1754174247
2025-08-02 21:42:00
以前のプロジェクトでは、Spartan 7 FPGAを含む埋め込みシステムタイルを開発しました。私が長い間やりたいと思っていたことの1つは、埋め込みシステムタイルで実行されているアプリケーションのプロトタイピングを可能にするキャリアカードを開発することです。
このキャリアカードにより、埋め込みシステムタイルを外部コントローラーから制御および刺激し、インターフェース、USBコネクタ、そしてもちろん時計と電力を備えた埋め込みシステムタイルを提供できます。
また、キャリアカードをスタンドアロンにして、テストを自動化し、複雑で挑戦的なプログラムを実行できるようにする重要な処理リソースを提供できるようにしたいと考えていました。
そのため、タイルキャリアカードにはRaspberry Pi Compute Module 5が含まれると判断しました。
決定決定あなたがそれに慣れていない場合、Raspberry Pi CM5は、Raspberry Pi 5の機能を埋め込まれた産業用途にもたらすように設計された強力なシステムオンモジュール（SOM）です。
主な機能と仕様
- プロセッサ： そのコアには、2.4GHzでクロックされたクアッドコア64ビットアームCortex-A76 Soc SocであるBroadcom BCM2712があります。これは、Raspberry Pi 5にあるのと同じ高性能プロセッサであり、計算能力の大幅な飛躍を提供します。
- メモリ： CM5は、2GB、4GB、および8GBの構成でLPDDR4X SDRAMで利用でき、2025年に16GBバリアントが予想され、要求の厳しいアプリケーションに十分なメモリを提供します。 ECC（エラー修正コード）サポートも、信頼性を高めるために含まれています。
- ストレージ： オンボードEMMCフラッシュストレージオプションには、16GB、32GB、および64GBが含まれます。 0GB EMMCの「Lite」バージョンも利用でき、SDカードまたはNVMEを介した外部ストレージソリューションが可能です。 128GB EMMCバリアントが2025年に予想されます。
- グラフィック： 800 MHz Videocore VII GPUを備えており、OpenGL ES 3.1とVulkan 1.2をサポートし、堅牢なマルチメディアとディスプレイ機能を有効にします。
- 接続性：
- ワイヤレス（オプション）： 統合された2.4 GHz/5.0 GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac wi-fiおよびBluetooth 5.0、BLE、内部PCBトレースまたは外部アンテナ用の電子スイッチを使用。
- イーサネット： IEEE 1588のオンボードギガビットイーサネットPhyは、正確な時間同期をサポートしています。
- PCIE： 1x PCIE X1 GEN 2ルートコンプレックス（5GBPS）、キャリアボードのM.2 Mキーソケットを介してNVME SSDSのような高速周辺機器に一般的に使用されています
- USB： 2つのUSB 3.0ポート（5Gbps同時動作）と1つのUSB 2.0ポート（高速）。
- ビデオインターフェイス： デュアル4KP60ディスプレイを同時に駆動できる2つのHDMI 2.0ポート。
- カメラ/ディスプレイインターフェイス： DSI（ディスプレイ）またはCSI-2（カメラ）のいずれかで構成可能な2つの4レーンMIPIポート。
- 汎用I/O（GPIO）： UART、I2C、SPI、SDIO、DPI、I2S、PWMを含む幅広い周辺オプションを備えた1.8Vまたは3.3Vシグナル伝達をサポートする最大30の構成可能なGPIOピン。
これらはすべて、小さな55mm x 40mmフォームファクターで提供されますが、ヒートシンクなどの受動的な熱管理が必要です。
建築タイルキャリアボードは、さまざまなデバイスと機能の計画された範囲がある組み込みシステムタイルをプロトタイプするための設計です。
そのため、タイルのアーキテクチャはちょうど適切でなければなりません。したがって、アーキテクチャは提供します
- タイルJTAGピンへの直接JTAGアクセス
- USB jtagアクセスUSB c
- FPGAタイルIOリングにマッピングされたFTDI 4232HへのUSB Cアクセス、
- Skyは、FPGAタイルIOリングの専用クロック入力に接続されているクロックジェネレーターです。これは、外部プログラマーまたはCM5を使用して構成可能です
- 外部周辺機器とのインターフェースのためにFPGAタイルIOリングに接続された2つのPMOD
- USB CはFPGAピンに直接アクセスして、FPGA USBソリューションの開発を可能にします。
- 構成とセットアップ用のRPI CM5へのUSB Cアクセス
- FPGAタイルIOリングとRPI CM5の間のGPIO接続
- イーサネット、WiFi、Bluetooth、2 MIPI CSI/DSIインターフェイス、デュアルHDMIおよびデュアルUSB AがRPI CM5によって提供されます
より興味深いアーキテクチャの決定の1つは、主にUARTまたはJTAGにFTDIデバイスを使用しています。また、BIT Banging、SPI、I2Cにも使用できます。接続している
完全なアーキテクチャは以下のように見えます
完成したボードは以下のように見えます。
Raspberry Pi Computeモジュールの構成5This was the first time I have brought up a Raspberry PI Compute Module 5, to do this we need to use the USB C. If we designed the board right the USB C is connected to the CM5 USB 2 interface, the hardware design also needs to have included a pull down signal on nRPI_Boot so we can place the CM5 in the correct mode and prevent it from booting from the as yet unprogrammed eMMC.
また、いくつかのソフトウェアアプリケーションが必要です。最初はRaspberry Pi USBブートセットアップです。これにより、マシンはUSB上のCM5を含むRPIを検出し、ドライブとして適切な形式で正しく開くことができます。親指ドライブをマシンに接続するときと同じように。 2つ目はRaspberry Pi Imagerです。
どちらも利用可能です ここ
最初にUSBブートのセットアップをインストールしましょう。
次にクリックします。
クリックしてください私は同意します。
[次へ]をクリックします。
ブートの場所を選択します。
インストールには数分かかる場合があります。
インストールすると、仕上げオプションが表示されます。
次のステップは、CM5モジュールをキャリアカードに接続し、USB Cを介して電力を供給することです。USBCを使用して通信したいため、開発マシンから駆動します。
この画像が撮影された後に私たちがしたことであるCM5にヒートシンクを置きたいと思うかもしれません
CM5を検出するためにセットアップされたRPIブートを実行し、USBアーキテクチャが機能していることを意味するため、検出されたときに安reliefのため息をつきました。
Raspberry Pi Imagerを実行し、宛先としてCM5ドライブ、RPI5をターゲットオペレーティングシステムとして選択します。
必要に応じて、設定を編集して、WiFiなどの設定を構成できます。
EMMCのすべてのデータを消去しても構いません
執筆は準備に少し時間がかかります。
最終的には書き始めます
数分後、画像がカードに書き込まれ、私たちはそれを試してもらうために読まれます。
CM5とキャリアカードを確認します次に行うべきことは、CM5インターフェイスを確認することです。電源ボードのサイクリングは、CM5がRaspbianオペレーティングシステムを起動することを意味します。
HDMIを接続すると、両方のHDMI出力からデスクトップを見ることができるはずです。また、USB Aを使用してマウスを接続し、Webカムが必要な場合にも接続できる必要があります。もちろん、MIPIカメラコネクタもあります。
開始するために、モニターをHDMI 0とUSB Bluetoothキーボードとマウスに接続しました。
これにより、以前のオフィスのWiFiパスワードの設定により、ボードは実現しました。
モニターを両方のHDMIポートに接続すると、両方にビデオが出力されましたが、実際にはほとんどのアプリケーションでのみ使用すると思います。
WiFiに接続するようにCM5を構成しましたが、イーサネットポートを接続して、有線接続が予想どおりに機能するようにしました。
もちろん、FPGAのテストアプリケーションを開発できるようにするために、リモートで接続し、テストをFPGAタイルに適用できるようにします。これを行うには、Raspberry Pi Connectを使用する必要があります。
最初のステップは、RPI-Connectパッケージをインストールすることです。
接続が稼働し、CM5にサインインしたら、開発マシンからリモートでボードにアクセスできます。
まとめこのプロジェクトは、カスタムCM5キャリアカードの設計とその最初の育成を実証しました。 FPGAを稼働させてテストアプリケーションのために実行することで、まだわずかな方法があります。しかし、これまでのところ、ボードは良さそうであり、その旅を始める準備ができていると思います。
#Raspberry #PIベースのFPGAテストシステムパート1