MICROCHIP AN4682 Polar Fire FPGA の温度と容量tageセンサー取扱説明書

Q: PolarFire FPGA の TVS 機能の目的は何ですか?
- A: TVS 機能はダイの温度と体積を報告します。tagデバイスの電源レールはデジタル形式で FPGA ファブリックに供給されます。
Q: TVS は何チャンネル使用しますか?
- A: TVS は 4 チャンネル ADC を使用して実装されています。

導入

各 PolarFire デバイスには、温度と音量が装備されています。tage センサー (TVS)。 TVS はダイの温度と体積を報告しますtagデバイスの電源レールはデジタル形式で FPGA ファブリックに供給されます。

TVS は 4 チャネル ADC を使用して実装されており、チャネル情報は次のように与えられます。

チャンネル0—1Vボリュームtage供給
チャンネル1—1.8Vボリュームtage供給
チャンネル2—2.5Vボリュームtage供給
チャンネル 3 - ダイ温度

TVS は、ボリュームを表す 16 ビットでエンコードされた値を出力します。tage または温度と対応するチャンネル番号。温度と体積tag電子情報は標準温度と体積に変換されます。tag値。詳細については、「PolarFire FPGA および PolarFire SoC FPGA」を参照してください。

PolarFire FPGA の温度と音量tageセンサー

このデモでは、UART ベースのアプリケーション (GUI) を使用した PolarFire の TVS 機能を紹介します。デモ設計では、TVS チャネルから UART にデータを継続的に送信し、GUI に表示します。このデモデザインでは、PolarFire デバイスの TVS 機能をシミュレートする方法も示します。

デモ設計は、次のオプションのいずれかを使用してプログラムできます。

ジョブを使用する file: ジョブを使用してデバイスをプログラムするには file デザインと一緒に提供される file4. 付録を参照してください。

FlashPro Express を使用したデバイスのプログラミング。
Libero SoC の使用: Libero SoC を使用してデバイスをプログラムするには、「2. Libero デザインフロー」を参照してください。デモのデザインを変更する場合は、このオプションを使用します。

設計要件

次の表に、このデモデザインのハードウェアおよびソフトウェア要件を示します。

表 1-1.設計要件セキュリティユーザーガイド。

重要: このドキュメントに示されている Libero SmartDesign および構成のスクリーンショットは、説明のみを目的としています。 Libero デザインを開いて最新の更新を確認してください

前提条件

始める前に:

デモ設計用 fileダウンロードリンク:

www.microchip.com/en-us/application-notes/AN4682

Libero SoC をダウンロードしてインストールします ( webLibero SoC インストールリンク ModelSim、Synplify Pro、および FTDI ドライバーの最新バージョンは、Libero SoC インストールパッケージに含まれています。

デモの設計

次の図は、TVS 設計のトップレベルのブロック図を示しています。 TVS の 4 つのチャネルはすべて、ダイの温度とボリュームを監視するためにデザインで有効になっています。tagレール。ファブリックロジックは TVS チャネル出力をキャプチャし、CoreUART IP を介して UART IF に送信します。

GUI はチャネルごとに TVS 値を受信し、デコードして次のように表示します。

ダイ温度
温度チャネルの 16 ビット出力値はケルビンで表され、次の表に示すようにデコードできます。元の場合ampたとえば、温度チャネルの出力値 0x133B は 307.56 ケルビンを意味します。

表1-2。温度チャネル値のデコード

巻tage

VALUE 出力と CHANNEL 出力に存在するデータは、VALID 出力がアサートされた場合にのみ有効です。対応するチャネルイネーブル入力をディアサートすることによってチャネルがディスエーブルされると、たとえ VALID 出力がアサートされても、出力に存在するチャネルデータは無効になります。巻tagチャネルの 16 ビット出力値はミリボルト (mV) で表され、次の表に示すようにデコードできます。元の場合ampル、巻tage チャネルの出力値 0x385E は 1803.75 mV を意味します。

設計の実装

次の図は、TVS デモデザインの Libero SoC ソフトウェアデザイン実装を示しています。

最上位の設計には次のコンポーネントが含まれます。

TVS_IP_0 マクロ
コア_UART_0
TVS_to_UART_0 ロジック
クロックジェネレーション0
INIT_MONITOR_0 および PF_RESET_0

TVS_IP_0 マクロ

次の図は、TVS インターフェイスコンフィギュレータを示しています。

GUI は、ケルビン値を変換してダイ温度を摂氏で表示します。摂氏値 = ケルビン値 – 273.15

TVS_to_UART_0

TVS から UART へのロジックが温度と電圧をキャプチャしますtagTVS マクロから値を取得し、そのデータを Core_UART_0 に送信します。

クロックジェネレーション0

CCC は 100 MHz クロックを生成するように構成されています。

シミュレーションの流れ

TVS シミュレーションモデルは、.mem で指定された読み取り命令に基づいて TVS マクロ出力を更新します。 file または.txt file。 file TVS 出力を切り替えるには、名前をシミュレーションモデルに渡す必要があります。 .mem を保存するために使用されるパラメータ file 名前は「TVS_MEM」と呼ばれますFILE”。次の vsim コマンドを追加して、 file 名前

.mem file シミュレーション時間と、それに続くその時点の 16 つの ADC チャネルのデジタル値 (0 ビット) が含まれます。チャネルが使用されていない場合でも、チャネルには値が必要です。値は 0 にすることができます。シミュレーションはすべてのチャネル出力が XNUMX である状態で開始されます。パターンは .mem で数回繰り返すことができます。 file チャネル出力のいくつかの値を反映します。メモリの内容 file は 256 行に制限されます。

設計のシミュレーション

Libero プロジェクトには、TVS ブロックをシミュレートするテストベンチが含まれています。テストベンチは、CoreUART IP を使用して 4 つの TVS チャネル値すべてをキャプチャします。 4 つのチャネルのデジタル値は .mem を通じて渡されます。 file.

シミュレーション設定

.mem を渡すには、次の手順を実行します。 file シミュレーションの場合:

Libero SoC プロジェクト設定を開きます ([プロジェクト] > [プロジェクト設定])。
[シミュレーション] オプションで Vsim コマンドを選択します。入力

-gTVS_MEMFILE「追加オプション」フィールドに「tvs_values.mem」と入力し、「保存」をクリックします。としてampファイル tvs_values.mem file シミュレーションフォルダ内に用意されています。 .mem file Libero プロジェクトのシミュレーションフォルダーで利用できる必要があります。 tvs_values.mem file さまざまな時点で TVS ブロックの 16 ビットデジタル出力をキャプチャします。

設計をシミュレーションするには、次の手順を実行します。

[デザインフロー] タブで、[合成前デザインの検証] の下の [シミュレーション] を右クリックし、[対話的に開く] を選択します。

図1-5。設計フロー - シミュレーション

次の図に示すように、シミュレーションが完了すると、Wave ウィンドウが表示されます。 4 つのチャネルがすべて有効になっているため、TVS 回路は、特定の時点での 4 つのチャネルの値を VALUE 出力に、CHANNEL 出力のチャネル番号とともに出力します。 VALUE および CHANNEL 出力に存在するデータは、VALID 出力がアサートされた場合にのみ有効です。シミュレーション結果から次のことがわかります。

チャネルの変換が有効になった後、TVS ブロックが変換を完了するまでに 390 マイクロ秒かかります。
各チャネルの変換遅延は 410 マイクロ秒です。
変換速度は 1920 マイクロ秒に等しく、TVS コンフィギュレーターで設定された変換速度と同じです。
TVS ブロックは、tvs_values.mem に指定された値に基づいて出力値を生成します。 file.

次の図は、ModelSim Pro ME Wave ウィンドウの UI を示しています。

ModelSim Pro ME と Libero プロジェクトを閉じます。

リベロのデザインフロー

この章では、デモデザインの Libero デザインフローについて説明します。 Libero の設計フローには次の手順が含まれます。

合成する
場所とルート
タイミングの検証
ビットストリームを生成する
プログラムアクションの実行

次の図は、「デザインフロー」タブのこれらのオプションを示しています。

合成する

デザインを合成するには、次の手順を実行します。

「デザインフロー」ウィンドウで、「合成」をダブルクリックします。図 2-1 に示すように、合成が成功すると緑色のチェックマークが表示されます。
右クリックして「合成」を選択します View に報告する view 合成レポートとログ file「レポート」タブ。

場所とルート

「デザインフロー」ウィンドウで、「配置配線」をダブルクリックします。
図 2-1 に示すように、配置配線が成功すると、緑色のチェックマークが表示されます。
配置配線を右クリックして選択します View に報告する view 場所とルートのレポートとログ file「レポート」タブ。

タイミングの検証

タイミングを確認するには、次の手順を実行します。

[デザインフロー] ウィンドウで、[タイミングの検証] をダブルクリックします。デザインがタイミング要件を正常に満たしている場合は、図 2-1 に示すように緑色のチェックマークが表示されます。
右クリックして「タイミングの検証」を選択します。 View に報告する view タイミング検証レポートとログ file「レポート」タブ。

FPGAアレイデータの生成

FPGA アレイデータを生成するには、デザインフローウィンドウから [Generate FPGA Array Data] をダブルクリックします。図 2-1 に示すように、FPGA アレイデータの生成が成功すると、緑色のチェックマークが表示されます。

ビットストリームを生成する

ビットストリームを生成するには、次の手順を実行します。

「デザインフロー」タブから「ビットストリームの生成」をダブルクリックします。
ビットストリームが正常に生成されると、図 2-1 に示すように緑色のチェックマークが表示されます。
右クリックして「ビットストリームの生成」を選択します。 View に報告する view 対応するログ file [レポート]タブで。

プログラムアクションの実行

ビットストリームを生成した後、PolarFire デバイスをプログラムする必要があります。 PolarFire デバイスをプログラムするには、次の手順を実行します。

次のジャンパ設定がボードに設定されていることを確認してください。

電源ケーブルをボード上の J9 コネクタに接続します。
USB ケーブルをホスト PC からボード上の J5 (FTDI ポート) に接続します。

SW3 スライドスイッチを使用してボードに電源を供給します。
[Libero] > [デザインフロー] タブから [Run PROGRAM Action] をダブルクリックします。
図 2-1 に示すように、デバイスが正常にプログラムされると、緑色のチェックマークが表示されます。

デモの実行

この章では、TVS デモを実行するためのグラフィックユーザーインターフェイス (GUI) のインストールと使用について説明します。 PolarFire TVS デモアプリケーションは、PolarFire デバイスと通信するためにホスト PC 上で実行されるシンプルな GUI です。

GUI をインストールするには、次の手順を実行します。

mpf_an4682_v2022p1_eval_df.rar の内容を抽出します。 file。 mpf_an4682_v2022p1_eval_df\GUI\TVS_Monitor_GUI_Installer フォルダーから、setup.exe をダブルクリックします。 file.
インストールウィザードに表示される指示に従います。インストールが成功すると、TVS_Monitor_GUI がホスト PC デスクトップの [スタート] メニューに表示されます。

TVS デモを実行するには、次の手順を実行します。

「スタート」メニューから「TVS_Monitor_GUI」をクリックしてアプリケーションを起動します。ボードが接続されており、適切なログフォルダーが選択されていることを確認してください。

「接続」をクリックします。接続が成功すると、GUI に温度と音量が表示されます。tag値。ログ file 時間 st で作成されますamp の file ログフォルダーの場所にある名前。デフォルトでは、ログフォルダーは「サポート」を指します。Fileインストールディレクトリ内の s フォルダー。ユーザーは、ボードに接続する前にログフォルダーの場所を変更できます。重要: ログフォルダーがシステムで制限された場所ではないことを確認してください。この場合、ユーザーは管理者権限で GUI を起動する必要があります (右クリックして管理者として実行)。
各チャネルのロギングの上限、下限、最小変動は setup.ini で設定可能です。 file。チャンネル値はログに記録されます file 変動が setup.ini で指定された「min var」値を超えた場合 file。以下の図は標準温度と体積を示しています。tagチャンネル 0 (1.05 V) の値。プロットはチャンネル 0 の値に対応します。同様に、他のチャンネルを選択し、 view 対応する値とプロット。

重要： GUI は、「遅延 (ミリ秒)」フィールドに入力された遅延で TVS チャネル値を更新します。

付録 1: FlashPro Express を使用したデバイスのプログラミング

この章では、.job プログラミングを使用して PolarFire デバイスをプログラムする方法について説明します。 file FlashPro Expressを使用します。仕事 file 以下のデザインでご利用いただけます fileフォルダーの場所: mpf_an4682_v2022p1_eval_df\Programming_Job

デバイスをプログラムするには、次の手順を実行します。

ボード上のジャンパ設定が表 2-1 にリストされているものと同じであることを確認してください。重要: ジャンパ接続を行うときは、電源スイッチをオフにする必要があります。
電源ケーブルをボード上の J9 コネクタに接続します。

USB ケーブルをホスト PC からボード上の J5 (FTDI ポート) に接続します。
SW3 スライドスイッチを使用してボードに電源を供給します。
ホスト PC で、FlashPro Express ソフトウェアを起動します。
次の図に示すように、「新規」をクリックするか、「プロジェクト」メニューから「FlashPro Express ジョブから新規ジョブ・プロジェクト」を選択して新規ジョブ・プロジェクトを作成します。
[FlashProExpressジョブからの新規ジョブプロジェクト]ダイアログボックスに次のように入力します。
- プログラミングの仕事 file: [参照] をクリックし、.job が保存されている場所に移動します。 file が見つかり、 file。デフォルトの場所は次のとおりです。 \mpf_an4682_v2022p1_eval_df\プログラミング_ジョブ。
- FlashPro Expressジョブプロジェクトの場所：[参照]をクリックして、プロジェクトを保存する場所に移動します。
[OK] をクリックします。必要なプログラミング file が選択され、デバイスにプログラムする準備ができています。

次の図に示すように、FlashPro Express ウィンドウが表示されます。「プログラマ」フィールドにプログラマ番号が表示されていることを確認してください。そうでない場合は、ボードの接続を確認し、「Refresh/Rescan Programmers」をクリックします。
「実行」をクリックしてデバイスをプログラムします。デバイスが正常にプログラムされると、次の図に示すように、RUN PASSED ステータスが表示されます。 TVS デモを実行するには、「3. デモの実行」を参照してください。
FlashPro Express を閉じるか、「プロジェクト」タブで「プロジェクト」タブの「終了」をクリックします。

付録 2: TCL スクリプトの実行

TCL スクリプトはデザインで提供されます。 fileTCL_Scripts ディレクトリの下の s フォルダ。必要に応じて、設計の実装からジョブまでの設計フローを再現できます。 file 世代。

TCL を実行するには、次の手順を実行します。

Libero ソフトウェアを起動します。
[プロジェクト] > [スクリプトの実行…] を選択します。
[Browse] をクリックして、ダウンロードした TCL_Scripts ディレクトリから script.tcl を選択します。
[実行]をクリックします。

TCL スクリプトの実行が成功すると、TCL_Scripts ディレクトリ内に Libero プロジェクトが作成されます。 TCL スクリプトの詳細については、mpf_an4682_v2022p1_eval_df/TCL_Scripts/readme.txt を参照してください。 TCL コマンドの詳細については、『Tcl コマンドリファレンスガイド』を参照してください。 TCL スクリプトの実行時に発生したクエリについては、テクニカルサポートにお問い合わせください。

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中国–厦門
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中国–朱海
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インド–ニューデリー
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韓国–大邱
電話: 82-53-744-4301
韓国–ソウル
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マレーシア–クアラルンプール
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マレーシア–ペナン
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フィリピン – マニラ
電話: 63-2-634-9065
シンガポール
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台湾– Hsin Chu
電話: 886-3-577-8366
台湾–高雄
電話: 886-7-213-7830
台湾–台北
電話: 886-2-2508-8600
タイ – バンコク
電話: 66-2-694-1351
ベトナム–ホーチミン
電話: 84-28-5448-2100
オーストリア–ヴェルス
電話: 43-7242-2244-39
ファックス: 43-7242-2244-393
デンマーク – コペンハーゲン
電話: 45-4485-5910
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フィンランド–エスポー
電話: 358-9-4520-820
フランス – パリ
Tel: 33-1-69-53-63-20
Fax: 33-1-69-30-90-79
ドイツ – ガルヒング
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ドイツ–ハーン
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ドイツ – ハイルブロン
電話: 49-7131-72400
ドイツ–カールスルーエ
電話: 49-721-625370
ドイツ – ミュンヘン
Tel: 49-89-627-144-0
Fax: 49-89-627-144-44
ドイツ – ローゼンハイム
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イスラエル – ラアナナ
電話: 972-9-744-7705
イタリア–ミラノ
電話: 39-0331-742611
ファックス: 39-0331-466781
イタリア–パドヴァ
電話: 39-049-7625286
オランダ– Drunen
電話: 31-416-690399
ファックス: 31-416-690340
ノルウェー–トロンハイム
電話: 47-72884388
ポーランド – ワルシャワ
電話: 48-22-3325737
ルーマニア – ブカレスト
Tel: 40-21-407-87-50
スペイン–マドリード
Tel: 34-91-708-08-90
Fax: 34-91-708-08-91
スウェーデン–ヨーテボリ
Tel: 46-31-704-60-40
スウェーデン – ストックホルム
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MICROCHIP AN4682 Polar Fire FPGA の温度と容量tageセンサー [pdf] 取扱説明書
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MICROCHIP AN4682 Polar Fire FPGA の温度と容量tageセンサー

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