エッジAIへの道 FPGA(CPLD)体験勉強会 Intel DE10-Liteいじってみよう!

イベント内容

趣味の電子工作としてFPGAを体験しませんか? エッジAIにつながるんじゃないかな^^・・・・


FPGAを知ってますでしょうか?

ざっくりいうと、FPGAとは自分の回路(オレオレ回路)をIC一個に詰め込める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。

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が
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か
このFPGAで回路を記述して作る本があります。

後者の本読んで挫折した人とか

コンピュータの中身どうなってんのかなとか
気になってる人にいいかなと思ってこんな講座作りました。

まだ2回しかしてなくて、それぞれ二人しか来てないけど
とりあえず好評です=^^9

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ばないと話が伝わらないので教育用にいいんじゃないかと?IntelのDE10-Lite というボードを選びました。
しかしいずれみなさんがボードの中のチップを使ってなにか作るという可能性を残しています。
2大メーカのIntelをたまたま選んだけどXillinxでも、マイコンのオモチャみたいなFPGAでも同じように見えるように 意図して解説しました。

実際講義中に同時に2種類のFPGA(というかCPLDというややしょぼめも含む)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と電圧の論理の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)


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。(2回やって自信持てた^^)

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。


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。



Intel社のFPGAに限定し、使い方と回路の書き込み方くらい理解できるように
配置配線とかソフトCPUなどのXillinx社製品とも共通な概念をしっかりご説明しながら 実際に開発の流れと回路書き込みを体験できるお安い講座を実施します。


ご参加の方でのちに自分のPCからINTELのボードを買って
今回の勉強で試した回路のソースコードを書き込めるように
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
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。)
今回は私のFPGA/CPLDボード2つ(MAX10チップのDE10-Liteと
CQ出版で作成されたMAX5チップで作られたやや貧弱なボード)を みなさんにお貸ししながら進めます。

だいぶつまずきながらではありますが高額の外部講座にいろいろ自腹でいって頭ひねりながら理解したのでソフトウェア技術者が理解しずらそうなところは押さえてるのでないかと思います。たぶん初心者がほんとに入門するなら僕のとこ来た方が安くてわかりやすいです^^

以下のようなタイムテーブルで勉強会します。(資料の構成は微妙に違うのと参加者の理解によって進みは結構ばらつきます)

【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)

※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。

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)

【今回利用する開発ボードDE10-LITEについて&ボードお持ちいただける方は優待します。】

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て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というスペックが少し劣る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ります。
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開発フロー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SoCでない(FPGAのみの)チップのものであればDe10-Liteでなくても構いません。
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ので。
またあまりに高性能な機種はこっちも使いこなせないかもというのと
壊したら絶対弁償できないので遠慮します^^)

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