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今回は、FPGAの開発をPython言語を使って効率よく実現する方法について解説した記事をご紹介します。
■PythonとJupyter NotebookでFPGAベース設計の構築とプログラミングを迅速化
最近はPython言語の利用がどんどん広がっていますが、今回の【アプリケーションラボ】の解説記事は、FPGAの開発にもPython言語を使って開発効率を上げようという話です。
ザイリンクス社のZynq-7000ファミリは、ARM Cortex-A9 MPCoreをハードマクロとして集積したFPGAで、マイコンとFPGAの中間のようなデバイスです。マイコンでプログラムを開発しながら、処理を高速化したい部分をFPGAに置き換えるというような使い方ができます。ザイリンクス社では、Zynq用にPythonで一括してプログラミングが可能なPYNQ(Python Productivity for Zynq)という開発環境を用意しています。
PYNQでは、オーバレイと呼ばれるライブラリ内にプログラマブルロジックの回路デザイン(ビットストリーム)がカプセル化されていて、Pythonからビットストリームを呼べる仕組みが用意されています。ザイリンクス社の開発ツールVivado HLSで生成したビットストリームなどを読み込んで利用できます。また、Pythonのプログラム作成にはJupyter Notebookというツールを利用します。
Jupyter Notebookは、Web上でPythonを実行できるオープンソースのデータ分析ツールで、notebookと呼ばれる形式のファイルにプログラムや文章、実行結果などをまとめて管理することができます。現在は、Python以外の言語にも対応しています。Anacondaという開発環境のパッケージを利用すると、Jupyter Notebookと共に、データ分析やグラフ描画など、Pythonで利用するライブラリをまとめてインストールできます。
PYNQ-Z1ボードは、Digilent社が開発したPYNQオープンソースフレームワーク用のハードウェアプラットフォームです。プログラマブルロジック回路を設計しなくても、ZynqデバイスをPYNQと共に効率よく使用できるように設計されています。また、ザイリンクス社のVivado WebPACKツールを無料で使用することができます。
ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。
PYNQ-Z1開発キット
【6003-410-017】 24,288円 |
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PYNQ-Z1生産性向上キット
【240-114-1】 30,391円 |
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下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。
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