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Smart-USB Plus製品
 
 Smart-USB Plus(TM)ファミリ   『システムの要』
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
ASICエミュレーション、 システム検証に最適な構成

特長
■USB2.0インタフェースと最新FPGAを組み合わせたシステム開発ボードです
  FPGAの柔軟性と扱いやすいUSB2.0でシステム開発を促進します.

■大規模FPGA(アルテラ製StratixIIデバイス)、DDRIIメモリ、高速SSRAM搭載で、大規模・大容量メモリ・システムに対応

■220万ゲート規模のFPGAを2個搭載し、1台で440万ゲート規模のシステム開発に対応

■すぐに使えるUSB2.0インタフェースと10/100Base-Tインタフェースを搭載しPCと連携したシステムを構築できます

■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。導入してから短時間で使いこなせるようになります

■イーサネットLANにはSmart-LAN製品ファミリの資産を継承

■USB経由でFPGAを瞬間コンフィグできるので、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。また、LAN経由で遠隔地からの制御も可能です

■外部システムとは、840Mbps/ch〜1040Mbps/chのLVDSインタフェースで接続。   高速、大容量データの送受信が可能です。

■実動作速度でのASICエミュレーション、画像・通信関連のシステム検証に最適

■ボード単体でも、ElCapitanシステムに収容しても、どちらでも利用できます

 
 

System-SXII システム開発ボード

ボード外観(クリックで拡大)

(注)DDRII SO-DIMMはボードに付属していません


システム概要

アルテラ社の大規模FPGAデバイスStratixII(EP2S180:220万ゲート相当)を2個搭載し、大規模な論理回路を実装することができます.System-SXIIボードは、Smart-USBPlus製品ファミリの中で最大規模の論理回路を実装でき、この製品ファミリの各種ボードからのシームレスな移行が可能です.また、外部システムとの接続をLVDSインタフェースに特化したことで、ボード間のデータ転送ボトルネックを解消し、大規模ながら高速・広帯域での利用が可能になりました.System-SXIIボードは、ASICやIPなどの検証用途向けに単体での動作も可能ですが、El Capitanシステムとしてラックに収容して利用することもできます.詳しくは、El Capitanシステムのページをご覧下さい.

このボードはSmart-USB Plus製品ファミリなので、ホストPCインタフェースには、高速なデータ転送が可能なUSB2.0を備えています.この他、Smart-LAN製品ファミリの機能を追加し、遠隔制御も可能なEthernet LAN(10/100Base-T)を利用して、様々なシステム要求に応じた制御が可能です. 

FPGAに接続する外部メモリには、高速な同期SRAM(288Mbit)、DDRIIソケット(256MB〜8GB)を装備し、高速なデータのまま、様々なシステム要求に対応できる構成になっています.このFPGAとメモリを1つの基本ブロックとして、ファンクショナル・ロジック・ブロック(FLB)とし、1台のボードに2個のFLBを装備しています.FLB同士の接続には、最大200MHzのLVTTL信号を141本利用できるので、大規模ロジックの分割に際して柔軟性を高めています(右図のFPGA_Busが相当します).また、この2個のFLBを1個のシステム・ロジック・モジュール(SLM)と呼びます.System-SXIIボードを El Capitanシステムとして活用するときに、SLMが最大4個利用できる構成(System-SXII x4台)になります.

FPGA、コンフィグROM、サポートPLDはJTAGチェイン化しています.アルテラ社のQuartusII開発ツールで利用できるSignalTapIIなどのデバッガを利用して、FPGA内部ノードの状態を観測することもできます.また、JTAGポートを備える外部システムとJTAGチェイン化するために、外部コネクタにもJTAG信号を収容しています.

<用途>
・大規模ASIC/IPロジック・エミュレータ

【参考】
Smart-USB Plusとは...?

 
 
System-SXII ボードブロック図
ファンクショナル・ロジック・ブロック(FLB)図

System-SXIIブロック図

<System-SXIIブロック図(クリックで拡大)>

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ハードウェア構成
ボードサイズ 233.35 x 160.00 (mm) 6Uサイズ
FPGA

アルテラ社製 StratixIIシリーズ(1508FBGA)  EP2S180F1508(220万ゲート相当)を2個搭載
(FPGAスピードグレードを選択できます)
EP2S180(ALM数:71,760個=179,400LE、内蔵メモリ:1.1MB、DSPブロック:96個、PLL数:12個)

FPGA間の接続は、LVTTL/LVCMOSレベルで157本(141+16)。この内、141本は200MHz動作、16本はフロントパネルのコネクタに収容

コンフィグROM アルテラ社製 EPCS64を搭載. 1個のFPGAに対して1個のコンフィグROMが対応しています.
USBコントローラ

サイプレス社製 CY7C68013A-100AXC (FX2デバイス) USB High speed のみ対応
(USB1.1およびFull Speedモードでは動作しません.)

サポートPLD アルテラ社製 MAXIIシリーズ (EPM240)
メモリ

・SRAM(ZBTタイプ, 2Mx36bit): 合計4個 (1FLBに2個ずつ、それぞれ独立に制御可能)
 GSI社製 GS8640Z36T-200 または Cypress社製  CY7C1470V33-200AXC

・DDRII SO-DIMMソケット :合計 2面 (1FLBに1個ずつ)
 200ピンDDRII SO-DIMMを装着できます

電源/電源ポート 単一+3.3V外部給電 /端子台
USBポート Type-B 
LANポート RJ45コネクタ 10/100Base-T ハードワイヤードTCP/IP制御IC W3100A(Wiznet社製)搭載
 (OSレスで動作するLANコントローラ、制御ソフトを組込済み)
シリアルポート FPGA用 2ch (各FPGAに1chずつ装備)
ユーザI/O (LVDSポート)

ERNI社製 差動信号用コネクタ採用.
送信・受信ともデータ9chとクロック1chを1グループとして1個のコネクタに3グループ、計30ch収容.コネクタは、FLB1個あたり2個装備しているので、入力30ch、出力30chを利用できます.
ボード1台(SLM 1個)当たり、送信・受信それぞれデータチャネルを54ch利用可能

LVDSデータ転送レートは、1ch当たり 840Mbpsで動作確認済みです(FPGAのスピードグレードが"5"の場合).1グループ当たり、7.56Gbpsのデータ転送が可能です。
(FPGAのスピードグレードが"4"の場合、1ch当たり1,040Mbpsになります)

ユーザI/O (GPIOポート) 汎用 26pin仕様I/Oポート(16本のI/Oとクロック入力、出力を収容)
 = FPGA間接続I/O(FPGA_Bus)の16本をフロントパネルに収容しています
FPGA用冷却ファン

冷却ファン取り付け用ターミナル、+12V電源ポートを装備

表示器

ダイナミック点灯方式の7セグ 4桁 を2系統 (FLB 1個当たり4桁1系統)
スタティック点灯方式の高輝度チップLED 16個(FLB 1個当たり8個)

フロントパネル LED:各FPGAの状態を表示します
スイッチ:システムリセット用
スイッチ類 押しボタンスイッチ(タクトスイッチ)3個 (システムリセット、モジュールごとのFPGA用汎用2個)
水晶発振器 エプソン社製SG8002CA相当の発振器を搭載
(DDRII用:33.333MHz、USB制御用:48MHz、LAN制御用:25MHz)

ソフトウェア構成
USBインタフェース

USB2.0仕様準拠(USBコントロール/バルク転送対応: HighSpeed(480Mbps)のみ対応)
 (USB1.1ポートでは動作しません)
バイナリレベルですべてのデータを提供
専用APIを提供しているので、ユーザ独自のアプリケーションを構築できます

USB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40Mバイト/秒の転送レートを実現することができます


・デバイスドライバ
・ファームウエア
・アプリケーションソフト(オープンソース)

Ethernet LAN

10/100Base-TX 対応

・ファームウエア組込済み
・アプリケーションソフト(オープンソース)

対応PC USBの場合、
・ WindowsXP(SP2)/Vista/7/8 32bit 対応DOS/V機
・ WindowsVista/7/8 (64bit) 対応DOS/V機 (新しい制御ソフトウエア RefApp7にて対応)

LANの場合、
10/100Base-TX対応のWindows/Linux/Unixマシン
制御ソフトウエア

GUIベースの制御アプリケーション(RefApp2.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使い方(動画)は、こちらをご覧ください
制御ソフトウエアの機能は、こちらをご覧ください


FPGA開発環境
アルテラ社製 QuartusII 開発ツール正規版が必要です.
FPGA用コンフィグROM書き込みツールとして、ByteBlasterII、USBBlasterが別途必要です.

製品構成
System-SX2/180C5 スピードグレードとFPGAを選択できます.(受注生産) 価格:お問い合わせください。

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、 USBケーブル 1本、LANケーブル 1本

(注1) 搭載できるFPGAは、EP2S130F1508またはEP2S180F1508です.スピードグレードは5または4を選択できます.詳しくはお問い合わせ下さい.


資料
技術データベース Smart-USBPlus製品ページをご覧下さい
ボード仕様書

System-SXIIボード仕様書 ver1.0 (PDF:100KB)

アプリケーションノート SUA003:USB2.0インタフェースプロトコル概要(PDF:200KB)
SUA004 :USBデータ転送レートの向上対策 (PDF:216KB)
SUA006 :GPIF-AVALONブリッジ回路 (PDF1.8MB)
SUA007 :SRAM-FIFOモジュール  (PDF:840KB) SRAMをFIFO化するモジュールです。
関連するサンプル回路についてはこのページを参照してください。

ボードオプション
El Capitanロジック開発システム
 
<ELCAP-01>

・System-SXIIを最大4台収容できる筐体です.

ボード間はGbpsのLVDS信号によりインタフェースします

画像インタフェース・ボード
IMG-Pro5 画像フロントエンド・ボード
 
<IMG-Pro5>

ElCapitanシステムに追加する画像入出力インタフェースボードです.
DVI入出力(最大WUXGA)とアナログRGB出力が可能です.

System-SXIIボードの半分の大きさ(3Uサイズ)で、1つのElCapitanシステムに2台のIMG-Pro5を実装できます.

ボード間は15GbpsのLVDS信号によりインタフェースします

DDRIIメモリ制御IP
 

DDR2 SO-DIMM制御IP <DDR2DIMM-Path>
 

System-SXIIに搭載するDDRII SO-DIMMの制御回路です
メモリアクセス・インタフェースを簡略化し、使い勝手を向上。

大規模データを扱うときに便利な「シーケンシャル・アクセス」タイプと、CPUなどを利用するときに便利な「ランダム・アクセス」タイプがあります。


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