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立命館大学 大学院 理工学研究科 電子システム専攻

組込みシステム特論

（システムＬＳＩ応用特論３）
〜ロボットの制御〜

対象者

この講義＆演習は次の項目を習得済みの者を対象とする。

• 計算機アーキテクチャの基本（プロセッサ、バス、メモリ、レジスタ、Ｉ／Ｏ）
• OS, コンパイラの基本
• ディジタル回路設計、Verilog HDL、シミュレーション
• C言語、プログラミング
• Unix 操作

学習項目

この講義＆演習による学習項目は次の通り。

Section 1 : 組込みシステムの構成とロボットの動作確認

• 講義
  • 機器取扱の注意、電源電圧と消費電流、二次電池の特性、電源系統、レベル信号と作動信号、入力と出力
  • システムの構成、Zybot-R, ZYBO, FLASH, DRAM, USB, HDMI, Pmod, JTAG, SPI, LED&SW
  • 組込みプロセッサ、FPGA、メモリ
  • All Programmable SoC - Zynq, ZYBO, PSとPL
  • Linuxの構成、起動と運用
  • ネットワーク、無線LAN、TCP/IP, ssh, scp, サーバクライアントプログラムhttp, motion
• 演習
  • Zybot-Rの構成と実機動作確認

Section 2 : プログラマブルロジックとプロセッサの連携

• 講義
  • memory mapped I/O, GPIO
  • Vivado によるロジック開発、Synthesis, Implement
  • Vivado IP Integrator によるZynq PL+PS 組込みシステムの構築
  • Xilinx SDK によるソフトウェア開発 (standalone)
  • PL と PL の連携
• 演習
  • プログラマブルロジックとプロセッサの連携

Section 3 : モータ制御モジュールの開発

• 講義
  • PWM 制御
  • モータ制御回路
  • プログラマブルロジックによる PWM 制御モジュールの開発
  • OS 無し (standalone) プロセッサからの回路の制御
• 演習
  • PWM によるモーター制御

Section 4 : Linux からの回路制御

• 講義
  • アクセス権限、仮想メモリ、ページング、MMU
  • /dev/mem と mmap()
  • デバイスドライバ、キャラクタデバイスとブロックデバイス
  • /dev/uio*, /sys/class/gpio*, /proc/*
• 演習
  • Linux 環境の構築と回路制御 (PetaLinux 版)
  • Linux からの回路制御 (linaro 版)

Section 5 : ネットワーク経由での機器制御

• 講義
  • TCP/IP, socket(), listen()/connect() , recv()/send()
• 演習
  • 無線による機器制御 (linaro+cygwin 版)

ターゲットボードとFPGA

• Digilent ZYBO & Xilinx XC7Z010-1CLG400C
  ※ボード定義ファイルをインストールしておくこと。   https://reference.digilentinc.com/vivado:boardfiles
  ※このとき古い定義ファイルを削除すること！   （Xilinx/Vivado/????.?/data/boards/board_parts/zynq/zybo 以下）

開発環境

• Xilinx Vivado 2015.4
  ※Vivado は深くフォルダを掘ってトラブルを起こすので、 課題を実行するフォルダにドライブ文字を割り当てておくとよい。 subst_dir.bat 参照。
• Xilinx SDK 2015.4
  ※SDKはVivado のデフォルトのインストールでは入らない。 Vivado インストール時に追加指定するか、別途インストールする。
• PetaLinux 2015.4
  ※バージョンは 2015.4 で揃っていないとトラブルが発生する場合がある。特にPetaLinuxで。
• Cygwin (gcc,ssh を含むこと)
• TeraTerm
• Chrome

準備

• Zybot-R の製作
• linaro Ubuntu のセットアップ

配布資料

• 必要に応じて講義にて配布する。

泉 知論 ＠ 立命館大学 理工学部 電子情報工学科     その他の講義＆演習資料はこちら