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PCI Express互換の超軽量IPコア

最終更新日 平成21年4月30日

PCI Express互換の超軽量IPコア

特電 PCI ExpressIPコア

製品名:TKDN-PCIE

 おしらせ

特電PCI Express評価ボード(49,800円)をリリースしました。

評価ボードの詳細はこちらをご覧ください。

 

 特電 PCI Expressコアとは

PCI Express互換の超軽量IPコア 特電PCI Express互換IPコア(製品名:TKDN-PCIE)は、PCI Expressの膨大な仕様の中から、本当に必要な部分だけに限定して実装したコンパクトなIPコアです。

 本コアは、従来の他社製IPコアと比べて圧倒的に小さなサイズ※1で実現することができます。XILINX FPGAへフィットさせた場合には2分以下で論理合成可能です。

 ※1 Spartan3に実装した場合、SLICEの約20%を消費。

 

 本コアはは、特定用途向けの産業機器・計測機器・研究機器に適しています。

 

 本IPコアがFPGAのリソースを圧迫することはなく、論理合成時間がエンジニアの思考を中断することはありません。もはやエンジニアがIPコアに振り回されることはありません。

 

PCI Express IPコア使用例

 

 

 既存の他社製PCI Expressコアの問題点

 PCI Expressはサーバやワークステーションだけではなく、組込みCPUボードでも使われるようになり、近年最も関心が高まっている技術のひとつです。しかしながら従来から他社が供給してきたIPコアは非常に高価で、サイズも大きいという欠点がありました。そのため、計測・制御・研究分野のように少量生産を主なターゲットとした研究開発型の企業や、アカデミックのお客様にとっては、IPコアの採用は大きな負担となっています。

 

 また、従来他社が提供していたようなIPコアは、エンジニアの思考を中断してしまうほど、論理合成に長い時間がかかっていたのも事実です。

 

 特電 PCI Express互換コアの概要

 

 PCI Expressの仕様の膨大な中には、全く使われない機能も多く含まれています。

 特殊電子回路株式会社は、PCI Expressの膨大な仕様の中からデータの転送に本当に必要とされる機能のみに限定して実装し、ユーザアプリケーションのデータ転送とは関係のない機能を大胆に削除することによって、他社コアと比べて圧倒的に小さいサイズで論理合成時間の短いPCI Express 互換IPコアを開発することに成功しました。

 

 本IPコアは、回路サイズと論理合成時間を優先させたため、PCI Expressの仕様に多くの定められた事項を満たしておらず、また準拠もしておりません。そのため、本コアは「互換コア」と呼びます。

 このように仕様は満たしておりませんが、ユーザが本当に必要としているデータ転送を行うために必要十分な機能は実装されています。

 

 本IPコアは、標準ではメモリ空間とコンフィギュレーション空間への読み書きのみが可能です。標準状態ではコアのサイズも論理合成時間も最小の状態で提供されます。必要であればユーザは追加の費用なしにバーストリードなどの高速モードや送受信バッファやフローコントロールを有効にすることができます。

 

標準で実装している機能

選択可能な機能

省略した機能

メモリ・シングル・リードライト

コンフィギュレーション空間

BAR0?BAR5空間

ACK/NACKプロトコル

TLP CRC送受信

Link CRC送受信

PRRST#によるリセット

 

バスマスタ(DMA)機能

バーストリード・ライト

再送バッファ

フローコントロール

割り込み通知

I/O空間

64ビットアドレス

 

電源(パワー)管理

L0s,L1,L2ステート

電気的IDLE

FTSパケット

リカバリーステート

ループバック

ビーコン

物理層スクランブル

バーチャルチャネル(QoS)

TLPダイジェスト

メッセージパケット受信

REFCLK速度の相違対応

順序緩和

送信バッファ

受信バッファ

再送タイマー

ノースヌープ

エラーレポート

エラー検出と厳密な対処

拡張タグ

ファントムファンクション

マルチファンクション

複数パケットの同時送受信

Express拡張コンフィギュレーション空間

アテンションボタン

アテンションインジケータ

スロット電源管理

拡張ROM空間

CardBus CIS ポインタ

ホットリセット

ホットプラグ

※省略した機能についてはご要望があれば実装します。

 

 他社製IPコアとの相違

 

 例えば、他社のPCI Express IPコア(Endpoint ×1構成)を、Spartan3(XC3S1000)にフィットさせた場合、そのSLICEの70%?90%を消費してしまいます。これではユーザロジックを入れる部分はほとんど残りません。

 その一方で、特電IPコアはXC3S1000に実装した場合でも約16%しか消費しません。

したがって、FPGAのほとんどのリソースをユーザが使用できるのです。

 

特電PCIeコアの使用面積と論理合成時間

 

 また、他社製のIPコアは論理合成に数十分を要してしまうため、エンジニアの思考は中断されます。

 それに対して特電IPコアは論理合成時間は2分程度で済むため、エンジニアは次に何をデバッグすべきだったかを忘れることはありません。

 

 FPGAの論理合成時間と使用面積のほとんどは、エンジニアが本来実装するユーザロジックによってほぼ決定されます。IPコアがユーザロジックを圧迫することはありません。

 

 本コアは、メモリ空間・コンフィギュレーション空間への読み書きと、最低限の割り込み機能といった最低限の機能のみ実装し、パワー制御やエラーレポート等は削除いたしました。

 

 

特電IPコア

他社製IPコア

論理合成
時間

短い

・エンジニアの思考が中断されない

極めて長い

・エンジニアの思考が中断される

回路
サイズ

小さい

・FPGAのリソースをユーザに開放

・無償のXILINX ISE Webpackでも論理合成可能

大きい

・ユーザリソースを圧迫

機能

コンパクト

・お客様機器に必要な機能のみ実装

無駄が多い

・使用しない機能も含めてPCI Expressの全機能を実装

 

 これらの機能のみでも、特定顧客向けの少量生産や試作、計測制御などの研究用途では十分であるといえるでしょう。逆に、研究用途では重要視されるバースト時のデータ転送速度については最大限の配慮を行って開発を行っており、PCI Expressの性能の限界を達成することを目標としています。

 

 特電PCI Expressコアの適用用途

 本コアは、PCI Exressの多くの無駄な機能を実装していません。PCI Expressを使ってデータをやりとりするための、必要最小限の機能のみを実装しています。そのため、PCI Express のコンプライアンステストは実施しておりません。

 

 したがって、大量生産によって不特定多数のユーザに配られ、かつ、互換性が重視されるような用途(例えば、パソコン用の拡張カード等)には向いておりません。

 特定の計測制御機器用に1台?数台だけ製造するような用途を対象としております。

 すなわち、大量生産を行う一般消費者向けの製品ではなく、少量少試作あるいはラボ内でのデータ計測・研究用などにご利用いただくことを想定しています。

 

 本IPコアが実装していないPCI Expressの機能は、ご要望によって追加することも可能です。

 

 インタフェースは極めてシンプル

 

 当コアをご利用いただくには、外付けのPHYチップを使用し、PIPEに準拠したインタフェースで接続します。ユーザロジック側のインタフェースは単純なローカルバスとなっています。

インタフェース

 

 使用するインタフェースチップは、PIPEインタフェースに準拠したもの(NXP Semiconductors 社PX1011A/PX1012AあるいはTexas Instruments社XIO1100等を想定)となります。

 

 非常に軽量でコンパクト

 

 本コアは、Virtexシリーズだけでなく、Spartan3などのコンシューマ向けFPGAにも容易に実装できます。コアのサイズはおよそ125kゲート(最小構成時)?200kゲート(DMA有効時)と、非常にコンパクトです。論理合成に要する総時間は標準的なWindowsXPマシンで2分程度です。

 論理合成には無料のWebPACK ISEがご利用いただけます。

 長時間の論理合成によってエンジニアの思考が妨げられることはありません。

 

 サービスとサポート

・本IPコアで省略した機能について、ご要望に応じて追加実装いたします。

・ご購入後1年間、無償でバージョンアップ可能です。

・本IPコアを応用した製品設計におけるコンサルテーションを承ります。(有償)

・PCI Express応用製品についての回路設計・基板設計および同コンサルテーションを承ります。(有償)

 パンフレット

 特電PCI Exressコア 

 

価格・内容物

 価格・内容物

評価版コア

0円

限定版コア

30,000円

完全版コア

200,000円

※消費税別の価格です

※上位のバージョンへは差額分でバージョンアップできます。

 

商品名

評価版IPコア

セット

限定版IPコア

セット

完全版IPコア

セット

基板

1枚

1枚

1枚

MITOUJTAG Pro体験版

付属

付属

付属

サンプルデバイスドライバ

バイナリコード

で付属

バイナリコード

で付属

ソースコード

込みで付属

IPコアの動作制限

・特定の基板でのみ動作

・連続稼働時間60分

・特定の基板でのみ動作

なし

VHDLサンプルコード

・PCI Express GPIOカード

・DDR2メモリアクセス回路

その他

取扱説明書、回路図、部品表

 

※1 評価版IPコア(¥0)

※2 限定版IPコア(¥30,000)

※3 完全版IPコア(¥200,000)

  • 当社のPCI Express評価ボードでのみご利用いただけます。

    当IPコアを他の基板でご利用いただくことはできません。

    連続稼動時間は60分に設定されています。

     

    当社のPCI Express評価ボードでのみご利用いただけます。

    当IPコアを他の基板でご利用いただくことはできません。

    連続稼動時間の制限はございません。

     

    ・連続稼動時間の制限はございません。

    ・当IPコアを他の基板でもご利用いただくことができます。

    ・本IPコアを組み込んだ製品を再販する際のロイヤリティはございません。

 

 特電PCI Express 互換 IPコア 使用許諾条件

正式な使用許諾条件は下記のPDFをお読みください。

特電 PCI Express 互換IPコア 使用許諾契約

 

要約すると、次のようになります。

 1. ライセンスの形態は「サイトライセンス」である。

 2. 当社からの提供はネットリストで行う。

 3. エンドユーザへの再配布はBitStreamで行ってください。
      (IPコアのネットリスト、キーコードをそのまま再配布することはできません。)

 

その他の条項は、ごく一般的な使用許諾条件に記載されているような内容です。

条件の緩和についてのお問い合わせは、下記のあて先までメールにてお願いします。

  特殊電子回路株式会社 担当:内藤 info@tokudenkairo.co.jp

 

 ご提供方法

ご提供内容

 

お問い合わせ

  下記のあて先までメールでお問い合わせください。

  特殊電子回路株式会社 担当:内藤 info@tokudenkairo.co.jp

  • ・XILINX ISE用ネットリスト (WebPackでも使用可)

    ・WindowsXP/2000用デバイスドライバ

    ・各種ユーティリティ

    ・PCI Express評価ボード(別途49,800円)

製品のご注文には便利なオンラインショップをご利用ください

ご注意

特電IPコアで発生していたパソコンマザーボード(チップセット)による相性の問題は解決されました。詳しくはサポートページをご覧下さい。

 

オンラインショップ

 


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