がない・・・」

FPGA（Field Programmable Gate Array）は、ハードウェア言語で論理回路を書き換えることができる部品です。
従来、基板1枚が必要だった論理回路を、FPGA化することにより1～2ケの部品（FPGAデバイス）へ置き換えることができます。
たとえば、「CPU部」と「I/Fの論理回路部」の基板2枚構成だった機能を基板1枚に集約して、小型化と論理回路部分の設計費や部材費のコストダウンを図ることが可能になります。

ハードウェア記述言語（HDL）は、VHDL、Verilogのどちらでも開発可能。
お客様からのご要望に応じたFPGA開発をいたします。
使用デバイスは下記になります。

FPGA設計サービスの図

開発実績

電力制御機器の制御部分
H8系CPUやSHx系CPUのペリフェラル機能の制御
Ethernet、各種シリアル通信の制御
シーケンス制御（ステートマシーンによる状態遷移）
医療用テレメーターの無線モジュール制御
デジタル無線用のフィルター

当社のFPGA設計プロセス

開発スタートと同時にシミュレーション用テストベンチを作成し、シーメンスEDA社（旧メンター・グラフィックス社）製のModelSimを使用してコーディング段階から回路シミュレーションを行います。
シミュレーションでは、記述の相違やバグを素早く解析可能で、短時間で多くの評価項目を試すことができます。
FPGA内部記述不具合はシミュレーションで検出済みのため、実機評価時の不具合はハードウェア起因に絞れるため評価期間を短縮できます。
シミュレーションにより、実機評価項目の事前確認が可能になるため、実機検証からの後戻りを削減し、［品質確保］×［短納期（低コスト）］を実現しています。

FPGA設計の工程図

シミュレーション環境（シーメンスEDA社製（注1））

ModelSim PE： Verilog用のシミュレーション
Questa Core （注2）： VHDL用のシミュレーション

（注1）：旧メンター・グラフィックス社／2021年会社名変更
（注2）：旧ModelSim SE／2021年ソフトウェア名称変更

ModelSimによるシミュレーションのメリット

シミュレーション実施により、記述のシンタックスエラー（文法／構文エラー）を事前チェックできます。
また、意図した出力がされているか？クロック信号との関係性は意図したものか？を実機評価前に確認できます。
途中で仕様変更が発生した場合も、テストベンチを作成しているため、変更・追加後の記述の正常性を容易に確認する事ができます。

テストベンチについて

FPGAに入出力される信号はテストベンチに接続。
必要な信号を生成して機能検証を行いながら作業を進めます。

FPGA設計のテストベンチ解説図

複数のFPGAがある場合でも、全体を通したシミュレーションが可能。
たとえばFPGA1出力→FPGA2入力に接続することで両者を通した出力チェックを確認できます。
実績環境では検証できないイレギュラーケースのシミュレーションも可能。
入力信号は自在に生成できるため、相手機器の故障モードを想定した検証もできます。

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