16ピンDIP FPGAミニモジュールの回路図

作る！私のDIPコンピュータ


改良されたFPGA基板のレイアウトを説明し，電源やユーザピン，ホールIC，LDOの役割を詳述した内容である　〈著：圓山宗智〉

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16ピンDIP FPGAミニモジュールの概要

本モジュールの中心にはFPGAが搭載されている．パッケージは16ピンのDIP形状で，取り扱いやすさを重視した設計になっている．FPGA本体は基板の左上に位置している．周辺回路として電源回路やコンフィグレーション回路が配置されている．FPGAのユーザピンは外部に引き出されており，自由に接続可能な構成だ．

電源回路と信号線の設計

基板の左側には電源回路が配置されている．FPGAは3.3VのI/O電圧のほかに，内部動作用として2.5Vと1.2Vの電源が必要になる．これらを安定供給するためにLDO（低損失レギュレータ）を搭載している．限られた基板スペースに複数の電圧レベルを生成する回路を組み込むため，レイアウトは非常に厳密に設計されている．

信号線のうち，TCK，TMS，TDIなどの入力系は基板上でプルアップされている．コンフィグレーション用の信号は安定して動作するように配慮されている．基板左下にはコンフィグレーション回路があり，基本的にプルアップやプルダウンが適用されている．

ホールICによるJTAG機能の切り替え

基板右上にはホールICが搭載されている．このホールセンサは磁力の有無を検出し，JTAGのイネーブル信号を制御している．磁力が存在するとJTAGイネーブル信号をハイレベルにし，磁力がない場合はローレベルにする．これにより，JTAG機能のON/OFFを外部から簡単に制御できるしくみだ．

JTAG信号はFPGAのデータピンに接続されており，ホールICの信号によってJTAG機能の切り替えが行われる．これにより，ユーザピンをJTAG機能用に切り替えられるため，柔軟なデバッグやプログラミングが可能になる．

〈著：ZEPマガジン〉

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参考文献

［VOD/KIT/data］新人技術者のためのRISC-V CPU設計初めの一歩，ZEPエンジニアリング株式会社．
［VOD/KIT］一緒に動かそう！Lチカから始めるFPGA開発【基礎編＆実践編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
［VOD/KIT］Xilinx製FPGAで始めるHDL回路設計入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
［VOD/KIT］Zynqで初めてのFPGA×Linux I/O搭載カスタムSoC製作，ZEPエンジニアリング株式会社．

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