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イベントの説明
オレオレ回路のチップFPGAを体験しませんか?
これからは機械もダウンロードできる時代
(オープンソースハードウェア時代)です。
初心者でも大丈夫、とにかく動かせるようにさせますー^^
FPGAを知ってますか?
FPGAとは「プログラムによって電子回路を書き換えられる機械」です。
これがあれば自分の回路(オレオレ回路)をIC一個に詰め込めます。
ひと昔前は夢だった「オモチャ」です。
数年前は相当能力の低いものでも個人では買えなかった&
今でも一個買って始めるには時間も金も勇気がいる「オモチャ」です。
IoT寺子屋は「初心者でも、一日でなんとかFPGAってものをいろいろ触って動かして、
こんなことができるのか!(うおおっ)・・・と想像できるようになる講座をやりますー!!」
さてさて・・・この講座まだ3回しかしてなくて、それぞれ2~3人しか来てないけど
とりあえず好評です=^^9
FPGAに挫折した人に・・・こんどこそはじめてみませんか?
やさしくわかりやすいと思います。(3回やって自信持てた^^)
知識とスキルの取得目標
・FPGAでできそうなこと/できなそうなことを根拠もって判断できる知識
・回路図を編集してFPGAを動作させるスキル
・FPGAで基本的な回路が組めるスキル(クロックカウンタ/シフトレジスタ/数字表示器)
・FPGAをHDL言語を用いて使い始めるのに必要なデジタル回路の知識
・FPGAの開発ボードのスペック見てどのくらいのこと試せるか見当がつく感覚
・自分で電子工作に利用できるCPLDを選び書き込んで何か作る企画力
・簡単なHDLのサンプルの理解(VHDL:エンティティ・アーキテクチャ・プロセス・コンポーネント文を含む)
※HDL言語:ハードウェア記述言語。FPGAに書き込む回路を定義するための言語
想定対象受講者
・ハードウェアの知識を付けて発想を飛躍させたいソフトウェア技術者の人
・FPGAをAIやIoTの関連で名前を聞き一体なんだろうと思っている人
・どこかの高額な講習を受けてまったくわからないと挫折した人
・電子回路どころか電気回路のこともわからないけどFPGAの話を聞きやってみたいと思った人。
・熱くなるGPUでAIの学習はできたけど、
推論の機械入れる対象としてFPGA注目してたけど
・・・orzソフト屋さんの知識では歯が立たないとあきらめてた人
・電子工作やってるけどハンダ付けしてあれこれ部品組み合わせて作るの大変で疲れる人
・FPGAにスーファミの回路とゲーム書き込んで豆チップで遊べるおもちゃいつか作ってみたい
・・・など大きな夢の第一歩が欲しい人
【ハンズオンの説明/実習アジェンダ】
■場所 銀座線田原町至近(浅草エリア)のレンタルスペース なごむ
■Timeスケジュール
| 時間 | 内容 |
|---|---|
| 11:00 - 11:30 | 受付&各自のPCにデバイスドライバ(usb-blaster)導入 |
| 11:30 - 11:35 | 主催者&参加者の自己紹介 |
| 11:35 - 13:00 | 本日の講座のカバー範囲の説明 ・FPGAなにがうれしいの ・FPGAチップとボードの違い 74部品ポトリベタリで設計演習 ・1:スライドスィッチとLED連携 ・DE10-Liteの端子と接続先 ・某MAX5ボードの端子と接続先 FPGA開発フローまとめ |
| 13:00 - 14:00 | お昼休憩 近くで食べてこられても、お持ち込みお弁当などもOK |
| 14:00 - 16:30 | ・デジタル回路速習 組合せ回路 74部品ポトリベタリで設計演習 ・2:スライドスィッチ(2進数)を10進化して7SEG表示 ・デジタル回路速習 順序回路 ・演習:タイミングチャート 74部品ポトリベタリで設計演習 ・3:タイマー使ってLEDウェーブ作ろう ・ソフトコアプロセッサとハードコアプロセッサ(お話だけ・・・Microblaze/NiosⅡ/RISC-V) VHDLサンプル説明 |
※なお17時まで延長が可能なように場所は借りています。16:30目標に進めていきます。追加ご質問などはお受けできますし、時間足りなかったらある程度メールでも後日も含め、質疑応答します。
【この講座を提案する想い】
ソフトウェアもハードウェアもオープンソースで共有される
まだ見たこともない時代に強く生き残れる技術の可能性を共有したい
コンピュータは論理回路(デジタル回路)の組み合わせでほぼ何でもできる
それを一から自分の好きなように設定して組めるのがFPGA
よくCPUを作ってみようとかそんな本売ってますね・・・。
論理回路の入ってるチップたくさんはんだ付けして作る本もありますが
主流はこのFPGAで回路をプログラムとして書き込んで作る本です。
(この1日の講座でそこまではやりませんが・・・)
CPUってプログラムとして「書ける」んだ? ってすごくないですか?
CPUに限らず、機械はインターネットにぶら下がってる映画や音楽と同じメディアコンテンツになっちゃうってことです。
機械がダウンロードできちゃう時代がくるんですよ
個人でも(大企業でなくても)自分だけの思いでコンピュータなどの電子機械を作れちゃいます。
その気になれば起業だってできちゃう・・・と思いません?
FPGAには自作のCPUを書き込むことも、すでに亡くなってしまった過去のコンピュータを再現することも、あるいはAIや特殊アルゴリズムに特化したまだみたこともない並列コンピューティングのデバイスを書き込むことも可能です。
FPGAチップって高いのでまだそこまで流行らないと思うけど、
いずれコンピュータなんてボディを買い替えなくてインターネットにつないで書き換えられる時代が来るかも・・・ね。
実際それは「オープンソースハードウェア」時代として予見されて久しいです。
いまもマイコンなどではRISC-VなどのオープンソースのCPUが世界中で研究開発され、
モデル実装が公開され商品として出回ってきています。
(PCをダウンロードは難しいとしても・・・。マイコンやラズパイレベルのボードコンピュータはもうあります。)
決して新しい機械ではないのですが、FPGAの大容量・低価格化が進み、開発環境が無償になって大衆化してる今、
ソフトウェア技術者が身に着けてアイデア出すとなんかすごいブレークスルーが起きそうな気がする。
今、基本やっておくときっとブレークスルーについて行ける・・・そんな技術だと思ってます
ブレークスルーの可能性のある技術の怖いとこは技術トレンドが根本から変わるまだ見ぬ敵になる可能性です。
学ぶことで脅威は機会に変わります。
さてこのFPGA話題になって久しいのですが・・・すごくハードウェア屋さんの領域によっているガジェットです。
だからソフトウェア技術者には敷居が高く見えるようです。
でもね。ハードとソフトにまたがる知識がこれからのブレークスルーに重要だと思うのです。
てかIOTってそういうもんじゃないですか。。。だからしばらくソフトウェア技術者である私は勉強してました。
ちょっとしたハンズオンで一日講座行ってもなかなかわかるもんでない・・とわかった。しかしものすごい可能性秘めてる。
勉強したくてもFPGAのハードベンダーや商社の入門講座は5万円とか普通。個人のこれから挑戦する人にはとにかく内容もコストもハードル。
しかも教えてくれる人がハードのプロすぎて・・・・ソフトウェア技術者の脳みそと違うOSがインストールされてる感じです
たぶんちょっとプログラム強い人が話聞いても、向こうがわかりやすく話すつもりで話しても分かり合えない…と思います。
でもね IoT寺子屋にくれば一日でわかったような気になって一人でFPGA触れるようになる・・・そういう会にします。
僕ならたぶんソフトウェア技術者のみなさんにわかってもらえるように話せる・・・と思うのです。だって僕もソフトウェア技術者だし、ハードウェアのプロがしゃべってることがマシン語に聞こえてたから・・・
あえてHDLという言語は使わずに回路図エディタというものからコンパイルしてFPGAになんとか回路を書き込めるように
配置配線とかソフトCPUなどのFPGAメーカーによらない共通概念をしっかりご説明しながら
実際に回路書き込みを体験できるお安い講座を実施します。
(講座の最後にVHDLという言語で簡単なコンポーネント3つくらい使うカウンタ回路のコードを
解説します。ちょっとした入門書くらいの要素一通り入ってますのでVHDL挫折した人もどうぞ
HDLがわからない人は回路としての動作イメージついてないからわからない人がほとんどと思います。
デジタル回路の勉強を一日で速習すると思ってください。
大学で半期2単位くらいの講義で「可」すれすれで単位とれんじゃねーの?ってレベルを高速インプットします。
あえて回路図から入門しましょう)
この講座開講にあたって、留意したこと
具体的なデバイス選んで実際に手を動かして操作体験して理解していただくようにしました。
ボードを買うのは高いので買う前に「あーこんなものか」と理解してもらい、
いずれみなさんがボードで体験したことをその中のチップを使ってなにか作るという可能性を見込んでいます。
開発をするだけなら実は実機はいりません・・・。その辺もお話しします。開発環境とシミュレータは必要です。
また実機があってもシミュレータというものは必要です。講座で動かさないけどそういうものがあるとかもご説明します。
実際講義中に同時に2種類のFPGA(/CPLD)を見せます。
ピンのアサイン画面(ピンプランナー)を同時に二種類みるなどすると理解がぐっと進むようです。
目的に応じて受講者のみなさんが自分のために買うデバイスは違うかもしれません。が基本は共通。
マイコンもそうですが、いつもピンの向こうのデバイスと電圧通して0と1をやりとりしてるんだという意識で聞いてください。それが理解のコツ
事前にIntelの無償版開発環境QuartusPrime-liteというソフトをインストールしていただきます。
(Macの方はデバイスつながらないかもしれません:ここだけ注意。でも入れてきていただいて練習して私のPCで動作練習できるようにはします。)
開発途中はボードがなくても操作できて練習及び実際買うとしたらこんな風に開発するのか・・・という
イメージつかむのによいので
そもそもFPGA買うにしてもIntelじゃなくてxilinxのを買うかもしれないし・・・、まだそこまでFPGAで開発するかわからないという方もできればいったんインストールして
ご自分のPCで体験してください。
(=インストールしたくない。11GBくらいあるので重そうだしという人は来て座学になります。
講師のパソコン見ながら順番に触ってもらうなどはなるべくやってみますが、結構手を動かしていろいろ作る予定です。)
利用するFPGAは二台です(二人で機械同じののぞき込むのは控えますが書き込みの時だけ繋ぎ変えます)
【intelのFPGAボードとそれに書き込める開発環境・ドライバをインストール済みの方は優待します。】
DE10-LITEというのは台湾のTerasicという会社が出しているボードで
intel(旧Altera)のFPGAボードではかなりよく売れています。
いくつか日本語での書籍も出てます。
今回はこれを使って皆さんにFPGAを体験してもらいます
またもう一つ私が所有してるちょっと変わったMAX5というチップのボードも併せて
合計二つお持ちします
どちらのボードでも開発のイメージが同じになるように資料を作ってます。
というよりどのFPGAチップやボードも同じに見えたら参加者がやり方を理解したということだと思います。
ほんとうは参加者みなさんに一台ずつ同じハードをお貸しして体験してもらえればいいのですが
そうもいかないのでハード所有している方は優遇します。ほかの参加者に貸していただけるという前提で。
お持ちいただくボードはIntelのものであればDe10-Liteでなくても構いません。
QuartusPrimeの開発環境が入っていて、USBBlasterが動作して書き込みができるようになっている場合
他の参加者にも使わせていただけるという条件で
参加費千円お引きします。もし買ってしまったけど使いこなせてない・・・という方いたらまさに優遇する参加者です。
(事前にボードの機種教えてください・・・。端子にどんな部品がつながってるか調べます。MAX5かMAX10が助かります。開発環境がMAX2だと古くて対応してないこと多いので(とはいえご自分のPCから書き込めてればそれを他の方にも触らせてあげてくれれば優待します)。
SoCの場合はそれも事前に教えてください。(ハードコアCPUは使いませんし、そちらの使い方は私はご説明しません。FPGAチップの部分だけ使います。)
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