| 教材ID |
77 |
| 教材作成者名 |
原井 正知 |
| 教材作成日 |
1996-10-08 |
| 改訂情報 |
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| ジャンル名 |
高度教材 |
| 分野名 |
電気・電子系 |
| 業種名 |
電気・電子部品製造業 |
| 職務名 |
電子回路設計 |
| 職務構成名 |
ディジタル回路設計 |
| 区分名 |
教材 |
| 職業名 |
電気技術者 |
イ．使用機材・資材一覧
- 「テキスト、サンプルＦＤ、ＯＨＰ（ＰＬＤⅠ～Ⅲ用）
- ディジタル・サーキット・トレーナ、ISPトレーニング・ボード、LCAトレーニング・ボード
- ロジック・アナライザ又はディジタル・オシロスコープ
ロ．訓練事前準備項目
- テキスト印刷、ＯＨＰ準備
- サンプルＦＤの作成
- ソフトウェアの動作テスト
- ＰＬＤライタの動作テスト
ハ．訓練項目と訓練経過時間
- 【ＰＬＤⅠ】
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(1)ディジタル回路設計の概要
・ディジタル回路のASIC化について説明する。
・ディジタル回路設計支援ソフトウェアについて説明する。
(OHPを用いて代表的な物とメーカ名を提示)
・ディジタル回路の記述法と設計法について説明する。
(従来の回路図による記述と言語による記述の比較)
・ASIC用ロジックデバイスについて説明する。
(プログラマブルロジックデバイスと書込みファイルの対応関係)
・論理代数と論理回路について説明する。
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1.0Ｈ
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(2)ＰＬＤ回路設計の手順
・OHPを用いてPLD開発の作業手順を説明する。
その後、簡単な例題(例題１)を用いて練習する。
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0.5Ｈ
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(3)ＰＬＤによる組合せ回路設計
(例1)基本論理回路
・基本論理回路をPLDに実現する。PLDの構造をOHPで示し、信号をピンに割り付ける時の制約条件を示す。
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1.0Ｈ
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(演習1)JEDECファイルの構造
・PLD書込みファイル(JEDECファイル)を用いてPLDの構造について考察する。
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1.0Ｈ
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(例2)2to4デコータ
・アクティブロー回路の設計と真理値表内でのドントケアー値の使用法について習得する。
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1.0Ｈ
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(演習2)3to8デコータ
・2to4から3to8への拡張法を考察する。
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1.0Ｈ
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(例3)2to1データセレクタ
・論理式による回路の実現法とレンジ記述によるビット数増減法を習得する。
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1.0Ｈ
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(演習3)8to1データセレクタ
・真理値表を論理式を混在させた記述法を習得する。
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1.0Ｈ
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(例4)ハーフ・アダー
・2進数による1ビットの加算回路を作成する。
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1.0Ｈ
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(例5)フル・アダー
・桁上げを含んだ1ビットの加算回路を作成する。
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1.0Ｈ
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(演習4)4ビットバスの加算回路
・ハーフ・アダーとフル・アダーを用いてNビットに拡張できることを考 察する。
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1.0Ｈ
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(演習5)補数による加減算回路
・2の補数を用いると加減算を1つの回路で行うことができることを考察する
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1.5Ｈ
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(例6)1ビット・コンパレータ
・2進数による1ビットの比較回路を作成する。
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1.0Ｈ
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(例7)4ビット・コンパレータ
・1ビット・コンパレレータをNビットに拡張する方法を習得する。
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1.0Ｈ
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(演習6)ローカル信号による回路合成の影響
・PLD内部で使用するローカル信号によって合成する回路が異なることを考察する。
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1.0Ｈ
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(例8)プライオリティ10進BCDエンコータ
・ドントケアー値を用いた記述から合成される回路を推測する。
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1.5Ｈ
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(例9)ワンインクリメンタと出力信号制御
・出力信号の制御を行う記述を習得する。
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1.5Ｈ
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- 【ＰＬＤⅡ】
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(1)順序回路の構造と動作について
・フリップ・フロップの動作について説明する。
・状態遷移図による動作記述について説明する。
・順序回路の応用であるステートマシンについて説明する。
・ISPデバイスについて説明する。
・ISPトレーニング・ボードについて説明する。
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1.5Ｈ
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(2)ＰＬＤによる順序回路設計
(例1)2ビットカウンタ
・2ビットのバイナリカウンタを実現する記述とF・Fのリセットを制御する記述を習得する。ISPトレーニング・ボードに回路を書き込み、カウンタ回路の動作を確認する。
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1.5Ｈ
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(例2)入力条件付き2ビットカウンタ
・入力信号により状態の遷移先を制御する記述を習得する。
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1.0Ｈ
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(例3)4ビットバイナリUP/DOWNカウンタ
・カウンタの回転方向を制御する記述を習得する。
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1.0Ｈ
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(例4)2ビットグレイコードカウンタ
・各状態の状態値にグレイコードを用いる記述を習得する。
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1.0Ｈ
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(例5)４ビットグレイコードカウンタ
・グレイコード・カウンタに入力パルスの待ち動作を付加する。
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1.0Ｈ
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(例6)4ビットジョンソン・カウンタ
・状態値が1ビットのみ変化するジョンソン・カウンタを作成する。
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1.0Ｈ
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(例7)ワンホット・カウンタ
・各状態の状態値にワンホット・コードを用いる記述を習得する。
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1.0Ｈ
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(例8)4ビットローダブル・カウンタ
・カウンタ値を入力信号からロードできるローダブル・カウンタを作成し、動作を確認する。
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1.0Ｈ
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(例9)8ビットシフトレジスタ
・パラレル／シリアル変換に用いられるシフトレジスタを作成する。
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1.0Ｈ
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(例10)6ビットローダブル・シフトレジスタ
・レジスタ値を入力信号からロードできるローダブル・シフトレジスタを作成し、動作を確認する。
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1.0Ｈ
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(例11)パルスエッジ検出回路
・入力信号の立上りと立下りを検出する回路を作成し、動作を確認する。
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1.0Ｈ
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(例12)ステッピングモータ制御回路
・ステッピング・モータの砺磁信号を発生する回路を作成する。
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1.0Ｈ
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(考察)順序回路における遷移条件の数
・状態値を定めるビット数により遷移先の数が決定されることについて考察する。
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1.0Ｈ
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(演習2)4ビットカウンタの従属接続
・4ビットカウンタを2個従属接続する記述法を習得する。
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1.0Ｈ
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(演習3)押しボタン信号機の制御回路
・押しボタン信号機の制御回路を複数のＰＬＤで実現する。
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1.0Ｈ
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(演習4)電子さいころ
・ステートマシンを利用して電子さいころを作成する。
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1.0Ｈ
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- 【ＰＬＤⅢ】
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(1)大規模ディジタル回路の設計
・大規模ディジタル回路設計に必要な機能別モジュール分割と階層 化設計について説明する。
・回路図入力ソフトウェアによる階層記述法を説明する。
・言語記述からネットリストを生成する論理合成ソフトウェアについて説明する。
・ディジタル回路の検証に必要な論理回路シミュレータについて説明する。
・FPGA開発に使用される配置・配線ソフトウェアについて説明する。
・FPGAデバイス(LCA3020)の構造について説明する。
・LCAトレーニング・ボードについて説明する。
1.5Ｈ
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(2)ＬＣＡによる回路設計例
(例1)同期式Nビットカウンタ
・回路図による4ビットカウンタの接続と各カウンタモジュールの状態遷移記述を習得する。また回路データをROM化し、LCAトレーニング・ボードで動作を確認する。
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3.0Ｈ
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(例2)RS232C受信回路
・パソコンのRS232Cポートからのスタート・ビットを検出し、シリアル信号をパラレル信号に変換する回路を実現する。ｃプログラムを用いて動作を確認し、オシロスコープで波形を観測する。
(以下同様)
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3.0Ｈ
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(例3)アナログ出力回路
・例2で実現された機能とD/A変換ICを用いてシリアル信号をアナログ信号に変換する回路を実現する。
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3.0Ｈ
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(例4)RS232C送信回路
・8ビットパラレル信号をシリアル信号に変換し、パソコンに転送する回路を実現する。
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3.0Ｈ
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(例5)A/D変換器の制御回路
・例4で実現された機能とA/D変換ICを用いてアナログ信号をシリアル信号に変換し、パソコンに転送する回路を実現する。
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3.0Ｈ
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(3)論理回路シミュレーションによる検証
・論理回路シミュレーションの手順を説明する。
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0.5Ｈ
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(例1)同期式Nビットカウンタ
・Nビットカウンタをシミュレーションするためのコマンドファイルを作成し、 シミュレーションを行い実際の波形と比較する。(以下同様)
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1.0Ｈ
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ニ.指導展開法
(1)開発作業の練習
開発作業を行うために必要なソフトウェアの操作法を、簡単な例題を用いて練習する。この時の操作法は極力簡潔にし、まとめた資料を配布する。
(2)例題の解説と質疑応答テキスト従って、ＯＨＰ等で例題を解説する。また、例題についの質疑応答を行う。
(3)例題を用いた実習
ファイルとして用意した例題を用いて実習を行う。幾つかの例題は一部を空欄にし、受講生に考えてもらう。
(4)課題による実習
例題の結果を考察し、仕様の一部変更による機能拡張を発展課題として実習する。各受講生の進度によって時間調整を行う。
(5)ＰＬＤ技術Ⅰ～Ⅲは同一のソフトを用い、内容を体系化しているので=からの受講を勧めて欲しい。
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