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メモリ インターフェイスのデバッグ テクニック1 – プロジェクト開始前の確認事項

Xilinx Employee
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概要:

近年、外部メモリ (DDR2, DDR3, DDR4など) の動作速度は高速化しつつあります。その外部メモリの動作にあわせて、FPGAMemory Interface Generator(MIG) IPも高速になっています。MIG IPと外部メモリのインターフェース設計において、予期しない不具合のリスクを最小限にすることによって、工程遅延、コスト増加、品質低下のリスクを抑えることができます。

このブログは、UltraScale アーキテクチャのMIG IPに関するデバッグ テクニックをまとめたものです。

 

 

メモリ インターフェイスの開発フロー:

評価、設計の段階に応じて行うべき開発手順を分けることができます。この記事では、プロジェクト開始前の確認事項としてFPGA選定について説明します。

 

flow.PNG

 

 

Memory Interface Generator (MIG) IPをご使用いただく前の注意事項:

  • VivadoMIG IPは最新版を推奨します。
  • 既存の MIG IP を異なる FPGA ファミリデバイスへ 移植したり再利用しないでください。
  • MIG GUIに表示されている各種パラメータの値を設定するこで作成できるIPです。IPで出力される RTL は変更せずに使用することを推奨します。
  • MIG IPはサンプル を作成できるようになっています。そのデザインを元にピン配置を含む設計をします。
  • MIG IPには PCB 設計のためのガイドラインが公開されています。ガイドラインを厳密に満たすようにしてください。
  • PCB 完成後は、外部メモリが正常に動作することを確認するために、MIG IPで 生成されるサンプル デザインを使用することを推奨します。
  • MIG IP のチェックリストは必ず実施してください。
  • 問題が発生した場合は、PG150のセクション9、 デバッグに記載されている手順に従って情報整理をお願いします。

 

 

資料の紹介:

  • UltraScale Architecture FPGAs Memory IP(PG150 : 英語版日本語版
  • UltraScale アーキテクチャ PCB 設計ガイド(UG583 : 英語版日本語版
  • メモリインターフェイスUltraScale Designチェックリスト(XTP359)

 メモリ インターフェイス デザイン ハブ - UltraScale DDR3/DDR4 メモリからダウンロードできます。他にも役立つ情報が記載されていますのでご参照ください。

xtp359.PNG

 

 

プロジェクト開始前の確認事項:

  • Vivado、MIG IP のバージョン確認

既知の問題は、AR#58435 に一覧で示されています。常に最新版のVivado、MIG IP を使用することを推奨します。

  • 使用する外部メモリの型番

サポートされているメモリ パーツは、MIG IPのGUIから確認することができます。GUI に表示されていないメモリは、AR#63462に従ってカスタム CSV をMIG IP にインポートすることにより使用できます。

csv.PNG

 

  • FPGA ファミリでサポートされるメモリ

FPGA ファミリによってサポートされるメモリが異なります。例えば UltraScale アーキテクチャでは、DDR2 メモリは使用できません。

fpga_memory.PNG

 

  • MIG IPの動作周波数の確認

MIG IP の最大動作速度は、FPGA のパッケージ、スピードグレード、および DDR メモリの種類によって異なります。各 FPGA のデータシートに DC特性 および AC スイッチ特性に記載されていますので、FPGAを選定するときに確認してください。

・Virtex UltraScale+ FPGA データシート: DC 特性および AC スイッチ特性(DS923:英語版日本語版

・Kintex UltraScale+ FPGA データシート: DC 特性および AC スイッチ特性(DS922:英語版日本語版

・Virtex UltraScale FPGA データシート: DC 特性および AC スイッチ特性(DS893:英語版日本語版

・Kintex UltraScale FPGA データシート: DC 特性および AC スイッチ特性(DS892:英語版日本語版

・Zynq UltraScale+ MPSoC データシート: DC 特性および AC スイッチ特性(DS925:英語版日本語版

・Zynq UltraScale+ RFSoC データシート: DC 特性および AC スイッチ特性(DS926:英語版日本語版

下記はVirtex UltraScale+ の例です。DS923 を参照すると、最大動作速度の違いを確認できます。

mem_speed.PNG