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。

組み込みのFPGAとは?仕組み、意味、特徴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

組み込みのFPGAとは?仕組み、意味、特徴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)/Stndard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。

32/64bitの高性能プロセッサに最適化
割り込み応答性を高め、32/64bitの高性能プロセッサ向けに最適化されたμITRON4.0仕様のカーネル。
豊富なプロセッサ・サポート
業界随一のプロセッササポート実績があり、技術サポートも充実しています。CPUの選択肢を広げ、機会費用を抑える事ができます。業界随一のCPUサポート実績があり、技術サポートも充実しています。ご使用予定のデバイスで直ぐに開発着手が可能で、ご質問に対して24時間以内の1次回答を徹底しています。
マルチコア対応
組込み機器向けに最適なAMP型カーネル。マルチコアによって、リアルタイム性能を強化します。
豊富なデバイスドライバを用意
I2C, SPI, GPIO, SDなどのデバイスドライバをオプションで用意。(UART, Timer, INTCはμC3に、EthernetドライバはμNet3に付属しています。)

詳しい資料をご希望の方は、下記より製品ガイドをダウンロードしてください。

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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。

リアルタイム処理に最適なAMP型カーネル
自由にタスクや資源を各CPUに割り当てることで、システムの負荷分散が容易に実現できます。
  
μITRON APIによるCPU間通信機能
タスク間通信などの機能をCPU間通信でも実現ができ、シングルコアと同様にプログラミングができます。
  
一括リンクによるコード効率の向上
コア別のプログラムを一括リンクすることで、より効率の良いプラグラミングができます。
  
多彩なミドルウェアや豊富なデバイスドライバを用意
μC3/Standard対応のミドルウェアやデバイスドライバを利用できます。

詳しい資料をご希望の方は、下記より製品ガイドをダウンロードしてください。

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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。

異なったタイプのマルチコアCPUに対応
ホモジニアス(同一プロセッサ・コアによる構成)ヘテロジニアス(異なるプロセッサ・コアによる構成)の両方に対応しています。
メーカー提供のLinuxディストリビューションに対応
CPUベンダーが標準でサポートするLinuxに対応し、アプリケーションの開発が迅速にできます。
OS間通信をサポート
メッセージ形式のAPI(RPMsg)を使って、OS間の通信を容易に実現できます。
OpenAMP仕様を採用
Multicore Associationによって標準化されたOpenAMPの仕様に対応しています。
RTOSによる高速ブート
μC3を先に起動することで高速起動ができます。

詳しい資料をご希望の方は、下記より製品ガイドをダウンロードしてください。

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μC3のライセンスの種類・詳細

ライセンスの種類

ライセンスの種類は3つあります。

  • 研究開発用プロジェクトライセンス
  • 開発量産用プロジェクトライセンス
  • プラットフォームライセンス

研究開発用プロジェクトライセンス

研究開発用プロジェクトライセンスは、研究開発のみ可能なライセンスです。ライセンス購入時の段階で、製品化まで見えていない場合や、フィジビリティスタディの場合にお勧めです。

研究開発用プロジェクトライセンスのライセンス費用は、このあとご紹介する開発量産用プロジェクトライセンスの60%の価格です。

有償の保守契約に加入中の場合、開発量産用プロジェクトライセンスのライセンス費用の40%オフの価格でアップグレードが可能です。

開発量産用プロジェクトライセンス

開発量産用プロジェクトライセンスは、研究開発から量産販売までが可能な標準的なライセンスとなります。開発量産用プロジェクトライセンスの対象製品の範囲には、1種類の製品型番だけでなく、その製品ファミリ(派生機種)が含まれます。

有償の保守契約に加入中の場合、プラットフォームライセンスのライセンス費用との差額でアップグレードが可能です。

プラットフォームライセンス

プラットフォームライセンスは、プロジェクトライセンスの対象範囲を広げたライセンスです。プラットフォームライセンスの対象製品は、1種類の製品ファミリだけでなく、複数の製品ファミリが範囲となります。サイトライセンスではございません。

※弊社のライセンスはプロジェクトライセンスの形式を採っております。ご購入時に該当プロジェクトの名称をご登録頂く必要があり、その際、「計測機器」などの抽象的な名称ではなく、具体的な名称を頂戴しております。

お客様のご要望をお聞きした上で適切な範囲を設定させて頂きますので、先ずは、担当営業にご相談下さい。

ポイント
  • 研究開発用プロジェクトライセンス:製品化まで見えていない場合や、フィジビリティスタディの場合にお勧めなライセンス
  • 開発量産用プロジェクトライセンス:研究開発から量産販売までが可能な標準的なライセンス
  • プラットフォームライセンス   :1種類の製品ファミリだけでなく、複数の製品ファミリを範囲とするライセンス

ライセンスの詳細

  • ライセンス費用の金額・計算方法:ライセンス購入時の固定の一括払いのみでご使用いただけます
  • 開発人数制限 :無(ただし同プロジェクト内)
  • 提供形態 :ソースコード
  • 使用範囲 :定義されたプロジェクト内
  • 使用CPU :型番固定ではなくCPUシリーズ(例:STM32F4シリーズ)
  • μC3/ConfiguratorはCPUシリーズ毎に用意されています

ライセンスの価格などの詳細については、下記より製品ガイドをダウンロードしてご覧ください。

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保守について

製品定価には契約日の翌月1日から6ヶ月分の無償保守が含まれています。その後、有償で保守を継続することが可能です。

また、年間保守費用は製品定価の40%になります。

無償保守期間終了後、継続して有償保守サービスにご加入いただいた場合は、製品定価の20%になります。(ただし、初年度分の保守とライセンスをセットで購入された場合は、初年度分に限り製品定価の15%になります。)

*研究開発用プロジェクトライセンスの保守費用は開発量産用プロジェクトライセンスの定価の20%になります。

保守サービスには以下が含まれています。

  • メールによる技術サポート(1営業日以内に1次回答)
  • 製品の無償バージョンアップ

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