Ibaraki Univ. Dept of Electrical & Electronic Eng. 2019. 6.28 コンピュータネットワーク Ibaraki Univ. Dept of Electrical & Electronic Eng. Keiichi MIYAJIMA

組み込みシステムの構成

組み込みシステムの基本構成 インターフェース部 メモリ CPU 電源部 外部装置 操作キー／スイッチセンサ 機能モジュール 外部通信 周辺ロジック部 電源部

特殊な信号処理・データ変換・ハードウェア制御 組み込みシステムの基本構成 外部装置 CPUのシステムバスと外部装置インターフェースの物理・論理的変換 操作キー／スイッチセンサ 機能モジュール 外部通信 インターフェース部 特殊な信号処理・データ変換・ハードウェア制御 メモリ CPU 周辺ロジック部 電源部

開発の対象となる回路 インターフェース部 メモリ CPU 電源部 外部装置 機能モジュール 操作キー／スイッチセンサ 外部通信 コネクタ 周辺ロジック部 電源部 つまり、機能モジュール以外の全て

開発の対象となる回路 インターフェース部 メモリ CPU 外部装置 機能モジュール 操作キー／スイッチセンサ 外部通信 2次電源回路 コネクタ コネクタ コネクタ インターフェース部 メモリ CPU 周辺ロジック部 2次電源回路 １次側電源

開発の対象となる回路 インターフェース部 メモリ CPU 外部装置 機能モジュール 操作キー／スイッチセンサ 外部通信 2次電源回路 コネクタ コネクタ コネクタ インターフェース部 メモリ CPU 周辺ロジック部 2次電源回路 １次側電源

周辺ロジック部の役割 ① ② ③ ④ ⑤ 全部で５パターン 周辺ロジック部 周辺ロジック部 インターフェース部 周辺ロジック部 データを渡して処理を依頼 ① 周辺ロジック部 処理結果を受け取る データを渡して処理を依頼 ② 周辺ロジック部 処理結果を外部出力 インターフェース部 データを渡して処理を依頼 処理結果を外部出力 周辺ロジック部 インターフェース部 ③ 処理を依頼しデータを受け取る 外部からデータを受け取る 処理のみを依頼 周辺ロジック部 インターフェース部 ④ 外部からデータを受け取る 処理結果を受け取る 外部からデータを受け取る 周辺ロジック部 インターフェース部 ⑤ 処理のみを依頼 処理結果を外部出力

周辺ロジック部を構成する機能デバイス 周辺ロジック回路 標準ロジックIC CPU周辺用デバイス (SSI, MSI) 様々な用途向けが存在 汎用の機能デバイス 専用の機能デバイス CPU周辺用デバイス 標準ロジックIC (SSI, MSI) 様々な用途向けが存在 特定用途向けデバイス ASIC USIC UPIC

周辺ロジック部を構成する機能デバイス 標準ロジックIC SSI (Small Scale Integrated) 基本論理回路（AND, OR, NAND, NOR, Ex-OR, FF）の機能を単体で提供するIC MSI (Middle Scale Integrated) 上記の機能を複数組み合わせた回路を提供するIC ASIC （Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路） USIC (User Specific IC) ランダムロジック（回路）を半導体メーカに依頼してLSI化するもの UPIC (User Programmable IC) ランダムロジック（回路）をユーザー側で実装（書き込む）ことができるもの　（FPGAがこれにあたる）

開発の対象となる回路 インターフェース部 メモリ CPU 外部装置 機能モジュール 操作キー／スイッチセンサ 外部通信 2次電源回路 コネクタ コネクタ コネクタ インターフェース部 メモリ CPU 周辺ロジック部 2次電源回路 １次側電源

インターフェース部の考え方とコントローラ 外部デバイス／装置 インターフェース部 情報の物理的な形式を変換する 情報の論理的な形式を変換する CPU 外部デバイス／装置と交換する情報

インターフェース部の考え方とコントローラ 外部デバイス／装置 インターフェース部 情報の物理的な形式を変換する コントローラを付けて、情報交換の管理を行う 情報の論理的な形式を変換する CPU 外部デバイス／装置と交換する情報

外部デバイス／装置とのインターフェース インターフェース部 インテリジェント・デバイス ノンインテリジェント・デバイス インテリジェント型の 双方向コミュニケーション インテリジェント・デバイス インテリジェント型の インターフェース ノンインテリジェント・デバイス ノンインテリジェント型の インターフェース 一方的な制御 インテリジェントとノンインテリジェントの違いは外部デバイス側にコントローラを付けているかいないかの違いであり、そこに優劣は無い

開発の対象となる回路 インターフェース部 メモリ CPU 外部装置 機能モジュール 操作キー／スイッチセンサ 外部通信 2次電源回路 コネクタ コネクタ コネクタ インターフェース部 メモリ CPU 周辺ロジック部 2次電源回路 １次側電源

電源部の役割 回路基板 外部装置 ３次電源回路 2次電源回路 1次側電源（元電源。日本ならAC100V）

データのバックアップ フラッシュメモリのこと データを電源が切れても保持するにはバックアップメモリが必要

本日の課題 １．周辺ロジック部を構成する機能デバイス、特にUPICについて。以下の３つの手法について調査し、記述せよ。 （１） PLD　（２） CPLD　（３） FPGA （これらはフィールド プログラマブル ロジックとも言われる） （課題は情報処理技術者試験（応用情報、エンベデッドシステム）の問題を改題した。　その手の本等を自力で調べてレポートにまとめること）