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設計のポイント

USB HS FIFOによる高速計測アプリケーションの実装

設計内容分類高速通信の実現
解決できる課題期待通りの動作

実現したい仕様・課題

画像データや高速サンプリングしたセンサデータなど、データ量が大きく転送レートも高い計測アプリケーションでは、マイコンのソフトウェア処理だけでは取り込み・転送が追いつかず、データの取りこぼしや帯域不足が生じます。PCへ高速かつ確実にデータを送り、計測の連続性とリアルタイム性を確保したいというのが課題です。

設計のポイント

FPGAとUSB High-Speed対応のFIFOインターフェースIC(FX2LP/FX3等)を併用し、FPGA側でデータの収集・整形・バッファリングを行ったうえでUSB FIFO経由でPCへ転送する構成とすることで、高スループットなデータ伝送を実現できます。FPGAは計測フロントエンド(A/D変換器・センサ・画像センサ)からのデータをリアルタイムに受け取り、FIFOへ書き込みます。USBコントローラICはバルク転送のフロー制御(FIFOのフル/エンプティフラグ)に従ってデータを吸い上げるため、FPGAはフラグを監視しながら書き込みを制御するだけでよく、転送タイミングの煩雑な管理を抑えられます。FPGA内部にも十分な深さのバッファ(ブロックRAMによるFIFO)を設け、瞬間的なPC側の受信遅延や帯域変動を吸収しておくことで、データの取りこぼしを防止します。ハードウェア(FPGA+USB IC)側でデータパス性能を担保することで、ソフトウェアの負荷を抑えつつ高速・連続計測が可能となり、画像取り込みや高速ロギングといった用途に対応できます。

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補足情報

当事例のような、FPGA設計に関するポイントをまとめた冊子の無料DLが可能です。
是非以下よりご確認ください。

スライド1
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スライド5
スライド6

const swiper = new Swiper(‘.swiper’, {
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