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解説

　※ 本コンテンツは，2015年1月24日発売の『FPGAマガジン No.8』をPDFファイルとしたものです

　FPGAはロジック信号で動作するディジタル回路の塊です．しかし現実の世界はアナログです．何らかのセンサからの情報をディジタル回路で処理するには，アナログ信号をディジタル情報に変えるA-D変換が必要になります．また信号処理した結果をアナログ信号に戻すには逆のD-A変換が必要です．
　本特集では，高速・高精度なA-D変換ボードの設計事例をもとに，アナログ・フロントエンドの設計技法から，LVDS接続の高速A-DコンバータICとFPGAの接続方法などについて詳しく解説します．
　高速・高精度なA-D変換が必要であればA-DコンバータICを外付けする必要があります．しかし，それほど変換スピードや精度を要求されない一般的用途では，A-Dコンバータを内蔵したFPGAが登場しているので，そちらを採用するのはいかがでしょうか．
　Altera社から出荷が開始されたばかりのMAX 10は，同社FPGAで初めてA-Dコンバータが内蔵されました．本特集ではこの最新鋭デバイスMAX 10のA-Dコンバータの使い方について解説します．
　Xilinx社では以前からA-Dコンバータを内蔵したデバイスがリリースされていました．現在主力の7シリーズではすべてのFPGAファミリでA-Dコンバータが内蔵されています．さらにARMコアを内蔵したZynqにも内蔵されています．本特集ではZynq内蔵のA-Dコンバータを，Linux上から制御する事例について紹介します．
　最後は，FPGAに抵抗とコンデンサを付ける程度で，簡易的にD-Aコンバータを構成する事例について解説します．ラダー抵抗によるアナログRGB出力回路や，PWMによるオーディオ出力回路などを取り上げています．

目次

●特集　『アナログ・ミックス！FPGA×A-D/D-A変換』

【FPGAでもアナログを扱いたい!】
サンプリング周波数が数十MHzになったらマイコンでは追いつかない！
プロローグ　高速A-D/D-A変換処理はFPGAを使う

【FPGAはパイプライン処理が得意！】
FPGAを用いた高速A-D変換におけるリアルタイム処理の実現
第1章　高速A-DコンバータにおけるFPGA処理のメリット

【A-Dコンバータの性能だけではない！】
アナログ入力段のOPアンプの使い方，リファレンス電圧の与え方，電源配線，etc.…
第2章　高精度A-D変換に必須のアナログ・フロントエンド設計技法

【素粒子検出にも使われる高精度！】
転送レート数百Mビット/秒のデータをいかにFPGAに取り込むか
第3章　高速A-DコンバータとFPGAのLVDS接続法

【Altera製デバイスにもADCが内蔵！】
12ビット/1MspsのA-Dコンバータの概要からNios IIによる制御プログラムの作成まで
第4章　Altera社最新デバイスMAX 10の内蔵A-Dコンバータの使い方

【ARMコア搭載FPGAにもADCが内蔵！】
安価な評価ボードZYBOを使ってLinux上からA-D変換入力を試す
第5章　Xilinx社製FPGA Zynq内蔵A-Dコンバータの使い方

【OPアンプも自在に組み込める】
ハードウェアとソフトウェアの組み合わせでマクロな機能まで実現
Appendix 1　PSoCマイコンのプログラマブルなアナログ機能

【A-DとD-Aコンバータを内蔵したFPGA】
Microsemi社のアナログ入出力に強いFPGA
Appendix 2　FusionとSmartFusionファミリの紹介

【抵抗コンデンサを追加するだけ！】
アナログRGB出力回路やオーディオ出力回路に最適な
第6章　FPGAに実装できる各種D-Aコンバータ回路


最新技術

【スタータ・キットZedBoardで試せる】
LinuxやAndroidも動く全部入り最新FPGAの研究 ～Zynq編～
割り込みレジスタを実装しCPUコアに直接割り込みを入力する方法

【低速だけどFPGA直結！】
OpenCoresで公開されているUSB IPコアを利用してFPGAボードに手軽にシリアル・ターミナルを実現
USBコミュニケーション・デバイス・クラス対応のUSBターゲット機器の製作


基礎解説

【ucfファイルの書き方を伝授！】
定番&最新FPGAの研究　～Xilinx編～
ピン配置や動作クロック周波数などの制約(Constraint)の指定方法

【IPコアの活用技法を体験】
無償で使えてよりどりみどり！オープン・ソースIPコアの研究
OpenCoresで公開されているCPUコアいろいろ

【ソフトウェアとハードウェアの協調デバッグ！】
FPGA内蔵ロジック・アナライザ機能の基礎と応用
Nios IIと自作周辺回路のハード&ソフト混在デバッグ

【IC 1個でもここまでやれる】
カメレオンIC PSoCの研究
PSoC 4 Prototyping Kitを使ってみる　～PSoCブートローダの仕組みを理解する～

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