FPGA (Field-Programmable Gate Array)の性能を活用することで、HIL (Hardware-in-the-Loop)テストをさらなる高みへと引き上げることができます。
テストシステムに自由にプログラム可能なロジックを直接統合することで、テスト設定に必要な機能を正確に作成できます。リアルタイムシグナル処理、プロトコル実装、あるいはカスタムアルゴリズムのいずれであっても、ユーザーFPGAはベクターのVT Systemを用いたHILテストに最大限の柔軟性と性能を提供します。
これにより、お客様の具体的な要件にきめ細かく対応した、最大限の適応性、開発サイクルの短縮、そして最適化されたテスト品質というメリットを享受いただけます。
なぜユーザープログラム可能なFPGAモジュールを選択すべきなのでしょうか？
- 最大限の柔軟性– ハードウェアは、幅広い用途に合わせていつでもリプログラミングが可能です。
- 迅速な結果– FPGA関数ライブラリにより、多くのテスト機能がすでに利用可能です。
- 最高のパフォーマンス – 複数のタスクを並列処理することで、処理能力が向上します。
- 将来性を考慮– ハードウェアを交換することなく、フィールドのシステムを更新できます。
- 拡張性とコスト効率 – 設計を柔軟に調整し、リソースを最適に使用します。
- 再利用性– 実績のある設計を繰り返しデプロイメントすることで、開発時間を短縮します。
適用分野
ユーザー向けFPGAは、ベクターのVT Systemを用いたHIL (Hardware-in-the-Loop)テストにおいて、幅広い可能性を切り拓きます。特に、標準的なハードウェアでは限界に達する場合や、特定の要件により高速かつ決定論的なシグナル処理が求められる場合にその真価を発揮します。
- リアルタイムシグナル処理：
信号波形はFPGA上で直接生成、フィルタリング、または解析されるため、高精度かつ低遅延のレスポンス時間が実現されます。 - カスタムプロトコルおよびインターフェイス：
ユーザーFPGAを使用することで、テスト対象に完全に適合した独自の通信プロトコルや符号化方式を実装できます。 - 計測および刺激タスク：
PWM、エンコーダ評価、または刺激パターンといった時間的制約の厳しい機能も、決定論的なタイミングで作動します。 - シグナル操作およびフォールトインジェクション：
信号を意図的に変更または妨害することで、テスト対象デバイス（DUT）の挙動を現実的にテストすることができます。 - ハードウェアアクセラレーションモデル：
計算負荷の高いモデルは、FPGAロジック内に直接実装され、最高の速度とリアルタイム性能を実現します。
ユーザーFPGAを使用することで、妥協することなく、お客様の要件を正確に満たす、カスタマイズされた高性能かつ超高精度のHILテストの基盤を築くことができます。
VT Systemモジュール向けの個別FPGAソリューション
ベクターでは、ユーザーがプログラム可能なFPGAを搭載した、厳選されたVT Systemモジュールの特別仕様モデルを提供しております。これにより、お客様独自の機能をモジュールに直接組み込むことが可能となり、VTモジュールの周辺機器に直接アクセスすることで、最高のパフォーマンスを実現できます。
これにより、お客様の具体的な要件に合わせてVT Systemモジュールをきめ細かくカスタマイズすることが可能となり、開発およびテストにおいて事実上無限の可能性が広がります。
この目的のために、以下のモジュールをご用意しております：
VT SystemのFPGAアーキテクチャ
VT Systemモジュールには、Altera® FPGAが採用されています。メインFPGAは、データおよびシグナル処理に加え、I/Oハードウェアへのアクセスも取り扱います。一部のモジュールには、追加のユーザーFPGAが搭載されており、これを自由にプログラムして、ご自身のアプリケーションに合わせて使用することができます。
ユーザーFPGAは、CANoeやI/Oハードウェア、ひいてはテスト対象デバイス（DUT）には直接接続されていません。そのため、ハードウェア制御やCANoeとの通信を気にすることなく、データ処理機能の開発に専念することができます。
メインFPGAは、I/Oコントロールとデータ前処理を完全に管理します。処理済みの測定データを周期的にユーザーFPGAに転送し、変化が生じた際にはI/Oハードウェアを介してシグナルを出力します。CANoeとの通信も、メインFPGAを経由して行われます。
FPGA Manager – 効率的なFPGA開発のためのツール
FPGA対応のVT Systemモジュール向けに、カスタムFPGA機能を開発する際にお役立ていただけるよう、ベクターは「VT SystemFPGA Manager」を提供しています。このツールを使用すると、プロジェクトを便利に管理し、アプリケーションをコンパイルして、VT Systemモジュールに直接転送することができます。
主な機能は以下の通りです：
プロジェクトの追加、変更、削除
FPGAツールチェーン ― モデリングから実装まで
ユーザーFPGA向けのアプリケーションを開発するには、いくつかの柔軟なオプションがあります：
- マニュアルコーディング（例：VHDLを使用）
- Simulink® を使用したグラフィカルモデリング（Intel® が提供する専用ブロックセットを使用）
- Simscape® でのグラフィカルモデリング
CANoe とのインターフェイスは、FPGA Manager で作成されたシステム変数を介して確立されます。これらの変数は、その後、FPGA Manager によって HDL コードにマッピングされます。
プロジェクトのコンパイルは、Altera® FPGA用の設計環境であるAltera® Quartus®によって取り扱われます。Quartus®はVT System FPGA Managerによって完全にコントロールされているため、この処理はバックグラウンドで自動的に実行されます。また、FPGA Managerは、コンパイルされたコードをユーザーFPGAにダウンロードする処理も担当します。
これにより、FPGA Managerが残りの処理を確実に取り扱うため、お客様は開発作業に専念することができます。
FPGAサンプルライブラリ – FPGAプロジェクトの迅速な立ち上げ
当社のFPGAサンプルは、ユーザーFPGAプロジェクトを始める上で理想的な出発点となります。実運用で実績があり、柔軟性が高く、すぐに使用できるものです。一から作り上げるのに時間を費やす代わりに、性能、効率、拡張性を重視して設計された既製のアプリケーションを使用していただけます。
プロトコル、インクリメンタルエンコーダ、波形変調器、測定機能など、サンプルは幅広い分野を網羅しており、お客様の具体的な要件に合わせて迅速にカスタマイズすることが可能です。
すべてのユーザーFPGAサンプルはGitHubで公開されており、ダウンロードしてご自身のプロジェクトに直接組み込むことができます。これにより、開発期間を短縮し、イノベーションに注力する余地が広がります。
お探しのものが見つかりませんでしたか？ぜひ弊社までお問い合わせください。お客様のニーズにきめ細かく合わせたカスタムFPGAソリューションを開発いたします。
Simulink における FPGA モデルライブラリ – 電気機械のリアルタイムシミュレーション用
パワーエレクトロニクス用途におけるHIL (Hardware-in-the-Loop)の実装を成功させるには、高精度なモデル、ナノ秒単位の時間ステップによる超高速実行、および低遅延のI/O通信が必要です。これにより、コントローラーを現実的な条件下でテストすることが可能となります。
当社の電気機器向けFPGAライブラリは、制御システム、パワーエレクトロニクス、および電気駆動システムの開発・試験に最適な環境を提供します。このライブラリは、カスタムFPGAプログラミングを必要とすることなく、最高のパフォーマンスと最大限の試験の柔軟性を実現します。
