【Intel】Cyclone V SoC FPGAとは？仕様・機能・評価ボード・開発環境・対応OSを紹介

Cyclone V SoC FPGAは、インテル製のSoC FPGAです。Cyclone V SoC FPGAは、Cortex-A9ベースのHPSとFPGAを搭載しています。FPGAとSoCの結合を手軽にし、高機能なSoCとして動作します。

インテルのFPGAポートフォリオ

インテルは、FPGAの幅広い製品ポートフォリオを提供しています。

FPGA

FPGAとは、「現場で書き換え可能な論理回路の多数配列」を意味する「Field Programmable Gate Array」の略で、チップの種類の一つ。名前の通りFPGAは、ユーザーが現場(Field)でプログラムを書き換えられる。数万～100万ゲート規模の論理回路がプログラム可能なため、自由度が高いのが特徴。

FPGAとは？仕組みやASICとの比較ををわかりやすく解説

  • Agilex FPGA：演算負荷が高いアプリケーション向け
  • Stratix シリーズ：高集積、高パフォーマンス
  • Arria シリーズ：ミッドレンジ・アプリケーション向け
  • Cyclone シリーズ：低消費電力、 低コストデザイン
  • MAX シリーズ：低コストで小型

Cyclone V SoC FPGAは、低消費電力な「Cyclone シリーズ」に属します。

Cyclone V SoC FPGAの製品ライン

Cyclone V SoC FPGAの製品ラインは、以下の通りです。

  • Cyclone V SE SoC FPGA
  • Cyclone V SX SoC FPGA
  • Cyclone V ST SoC FPGA

Cyclone V SoC FPGAの仕様

Cyclone V SoC FPGAの仕様は、以下の通りです。

Cyclone V SE SoC FPGA Cyclone V SX SoC FPGA Cyclone V ST SoC FPGA
Processor cores (ARM Cortex-A9) Single or dual Dual Dual
Maximum CPU clock frequency (MHz) 925 925 925
Global clock networks 16 16 16
PLLs2
(FPGA)		 5～6 5～6 5～6
PLLs (HPS) 3 3 3

出典：Cyclone V SoC Features

Cyclone V SoC FPGAとは

Cyclone® V SoC は、 業界で最も低いシステムコストと消費電力に加え、 量産アプリケーションの差別化に最適なレベルの性能を提供します。 前世代の FPGA に比べて最大 40 % のトータル消費電力削減を実現しており、ロジックの効率的な集積化能力、内蔵トランシーバー ・オプションのほか、可変精度 DSPブロックによって最大 150 GMACS および 100 GFLOPS のデジタル信号処理（DSP）性能を提供します。Cyclone® V SoC デバイスは、性能要件に応じてシングルコアまたはデュアルコアの Cortex*-A9 プロセッサーを選択できます。

出典：ユーザーによるカスタマイズが可能なインテル® SoC FPGA

Cyclone V SoC FPGAは、インテル製のSoC FPGAです。

SoC FPGAとは

SoCとFPGAをワンチップに統合した製品。CPUやペリフェラル(周辺機器)などで構成されるSoCと、プログラム可能なFPGAを統合している。

SoCやFPGAについては、以下の記事をご覧ください。

半導体のSoC(システムオンチップ)、システムLSIとは？定義・意味・特徴をわかりやすく解説

FPGAとは？仕組みやASICとの比較ををわかりやすく解説

Cyclone V SoC FPGAは、ArmベースのHPS(ハード・プロセッサ・システム)およびFPGAの2つの異なる部分を搭載しています。

HPS(ハード・プロセッサ・システム)

ARM Cortex-A9とペリフェラルが一体となったハード・マクロ

Cyclone V SoC FPGAのHPSには、シングルコアまたはデュアルコアのなARM Cortex-A9コアプロセッサや、SDRAMコントローラサブシステム、オンチップメモリなどが含まれています。

FPGA部分には、FPGAファブリックや制御ブロックなどが含まれています。

これにより、FPGAとSoCの結合が手軽になるため、Cyclone V SoC FPGAは高機能なSoCとして動作します。

ポイント
  • HPS  ：シングルコアまたはデュアルコアのなARM Cortex-A9コアプロセッサや、SDRAMコントローラサブシステム、オンチップメモリなど
  • FPGA：FPGAファブリックや制御ブロック

Cyclone V SoC FPGAの入手方法

Cyclone V SoC FPGAのマイコンは、以下のインテルの販売代理店やオンラインショップで購入できます。

Cyclone V SoC FPGAの開発環境

Cyclone V SoC FPGAに対応した代表的な開発環境は、以下のとおりです。

  • インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェア
  • インテル® SoC FPGA エンベデッド開発スイート

Cyclone V SoC FPGAの評価ボード

Cyclone V SoC FPGAの評価ボードは、以下の通りです。

ボード 搭載マイコン 特徴 対象 データシート
Cyclone® V SoC 開発キット Cyclone V SX SoC プロセッサーおよびFPGAの試作・消費電力測定や、産業用ネットワーキング・プロトコル、画像・ビデオ処理アプリケーションのアクセラレーションなど 様々な機能を素早く評価したい方 Cyclone® V SoC 開発キットのデータシート
SA-Cy500S Cyclone V SE SoC Gigabit Ethernet、USBなどの通信機能やCMOSカメラ入力、LCD出力インタフェースを搭載 通信機器や高度な画像処理用途を開発したい方 SA-Cy500Sのデータシート
DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kit Cyclone V SE SoC 高速DDR3メモリ、アナログ-デジタル機能、イーサネットネットワーキングなどの機能を搭載 Arduinoを使用して開発したい方 DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kitのデータシート

Cyclone V SoC 開発キット

Cyclone V SoC 開発キットは、Cyclone V SX SoCを搭載しています。

Cyclone V SoC 開発キットは、プロセッサーおよびFPGAの試作・消費電力測定や、産業用ネットワーキング・プロトコル、画像・ビデオ処理アプリケーションのアクセラレーションなど、様々な機能をサポートしています。

これらの特徴からCyclone V SoC 開発キットは、「Cyclone V SoC FPGAの様々な機能を素早く評価したい」という方に最適の評価ボードです。

Cyclone V SoC 開発キットの価格や購入場所

SA-Cy500S

SA-Cy500Sは、アルファプロジェクト社製の評価ボードです。SA-Cy500Sは、Cyclone V SE SoCを搭載しています。

SA-Cy500Sは、Gigabit Ethernet、USBなどの通信機能やCMOSカメラ入力、LCD出力インタフェースを搭載しています。

これらの特徴からSA-Cy500Sは、「通信機器や高度な画像処理用途を開発したい」という方に最適の評価ボードです。

SA-Cy500Sの価格や購入場所

DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kit

DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kitは、テラシック社製の評価ボードです。DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kitは、Cyclone V SE SoCを搭載しています。

DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kitは、高速DDR3メモリ、アナログ-デジタル機能、イーサネットネットワーキングなどの機能を搭載しています。

Arduino拡張ヘッダーが搭載されているため、「Arduinoを使用して開発したい」という方に最適の評価ボードです。

Arduino(読み方：アルデュイーノ)

Arduinoは、電子工作用プラットフォーム。初心者にも扱いやすいのが特徴。

DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kitの価格や購入場所

Cyclone V SoC FPGAの対応OS

Cyclone V SoC FPGAに対応している主なOSは、以下の通りです。

  • AUTOSAR MCAL
  • DEOS
  • eCosPro
  • eT-Kernel
  • FreeRTOS
  • INTEGRITY RTOS
  • Nucleus
  • OSE
  • PikeOS
  • QNX Neutrino RTOS
  • RTEMS on github
  • RTXC
  • ThreadX
  • µC/OS-II
  • µC/OS-III
  • VxWorks
  • Wind River Linux
  • μC3(マイクロ・シー・キューブ)/Standard(弊社製品)
  • μC3(マイクロ・シー・キューブ)+M/Standard(弊社製品)
  • μC3(マイクロ・シー・キューブ)+Linux(弊社製品)

弊社製品「μC3(マイクロ・シー・キューブ)」のご紹介

高性能リアルタイム処理向けRTOS「μC3（マイクロ・シー・キューブ）/Standard」

μC3(マイクロ・シー・キューブ)/Standardは、μITRON4.0のスタンダードプロファイルをベースに、32/64ビットプロセッサが搭載された組込みシステム向けのRTOSです。

μC3/Standardは、高性能プロセッサがより高度なリアルタイム制御に耐えられるよう、割込み禁止時間を極力なくし、割込み応答性を最重要課題として設計したRTOSです。

ARM Cortex-Aシリーズ、ARM Cortex-Rシリーズだけでなく、高性能な ARM Cortex-MやRenesas RXシリーズにも対応しています。

マルチコアAMP拡張版RTOS「μC3（マイクロ・シー・キューブ）/Standard+M」

μC3/Standard+Mは、μC3/StandardにAMP型のマルチコア拡張を追加したマルチコアプロセッサ向けのリアルタイムOSです。

μITRON4.0のスタンダード・プロファイルをベースに、AMP型の特徴を活かしたコア毎の処理・リソースの割り当て、コア間連携のためのAPIを追加しています。

ARM Cortex-Aシリーズを中心にマルチコアのMPUをサポートしています。

LinuxとRTOSの共存ソリューション「μC3（マイクロ・シー・キューブ）+Linux」

μC3+LinuxはマルチコアCPUにLinuxとRTOSを共存させ、OS間の通信を可能にするソリューションです。

種類の異なった2つのOSを共存させることで、RTOSのリアルタイム性能とLinuxが持つ豊富なソフトウェア資産を有効に活用することができます。

Cyclone V SoC FPGAとμC3/Standardの導入事例

  • 金銭関連機器メーカー製　紙幣識別機

Cyclone V SoC FPGAとμC3/Standard+Mの導入事例

  • 通信機器メーカー製　ビジネスホンシステム
  • ファクトリー・オートメーション総合メーカー製　高精度変位計
  • 情報処理システム関連機器、防衛用電子機器メーカー製　溶接機制御用の組込みCPUボード
  • 金銭関連機器メーカー製　紙幣識別機

Cyclone V SoC FPGAとμC3+Linuxの導入事例

  • 総合重工業メーカー製　高信頼性型IoTデバイス