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Smart-USB Plus製品
 
 Smart-USB Sigma(TM)ファミリ   USB3.0に対応した高速広帯域FPGAボード Smart-USBPlus製品ファミリPbFree仕様
特長 | システム概要 | ハードウェア構成 | ソフトウェア構成 | FPGA開発環境 | 製品構成 | 資料 | ボードオプション | 製品問い合わせ

特長

USB3.0インタフェースFPGA(Stratix4GX)を組み合わせたシステム開発ボード(FPGAボード)です. FPGAの柔軟性と5GbpsのUSBでシステム開発を促進します.

高速動作FPGAのアルテラStratix4GXを搭載し、LVDS-IO機能、低電圧IO機能、トランシーバ機能を実現.100万ゲート規模のロジック開発が可能です. 

高速処理に適したメモリシステムを採用して、高速で柔軟性のあるデータ処理を実現します.

USBデバイスドライバ、制御ソフト(オープンソース)、FPGAのサンプル回路(HDL記述)を標準添付.USBインタフェースに関するソフト開発は不要です.

産業機器への組み込み、ASIC/IPの評価・検証、画像処理、通信処理、デバッグシステムの構築など、あらゆる場面でご利用いただけます.

USB経由でFPGAを瞬間コンフィグ(0.3秒以下)できるので、制御アプリケーション起動時にFPGAのコンフィグを完了することができます.

USB経由で高速で連続したデータ転送ができます.ボードに搭載したメモリ以上のデータを一度に転送できます(PCのHDD空き容量に依存).

 
 

USB3.0対応 FPGAボードの新製品 SX-USB4システム開発ボード

SX-USB4ボード外観
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USB実効データ転送レート
350MB/sを達成.


システム概要

高速インタフェースのUSB3.0とアルテラFPGA Stratix4GXを搭載しています.Stratix4GX FPGAでは、高速動作のできる論理回路や柔軟性のある論理回路、トランシーバ回路を構成できます. FPGA周辺回路として、4Gb-DDR3メモリを2バンク、高速な同期SRAM (72Mbit、250MHz)を1個搭載し、128MbitのシリアルROMと組み合わせて、様々なユーザ・アプリケーションに対応できます. 
 外部システム(基板)との接続には、FPGAのIO機能を設定することにより、1.2V〜3.0Vのシングルエンド信号(89本)またはLVDS信号として利用できます.

 高速なUSB3.0インタフェース、大容量DDR3メモリ、高速I/Oを備えたことにより、高速・大容量データ処理が必要な広帯域データ処理アプリケーションにも、PCIeバスでなくUSBバスを利用したシステム開発ボードが適用できます.
小型・高性能なシステム機器開発が可能になります.

 ボード単独での論理回路の評価はもちろんのこと、ASICの評価システムとしてボード本体に子基板を追加したり、ユーザ・システムの検査機器として、システムのベースとして利用できる構成です.

ボードには使いやすいリファレンス制御ソフトウエアを付属し、FPGAに設定したハードウエア・レジスタの制御や、メモリのリード/ライト、I2C制御など、GUIによる直感的な制御が可能です. 制御ソフトウエアは、ユーザ・カスタマイスができるようにオープンソース化しています.

【コンフィグデータの保護】
FPGAデータを保護するために、コンフィグデータの暗号化ができます.

【システム拡張例】
画像処理、ASICエミュレーション、機器制御などへの拡張例があります.

<用途>
・ 計測・制御機器の開発
・ 高速ADCを利用したデータ収集システム
・ 液晶パネル評価、検証
・ システム検証機器のプラットフォーム
・ データ収集システムのプラットフォーム
・ ASIC/IPの評価・検証システム
・ 画像データ入出力ボード
・ 画像処理のPCインタフェース
・ ワイヤレス通信のベースバンド処理

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SX-USB4 ブロック図

SX-USB4 ボード ブロック図
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<SX-USB4ハンダ面>


ハードウェア構成
基板 138 x 95 (mm) 12層  鉛フリー仕様 (国産)  Revision 2.0
低伝送損失(一般FR-4材の約40%)基板を採用
FPGA

アルテラ社製 Stratix4GXシリーズ(EP4GX70DF780C3N)
EP4GX70( ALM数:29K(LE換算72K個)、内蔵メモリ:7,370Kbit、DSPブロック:384個、PLL数:3個)
・FPGA温度検出機能(55℃以上でエラー表示)
・ コンフィグデータのCRCエラー検出機能
・コンフィグデータの暗号化機能

USBコントローラ

サイプレス社製 CYUSB3014   SuperSpeed/High Speed/Full Speed 対応
FPGAと32bitデータバスでインタフェースしています.

コンフィグROM 32MBパラレルFlashROM (CFI-256Mb) : 
アルテラ製JTAGダウンロードケーブル(USB Blaster等)でプログラムします.
コンフィグデータの暗号化機能をサポート.
サポートPLD アルテラ社製 MAX2シリーズ:
FPGAのコンフィグ機能をサポートします.ユーザが書き換えて利用することはできません.
メモリ(RAM)

72Mbit 同期SRAM(NBTタイプ: リードとライトの切替に余分なサイクルが発生しないため、実効データ帯域は1.1GB/sです.)
GSI社製 GS8640Z36GT-250 (2M x 36bit) 1個 

8Gbit DDR3-1600 : 4Gbitメモリ(マイクロン社製 MT41K256M16HA-125:E) を2バンク搭載
2個のメモリに同時アクセスが可能. Quartus2付属のDDR3制御IPを利用できます.
(FPGA性能の制限により、バスクロック400MHzでの運用になります)

メモリ(ROM)

512MbitシリアルROM (マイクロン社製 N25Q512A13GSF40G) SPI互換、Quad I/O対応.
FlashROM(NOR): 画像データの様な大規模データを保存しておくことができます.

電源

単一 +5V 外部給電. ユーザI/Oコネクタから+5V電源をボード外に出力できます.

FPGA未コンフィグ、USB3.0未接続の状態で 消費電流 :約390mA/5V
FPGA未コンフィグ、USB3.0接続の状態で 消費電流 :約420mA/5V
FPGAコンフィグ(DDR3アクセス)、USB3.0接続の状態で 消費電流 :約930mA/5V

電源ポート DCジャック(最大4A)、 源源コネクタ(最大10A) 
USBポート

USB3.0 MicroUSB Type-B  (USB3.0運用時、最大900mA/5V給電が可能です)

シリアルポート RS-232 1ch (FPGAから制御)
I2Cポート 1ch (FPGAから直接制御できません.ホストPCから制御します.)
ユーザI/O (高速コネクタ)

FPGAのIOピンと直結. 50Ω/100Ωインピーダンス整合済み.
1.2V〜3.0V可変のシングルエンド信号 91本(専用クロックピン2本を含む) または このI/Oの一部をLVDS信号 入力専用12ch(+専用クロック1ch)と出力専用12chに設定可能 .
ハンダ面に120ピン・コネクタ(メザニンコネクタ)を配置しています.

トランシーバI/O 

FPGAのIOピンと直結。 50Ω/100Ωインピーダンス整合済み.
入力・出力8ペア、専用クロック入力ピン、FPGAコンフィグ状態表示、リセット信号を収容
ハンダ面に60ピン・コネクタ(メザニンコネクタ)を配置しています.
専用クロックポート UMCC超小型同軸コネクタ (Molex 73412-0110) 入力、出力 各1個 (50Ωインピーダンス)
市販の変換ケーブルでSMA等に変換できます.  
外部接続用JTAGコネクタ JTAGポートを持つ外部システムとJTAGチェイン化ができます.5pin 1列ピンヘッダ(2.54mmピッチ)
JTAGは+2.5V系です.これ以外の電源系とチェイン化する場合は、電圧変換してください.
外部FPGAコンフィグ用
コネクタ
ヒロセ製DF14A-10P-1.25コネクタ(10ピン)に 外部FPGAコンフィグ用の制御線を収容.
※製品出荷時には外部コンフィグ機能を実装していません. 詳細はお問い合わせください.
スイッチ類 汎用ディップスイッチ 4bit、汎用タクトスイッチ 1個
表示器類(汎用) LED 8bit()、7セグ4桁():ダイナミック点灯方式.
水晶発振器 100MHz(FPGAオンチップPLLで可変可能)搭載、
予備搭載エリア3個(内、2個はトランシーバ回路用)

ソフトウェア構成
USBインタフェース
  1. USB3.0仕様準拠(USBコントロール/バルク転送対応)、
    Super Speed/High Speed/Full Speed対応.
  2. バイナリレベルですべてのデータを提供、ユーザがUSB仕様に基づいてドライバやファームウエアを開発する必要がありません.
  3. 専用APIを提供しているので、USBプロトコルの知識が不要です.
  4. USB3.0の実効データ転送レートは、PC仕様に依存しますが、平均して約350Mバイト/秒の転送レートを実現することができます

    ルネサス社のUSB3.0ホストICを採用したUSB3.0ポートでは、上記性能より PC→ボード方向で約15%転送レートが低下します.PC←ボード方向では、半減します.
    高速性を求める場合は、チップセット内蔵タイプのUSB3.0ポートをご用意ください.


    ・汎用USBデバイスドライバ(WinUSB)
    ・ファームウエア (バイナリ供給): '16.8.9更新 最新版 0303h 更新内容
    ・アプリケーションソフト(オープンソース供給; ユーザカスタマイズが可能です)

USBファームウエアは、オンボードのシリアルROMにプログラムしています.ボードの機能向上の際には、USBファームウエア更新ユーティリティ"FirmWriter"を提供し、机上での簡単な操作でROMの書き換えが可能です.

対応OS、PC仕様
  • Windows7/8 (32bit/64bit)対応 
  • Linux (Ubuntu12.10) 対応 (Windows版より30%程度低速になります)
  • USB3.0ポートを備えること
    (PCチップセット内にUSB3.0ホスト機能を内蔵するPC(USB3.0ネイティブ)で運用してください.PCIeバスに接続するIFカード等では性能が低下します.)
制御ソフトウエア
  • GUIベースの制御アプリケーション(RefApp7.exe)を標準添付しています.
    オープンソースのソフトウエアなので、カスタマイズも容易です.
    また、 インターネットから常に最新の制御ソフトを入手可能できます.
  • 制御ソフトウエアの機能は、こちらをご覧ください
  • コンフィグデータの暗号化機能

FPGA開発環境

アルテラのWebサイトから30日間無償の"QuartusII "を利用できます.
(無償期間後には有償ツールが必要です. 無償ツールのWebEditionではコンパイルできません.)


製品構成
SX-USB4/70C4

EP4SGX70DF29C4N搭載 通常価格:\380,000 (税別)  
(ALM数:29K、内蔵メモリ:7.3Mbit、DSPブロック:384個、PLL数:3個)

SX-USB4/70C3

EP4SGX70DF29C3N搭載 通常価格:\440,000 (税別) 納期: 標準納期2W 
(ALM数:29K、内蔵メモリ:7.3Mbit、DSPブロック:384個、PLL数:3個)

SX-USB4/110C3 EP4SGX110DF29C3N搭載 通常価格:\750,000 (税別) 受注生産 納期3W
(ALM数:42K、内蔵メモリ:9.5Mbit、DSPブロック:512個、PLL数:3個)

ボード付属品:ソフトウエアやハードウエア情報を収録したCD-ROM 1枚、 USB3.0ケーブル 1本、ACアダプタ 1個
搭載するFPGAを変更することで上記型番以外でも対応できますので、お気軽にお問い合わせください.


資料
技術データベース Smart-USBPlus/Sigama製品ページ (FAQ) をご覧下さい。 
1台のPCで複数台のボードを制御する方法
FPGAコンフィグデータの暗号化
ボード仕様書

SX-USB4ボード仕様 (rev2.5 6/11更新 Windows8対応)

USB関連資料 Smart-USB製品の概要(pps)、 Smart-USB製品の概要(PDF)
アプリケーションノート SUA017 USBインタフェースプロトコル概要(USB制御IC−FPGA間 仕様) (PDF:1.3MB)

ボードオプション
 
専用ユニバーサル基板4
SX-USB4オプションボード SX-UNIV4
 

ユニバーサル基板4 <型番: SX-UNIV4 >  価格 \25,000(税別)

SX-USB4ボードの高速コネクタを、96pinDINコネクタに変換することができます. 96pinDINコネクタ実装エリアに26ピン・コネクタ2個を実装することで、送信/受信専用のLVDSを各10ch構成できます.

トランシーバ・ポートは 8ch分のSMAとUMCコネクタに変換します.
SMAコネクタではMax.6.4Gbps、UMCコネクタではMax.4Gbpsで動作します.

  • SMA:TX 2ch / Rx 2ch , 専用クロック入力ch
  • U.FLタイプ(UMC): Tx 6ch / Rx 6ch

96ピンDINコネクタ(ストレート・オス)を実装すると、画像入出力ボード
IMG-Pro6』を接続できるので、画像処理システムを簡単に構築できます.

ユニバーサルエリアは2.54mmピッチです。LED、7セグ、スイッチ等はありません。 DIN96ピン(ストレート・オス)コネクタを製品に添付します.

 
 


 


 
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