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FPGAで学ぶ実践イーサネットシステム実装 – TEMAC IP基盤Gigabit通信設計

この講義では、AMD FPGAとTEMAC IPを利用してGigabit Ethernet通信システムを設計する方法を紹介します。VivadoでTEMAC IPを生成・設定し、Topモジュールと接続して、1GbpsのEthernetフレーム送受信が可能なハードウェアシステムを設計します。Ethernetプロトコルの基本概念、フレーム構造、デバッグ方法（ILA、Wiresharkなど）もともに学習します。ARP応答およびUDP送信RTLを設計し、PCで性能を測定します。

（2.7）受講レビュー 3件

受講生 28名

  • EasyFPGA
실습 중심
이더넷
FPGA
verilog-hdl
Verilog HDL
ethernet
xilinx
vivado

受講後に得られること

  • Ethernetの基本概念

  • Xilinx TEMAC IP の理解と構成方法

  • FPGA ハードウェア設計実習

  • Ethernet フレーム送受信データ処理

  • デバッグと性能分析方法

  • ARP応答およびUDPプロトコル設計

Verilog文法を学んだら
今実戦感覚を育てる番です。

FPGAで設計した超高速イーサネット通信回路

今日のハードウェアは単独では動作しません。
カメラ、医療映像、自動化システム、AIエッジデバイスなど大容量・リアルタイム伝送が必要な産業現場ではイーサネットが事実上標準です。

実務において、FPGAベースのイーサネット通信回路を直接実装する事例が多く、
TEMAC IPは、これを最も効率的に支援する代表的なソリューションです。

講義では、AMD（ザイリンクス）FPGAとTEMAC IPを活用して、1Gbpsイーサネット通信システムを直接設計して実装します。複雑なMACを直接設計しなくても、AXIインターフェイスベースのIP統合だけで実務レベルの回路を完成できます。また、ARP・UDPプロトコルの実装からデバッグまで、実務フロー全体を実習でハードウェア設計の実戦感覚を育てることができます。

カリーキュラムのまとめ

  • ギガビットイーサネットは、イーサネットフレームを1Gbpsの速度で送信するために適用される用語です。

  • 高速データ転送が必要なアプリケーションに多く使用されます（産業用カメラ、医療イメージング、セキュリティおよび監視カメラ、データセンターなど）

  • FPGAによって実装される標準には、大幅に1000BASE-Tと1000BASE-Xがあります。

  • 1000BASE-Tは外部PHYチップを使用し、カテゴリ5e以上のケーブルを使用します。

  • FPGAで実装するには、直接MACとPHYブロックを設計する方法とIPを活用する方法があります。

  • AMD（ザイリンクス）が提供するTEMAC IPを活用すれば、簡単かつ迅速に1000BASE-T標準を実装できます。

  • TEMAC IPは120のEvaluationライセンスを提供し、迅速に評価できます。

  • TEMAC IP は AXI4 Stream と AXI4 Lite を介してユーザーロジックに接続します。この目的のために、AXI4の学習が行われます。

  • ARPおよびUDPプロトコルをFPGAに設計および実装し、PCと通信します。これにより、カスタムプロトコル開発の基盤を整えることができます。

練習環境

  • Vivado 2022.2バージョン

  • Gigabit Ethernetポートを備えたFPGAボードとPC

  • カテゴリー5e以上のケーブル

  • PCツール

    • WireShark（ネットワークプロトコルアナライザ、フリーインストール）

    • カスタムUDP受信プログラム

提供資料

  • TEMAP IP サンプルデザインプロジェクト

  • ARP処理設計プロジェクト

  • UDP送信プロトコル設計プロジェクト

  • カスタムUDP受信プログラム(例コード)

こんな方に
おすすめです

学習対象は
誰でしょう？

  • Ethernetベースの通信システムを実装したい方

  • FPGAベースのネットワーク設計を学びたい大学生および初級開発者

  • 今後 UDP/IP, TCP, GigE Vision, RoCE といった 高度な 通信設計 を 目指す方

  • FPGA設計を実応用に拡張したい方

前提知識、
必要でしょうか？

  • Verilogを用いたデジタル回路設計経験

  • Vivadoツールを使用して Synthesis/Implementation/Bitstream 生成 経験

こんにちは
です。

365

受講生

24

受講レビュー

4

回答

4.3

講座評価

3

講座

  • FPGA는 전통적인 반도체 설계 과정과 달리, 쉽고 빠르게 설계를 구현할 수 있는 장점을 가진 디바이스입니다. 디자인 소스만 있으면, FPGA의 논리 요소를 활용하여, 즉시 배치 및 연결이 가능합니다. 또한, 하드웨어적인 성격이 강하기 때문에 코드 역시 복잡하지 않고 직관적으로 작성할 수 있습니다.

  • 중요한 것은 FPGA의 설계 개념과 Flow를 이해하며, 나아가서는 설계 목적과 대상에 대해 이해를 하는 것입니다. 이를 바탕으로 디자인 소스의 구조를 최적화하고, 알맞은 제약조건을 입력해 안정적인 FPGA를 설계하는 것이 핵심입니다.

  • 강의에서는 코딩보다는 FPGA 설계 개념과 구조, 설계 방식 및 Flow를 중심으로 구성되며, Step-by-Step 실습 위주의 내용을 담을 것 입니다. 직접 구현하고 실습하며 노하우를 쌓아가는 것이 FPGA 엔지니어의 핵심이며, 앞으로 AI로 대체될 코딩 보다 더 큰 가치가 될 것입니다.

     

  • 10+ 경력의 FPGA 및 하드웨어 설계 전문가로, 고속 데이터 처리 및 통신 시스템 설계, 영상 처리 등에 특화되어 있으며, 다양한 FPGA 프로젝트에 참여.

  • 아래 Youtube나 Blog에서 추가적인 정보를 얻으실 수 있습니다.

     

 

 

カリキュラム

全体

22件 ∙ (1時間 5分)

講座資料（こうぎしりょう）:

授業資料
講座掲載日: 
最終更新日: 

受講レビュー

全体

3件

2.7

3件の受講レビュー

  • neulha님의 프로필 이미지
    neulha

    受講レビュー 14

    ∙

    平均評価 5.0

    修正済み

    5

    100% 受講後に作成

    イーサネット実装の概念を学ぶことができて良かったし、チェックする方法も良かったです。確かに初心者はこの講義を何度も聞かないと理解できないと思います。だからといって講義のクオリティが決して低いわけでもないと思います。良い講義を聞くことができて良かったです。今後も良い講義をお願いします。

    • easyfpga
      知識共有者

      こんにちは。残していただいた受講レビューがとても参考になりました。ありがとうございます。

  • oen1115532님의 프로필 이미지
    oen1115532

    受講レビュー 1

    ∙

    平均評価 2.0

    2

    76% 受講後に作成

    例題ソースの回路図をお願いします。ありがとうございます。

    • easyfpga
      知識共有者

      こんにちは。回路図は私が直接製作したものではないため、著作権および権限の問題で直接共有することが難しい点、ご了承ください。類似の回路はAMD FPGAのEvaluation Boardの資料を参考にしていただけます。

    • oen1115532

      Evaluation Boardの名前は何ですか？

    • easyfpga
      知識共有者

      複数のボードがありますが、AC701を参考にしてみてください。 https://www.amd.com/ko/products/adaptive-socs-and-fpgas/evaluation-boards/ek-a7-ac701-g.html

  • pyj41642311님의 프로필 이미지
    pyj41642311

    受講レビュー 4

    ∙

    平均評価 4.0

    1

    100% 受講後に作成

    資料が不足しています！

    • easyfpga
      知識共有者

      どのような資料が必要かお教えください。Ethernet Frameの情報や、コードに関する情報が不足していますか？

￥6,168

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