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title: 実践的！FPGA開発セミナー vol.27（2023/10/25）
tags:  #fpga #fpga開発 #fpga開発シリーズ  
author: [株式会社フィックスターズ](https://convert.docswell.com/user/fixstars)
site: [Docswell](https://www.docswell.com/)
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description: フィックスターズならではの「FPGA」に関する高速化手法、 効率的な開発ノウハウ、苦労話などについてお話しいたします。  ＜講演内容＞  1、Gowin社製FPGA搭載開発ボード：リーズナブルな価格で入手しやすい開発ボードの解説  近年の半導体不足や経済的な影響で、多くのFPGA開発ボードで高価格化が進んでおり、入手も難しくなってきています。 しかし、この厳しい市場環境の中でも、Gowin社製FPGAを搭載した開発ボードは、リーズナブルな価格と日本国内での入手のしやすさを兼ね備えています。  このセミナーでは、初心者から上級者まで幅広くおすすめできる魅力的な製品と、具体的な使用事例を紹介します。  2、PYNQ上で画像用自作ハードウェアを動作させる  MD/XilinxのZynqボード等で動作するPythonとそのライブラリが使用できるUbuntu​の環境がPYNQです。  まずは、画像用自作ハードウェアをPYNQ上で動作させる方法を解説します。 次に、2つのハマるポイントについて説明し、解決方法を解説します。  例として、ガウシアン・フィルタ、メディアン・フィルタ、ソーベル・フィルタを実装したハードウェアをPYNQのJupyter Notebook上で動作させます。 セミナー当日は実機デモを行う予定です。    ・当社技術ブログ 記事：　https://proc-cpuinfo.fixstars.com/  ・フィックスターズグループ／セミナー一覧：　https://www.fixstars.com/ja/seminar  ・フィックスターズのFPGAシステム開発：　https://www.fixstars.com/ja/services/fpga
published: January 26, 24
canonical: https://convert.docswell.com/s/fixstars/KXY76Y-20231025
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# Page. 1

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実践的！FPGA開発セミナー
vol.27
2023/10/25 18:00～
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1


# Page. 2

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Gowin社製FPGA搭載開発ボード:
リーズナブルな価格で入手
しやすい開発ボードの解説
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# Page. 3

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Who I am
Eisuke MOCHIZUKI
写真
望月 英輔
ソリューション第四事業部
シニアエンジニア
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# Page. 4

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/DEYV6M4YEM.jpg)

自己紹介
●
望月 英輔
○
FPGA を用いた開発をメインに、ソフトウェア開発も担当
○
前職: 測定器制御のために小さめのFPGA を使用
■
○
Altera/Intel Cyclone Ⅳ, Max Ⅴ, Max 10
Fixstars: 大きめのFPGA での開発が主
■
■
FPGA 例
●
AMD/Xilinx 7 series, Ultrascale+, Versal
●
Intel Agilex
開発例
●
100 Gbps Ethernet
●
PCI Express 3.0
●
AMD/Xilinx AI Engine
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# Page. 5

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本日のセミナーについて
●
Gowin社製FPGA搭載開発ボードの紹介
●
CQ出版 Interface 2023年12月号付録1
「7000円ボードで始めるFPGA Vol.3」の内容紹介
○
本日（2023/10/25) 発売です
○
著者: 井田 健太, 鈴木 量三朗, 望月 英輔
https://fpga.tokyo/20231005/vol3-2
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5


# Page. 6

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Gowin 社について
●
2014年設立、中国が拠点のプログラマブル・ロジック・デバイスベンダー
●
低コストのFPGA を中心に展開
●
●
○
Arora V:
SRAM ベースの高機能FPGA
○
Arora:
SRAM ベースのコストと機能のバランスがとれたFPGA
○
LittleBee: Flash ベースの低コストFPGA
専用の開発環境「GOWIN EDA」を用意
○
Education 版は無償で利用可能 (*デバイス制限あり)
○
Hard IP, Soft IP も用意されている
最近Japan Branch Oﬃce がオープン
○
https://www.gowinsemi.com/ja/about/about/
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# Page. 7

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Gowin社製FPGA搭載開発ボード3選
Sipeed
Tang Nano 9K
引用元 : https://wiki.sipeed.com/hardware/en/tang/Tang-Nano-9K/Nano-9K.html
￥2,480
@ 秋月電子通商
Sipeed
Tang Primer 20K
with Dock
引用元:
https://wiki.sipeed.com/hardware/en/tang/tang-primer-20k/primer-20k.html
￥6,880
@ 秋月電子通商
Sipeed
Tang Mega 138K
with Pro Dock
引用元:
https://wiki.sipeed.com/hardware/zh/tang/tang-mega-138k/mega-138k.html
￥30,564
@ AliExpress
* 2023/10/25 現在の価格
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# Page. 8

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LELZQ289JR.jpg)

Tang Nano 9K: 概要
●
Little Bee GW1NR-9 QN88P 搭載
○
○
○
○
○
○
○
○
●
: 注目ポイント
LUT4: 8,640
Flip-Flop: 6,480
Shadow SRAM: 17,280 bits
Block SRAM: 468 Kbits
SDRAM: 64 Mbits
pSRAM: 64 Mbits
18x18 Multiplier: 20
PLL: 2
Intel MAX 10
10M08 と同程度
MTG-MAX10-FB-F (10M08 搭載)
引用元 : https://www.marutsu.co.jp/pc/i/598579/
主な周辺回路, インターフェース
○
○
○
○
○
○
○
32Mbit Flash
User I/O x46
Tact SW x2
LED x6
HDMI x1
Micro SD slot x1
RGB screen interface (LCD) x1
Sipeed Tang Nano 9K
引用元 : https://wiki.sipeed.com/hardware/en/tang/Tang-Nano-9K/Nano-9K.html
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# Page. 9

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Tang Nano 9K: アプリケーション例
●
実践的！FPGA開発セミナー vol.25
○
●
CQ 出版 Interface 2022年12月号
○
○
○
○
○
○
○
○
○
●
格安 FPGA で始めるシンセサイザー製作: 西本 宏樹
Lチカ
マトリクスLEDの制御
I2Cスレーブ機能の実装
ステッピングモータの制御
DVI出力
RISC-Vソフトコアの実装
高位合成Polyphonyを使ってマトリクスLED制御
Polyphonyを使ってUART
PolyphonyとベンダのIPコアを使った開発例
公式Example デザイン(GitHub)
○
○
○
Lチカ
LCD へのカラーバー表示(800x480, 480x272, 他)
PicoRV32 実装とHDMI 出力
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引用元 : https://fpga.tokyo/20230614/vol2
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# Page. 10

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PJR2L5PWE9.jpg)

Tang Primer 20K with Dock: 概要
●
Arora GW2A-LV18PG256C8/I7 搭載
○
○
○
○
○
○
●
: 注目ポイント
LUT4: 20,736
Flip-Flop: 15,552
Shadow SRAM: 41,472 bits
Block SRAM: 828 Kbits
18x18 Multiplier: 48
PLL: 4
Xilinx Spartan 7
XC7S25 と同程度
主な周辺回路, インターフェース
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
Digilent Arty S7 (XC7S25搭載)
1Gbit DDR3 Memory
32Mbit Flash
PMOD x4
Tact SW x5
DIP SW x5
LED x6
HDMI x1
Micro SD slot x1
RGB screen interface (LCD) x1
Touch Interface x1
3.5 mm Headphone Jack x1
Mic-array interface x1
Ethernet (RJ45)
Camera Interface
Wireless Anttena
引用元: https://digilent.com/reference/programmable-logic/arty-s7/start
Sipeed Tang Primer 20K with Dock
引用元:
https://wiki.sipeed.com/hardware/en/tang/tang-primer-20k/primer-20k.html
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# Page. 11

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PEXDWK3V7X.jpg)

Tang Primer 20K with Dock: アプリケーション例
●
実践的！FPGA開発セミナー vol.26
○
●
格安FPGAで始めるFPGA Ethernet: UDPオーディオ編: 井田 健太 様
CQ 出版 Interface 2023年12月号
○
○
○
○
Tang Primer 20KでFPGAことはじめ
第1部 FPGA開発入門
■
LEDを点滅させる回路を作る
■
デバッグで使うロジック・アナライザ機能
■
7セグLEDで作る6桁の10進カウンタ
■
SystemVerilogへの誘い
■
スイッチのチャタリング対策
第2部 FPGAでイーサネット
■
物理層～データリンク層のHDL実装
■
UDPを実装してIP通信する
■
UDPサーバ機能の実装
■
Tang Primer 20Kを音声再生サーバにする
第3部 カメラとモニタのリアルタイム制御
■
カメラとモニタを使うシステムの全体像
■
カメラのRAWデータからカラー画像を作る
■
高位合成でコードを分かりやすくする
■
Tang Primer 20Kで画像の輪郭検出
■
高位合成ツールPolyphony
引用元 : https://fpga.tokyo/20231005/vol3-2
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# Page. 12

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/3EKXV5Y57D.jpg)

Tang Primer 20K with Dock: アプリケーション例
●
公式Example デザイン(GitHub)
○
DDR テスト
○
LCD へのカラーバー表示(800x480, 480x272, 他)
○
カメラ入力とLCD への出力
○
Micarray
○
rv32ic rocket core
○
WS2812 Serial LED
○
Hi-Speed USB
○
UART
○
Stereo Audio
○
Ethernet (UDP)
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# Page. 13

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/L735MK91E5.jpg)

Tang Mega 138K with Pro Dock: 概要
●
Arora V GW5AST-LV138FPG676A 搭載
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
●
: 注目ポイント
LUT4: 138,240
FF: 138,240
SSRAM: 1080 Kbits
BSRAM: 6120 Kbits
DSP: 298
PLL: 12
Transcever (270Mbps ~ 12.5Gbps): 8
PCIe Gen2 x1, x2, x4, x8: 1
MIPI D-PHY: 1
RiscV AE350_SOC Processor: 1
ADC x2
Xilinx XILINX Zynq-7000
XC7Z015 と同程度
ALINX AX7015 (XC7Z015 搭載)
引用元: https://www.alinx.com/en/detail/269
主な周辺回路, インターフェース
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
8Gbit DDR3 Memory
256Mbit Flash
PMOD x3
Tact SW x4
LED x6
HDMI x2
Micro SD slot x1
RGB screen interface (LCD) x1
3.5 mm Headphone Jack x1
Mic-array interface x1
Ethernet (RJ45)
Camera Interface
PCI Express
SFP+
M.2
MIPI CSI
Sipeed Tang Mega 138K
引用元:
https://wiki.sipeed.com/hardware/zh/tang/tang-mega-138k/mega-138k.html
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# Page. 14

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/87DD63GK7G.jpg)

Tang Mega 138K with Pro Dock: アプリケーション例
●
できそうなこと
○
○
○
○
●
PCI Express でのデータ通信
■
公式GitHub にデモあり
●
C2H, H2C のパフォーマンステスト
●
Linux で動作させることが前提
SFP+ を利用した10Gbps Ethernet 通信
■
現時点でGitHub にデモはなし
■
Gowin Customized PHY IP を利用して実現可能
MIPI CSI を利用した高速通信
Hard-core RiscV のベンチマーク
公式Example デザイン(GitHub)
○
○
○
○
○
○
Lチカ
WS2812 Serial LED
HDMI 2画面出力
LCD への画面出力
DDR テスト
PCIe デモ
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# Page. 15

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJPXY43378.jpg)

各FPGA ボードの比較 - 1
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# Page. 16

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/2EVLGX4NJQ.jpg)

各FPGA ボードの比較 - 2
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# Page. 17

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/57GX8V15EL.jpg)

Gowin のソフトウェア・ツールについて
●
開発は専用の「GOWIN EDA」を使用する
○
○
●
コードの記述はVerilog, VHDL で行う
○
○
●
HLS は純正では用意されていない
Xilinx のIP Integrator やIntel のPlatform Designer のような機能もない
Gowin が用意したIP 利用することも可能
○
○
●
Windows 版と Linux 版が用意されている
それぞれに無印版とEducation 版があり、後者はユーザー登録だけで利用可能 (*デバイス制限あり)
「IP Core Generator」でIP を生成後、RTL にモジュールとして記載する
IP 一覧
Gowin Analyzer Oscilloscope (GAO) というオシロスコープ的な機能も用意されている
○
Xilinx のILA, Intel のSignal Tap に相当
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# Page. 18

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EQ896DLJP.jpg)

GOWIN EDA のTop 画面
スタートページ
プロジェクトやプログラマーにアクセスできる
論理合成, 配置配線は
Process から行う
処理状況を表示する
コンソール
Version: Gowin V1.9.9Beta-4
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# Page. 19

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/KJ42X4Z5E1.jpg)

IP Core Generator の画面
IP を選択して
プロジェクトに追加
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# Page. 20

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE1MN4R27G.jpg)

Gowin Analyzer Oscilloscope (GAO) の画面
キャプチャ設定画面
Sample Clock を設定
観測したい信号を設定
トリガ条件設定画面
トリガに使用する
信号を設定
トリガ条件を設定
波形観測画面
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# Page. 21

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GEW34X12E2.jpg)

まとめ
●
●
Gowin 社製FPGA 開発ボードを3枚紹介しました
○
Sipeed Tang Nano 9K
○
Sipeed Tang Primer 20K with Dock
○
Sipeed Tang Mega 138K with Pro Dock
今や貴重なリーズナブルな価格で入手しやすいFPGA を提供してくれる
Gowin 社の動向に今後も注目したいと思います
○
下記にCEO へのインタビューが記載されています
○
今後の展望やホビーFPGA 初心者向けボードについても記載があるので是非ご覧ください
■
https://fpga.tokyo/20231011/gowin
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# Page. 22

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Thank you!
お問い合わせ窓口 : hr-seminar@fixstars.com
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