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FPGAで作る実践ハードウェア — デジタル時計からリアルタイムカメラ映像まで

Verilogの文法は学んだものの、「それで何を作ればいいのか?」で立ち止まっている方のための講座です。FPGAボード1枚で、デジタル時計、超音波距離センサー、OLEDディスプレイ、リアルタイムカメラ映像まで、4つのハードウェアを直接設計します。出力から入力・制御、ディスプレイ、映像へと難易度を上げながら、目に見える成果物を作ることでデジタル設計を体得します。半導体業界30年の経歴を持つ現職教授が、実際のFPGAで検証済みの内容だけを教えます。

1名 が受講中です。

難易度 初級

受講期間 無制限

FPGA
FPGA
Verilog HDL
Verilog HDL
vivado
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simulation
simulation
digital-logic
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FPGA
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Verilog HDL
Verilog HDL
vivado
vivado
simulation
simulation
digital-logic
digital-logic

受講後に得られること

  • FPGAで実際に動作するハードウェア(時計・距離センサー・ディスプレイ・カメラ)を直接作る能力

  • カウンター・分周・TDM・FSMなど、デジタル設計の核心回路を自ら実装する能力

  • Pmod周辺機器(7セグメント・超音波・OLED・カメラ)をFPGAに接続し、制御する能力

  • SPI通信・クロックドメインクロッシング(CDC)・フレームバッファなど、実践的なインターフェース設計の経験

  • テストベンチ・シミュレーション検証からVivado実機実装までの全体フロー

  • ポートフォリオ・面接ですぐに使える、目に見える4つの完成プロジェクト

■ この講義は

Verilogの文法は習得したけれど、「それで、これを使って何を作ればいいの?」と行き詰まっている方が多くいらっしゃいます。この講義がその答えです。FPGAボード1枚といくつかの周辺機器で、実際に動作する4つのハードウェアを直接設計します。出力(デジタル時計)→ 入力・制御(超音波センサー)→ ディスプレイ(OLED)→ リアルタイム映像(カメラ)の順に難易度が上がり、各段階でデジタル設計の核心的な概念を一つずつ体得していきます。

■ 4つの実習(それぞれ目に見える成果物)

· Lab 1. 7セグメントデジタル時計 — カウンター・分周・TDMでMM:SS時計を完成

· Lab 2. スマート超音波計測システム — ToF原理・FSMによる距離測定とLEDアラーム

· Lab 3. OLED イメージディスプレイ — SPIで画像表示・切り替え・アニメーション

· Lab 4. リアルタイムカメラ映像処理 — カメラ映像をCDC・フレームバッファ経由でOLEDにリアルタイム出力

■ 各実習の流れ(共通)

概要・理論 → RTLコード分析 → Vivado設計実習 → シミュレーション検証 → FPGA実機動作

理論だけを知るのではなく、実際に設計し、動作させて検証する全過程を経験します。

■ この講義の特徴

· 目に見える4つの成果物 — 時計・センサー・ディスプレイ・カメラ。ポートフォリオや面接ですぐに活用できます。

・出力からリアルタイム映像まで、難易度が自然に上がっていく完結したカリキュラム

· 最後のLab 4はこれまでの実習の集大成 — Lab 3のOLED制御を再利用してカメラシステムを完成させます。

・すべてのソース(RTL・Testbench・XDC・Python)をGitHubで全面公開 — ダウンロードして即座に再現可能

■ このような方におすすめします

· Verilogの文法は学んだが、実際に何を作ればいいか分からず途方に暮れている方

・FPGAで目に見える成果物を作ってみたい専攻学部生

· 半導体・組み込み分野への就職を準備中で、実習ポートフォリオが必要な方

・シミュレーション経験のみで、実際のボード・周辺機器の制御は初めての方

■ 前提知識

・Verilog-HDLの基礎(文法が不安な場合は無料動画で先行学習可能)

・デジタル論理回路の基礎

· Vivadoのインストールおよび基本操作

■ 実習環境

・FPGAボード: Digilent Arty S7-25

· 周辺機器: Pmod SSD ×2, Pmod MAXSONAR, Pmod OLEDrgb(SSD1331), OV2640 カメラ

(各実習に必要な部品は、該当する講義内で案内します)

・ツール:Xilinx Vivado(無料)

・実習ソース:GitHubにて全面公開 (github.com/estlit/SemiconductorSchool-Labs)

■ 参考

本講義のすべての設計・実装内容は講師が直接制作しており、ナレーション(音声)はTTSで制作されました。

こんな方に
おすすめです

学習対象は
誰でしょう?

  • Verilogの文法は学んだものの、実際に何を作ればいいか分からず途方に暮れている方

  • FPGAで目に見える成果物を作ってみたい電子・コンピュータ工学専攻の学生

  • 半導体・組み込み分野への就職を準備しており、実習ポートフォリオが必要な方

  • シミュレーションしか経験がなく、実際のボード・周辺機器の制御は初めての方

前提知識、
必要でしょうか?

  • Verilog-HDL 基礎 (文法が不足している場合は、私が制作したYouTubeの無料動画で先行学習が可能)

  • デジタル論理回路の基礎

  • Vivadoのインストールおよび基本使用

こんにちは
EdgeChipLabです。

半導体産業30年の経歴(サムスン電子)を持つ、現職の大学教授です。

サムスン電子DS部門システム半導体研究員、イギリス・ドイツ法人Director、システムLSIマーケティング・営業グループ長を経て、現在は大学で次世代半導体設計を教えています。

トランジスタからCPU・NPU・AI SoCまで、自ら設計した回路が実際のFPGAで動作する過程を教えます。特に本講義は、インターネットの断片的な知識を集めたものではなく、講師自身の学術研究と検証済みの設計を実際のFPGAハードウェアで実装し、Bit-Trueで検証した成果物です。独自開発したRISC-V CPUを含むすべてのソースコードはGitHubで公開されており、普及型FPGA(Arty S7-25)と無料ツール(Vivado)だけで、誰でも直接再現し検証することができます。

すべての講義は一つのカリキュラムとして繋がっています。AI理論から始まり、画像処理、AIアクセラレータ(NPU)の設計・検証へと続き、今後はRISC-V CPU、NPU深化、AI SoC、mini LLMに至る高級・専門課程へと拡張されます。(コンテンツは継続的にアップデートされます。)

[検証可能な経歴]

- 自社開発RISC-V CPU — RISC-V国際財団公式コンプライアンステスト(ACT)合格、ソースコード公開

- 単独著者 学術論文4編(KCI著名学術登載誌 IJIBC)

- Amazon出版書籍2冊(AI NPU System Design with Python and Verilogなど、ベストセラー3位にランクイン)

- RV32I CPU・NPU・ビジョン・AURA-Edge SoCをArty S7で動作検証

YouTube @EdgeChipLab · GitHub github.com/estlit

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カリキュラム

全体

4件 ∙ (2時間 24分)

講座掲載日: 
最終更新日: 

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