MATLAB、およびSimulink連携でFPGAハードウェア化を効率化する設計ソリューション

MATLABやSimulinkで作成したアルゴリズムをカスタム基板上でシームレスに実装・動作できるよう、MATLAB、Simulink環境に基板設計情報が統合可能な形式で、開発成果物をお渡しいたします。

これにより、FPGA設計や基板開発におけるリソース不足、品質管理、設計資産の有効活用といった課題に対して、ハード・ソフト両面から効率的なソリューションを提供します。

MBDを適用したFPGA開発工程をMBDとTED カスタムBSPでより迅速・効率的に

従来のFPGA開発では、詳細設計や実機検証が後半に集中し、不具合修正に多大なコストと時間がかかっていました。

MBDを導入することで、シミュレーションによる早期検証が可能となり、開発期間短縮と品質向上を両立できます。

さらに、TEDカスタムBSPを組み合わせることで、モデルからハードウェアまで一気通貫の開発支援が可能となり、効率化を加速します。

図：従来開発、MBD適用、そしてMBD＋TEDカスタムBSPによる開発期間の比較

開発フロー

図：MDBを適用したFPGA開発工程

当社のサポート

• FPGA実装モデル作成時の最適化支援（回路規模・速度考慮）
• IPコアやリファレンスデザイン活用＋IF回路作成支援
• 透過性検証の支援
• 評価ボードでの実機シミュレーション・簡易確認
• カスタム基板でのシグナルインテグリティ確認

これにより、アルゴリズム開発に注力いただけます。

FPGA開発を加速するための4つの強み

ハードウェア設定不要

• FPGA開発環境の構築や周辺回路設計不要
• HDL記述やツール知識がなくても開発可能
• 設定ファイルの提供で、即開発開始

即動作検証

• MATLAB環境に基板設計情報を統合
• シミュレーションと実機の動作整合性を早期に確認
• 試作段階で性能評価を実施

ワンストップ提供

• ハード+ソフト+設定ファイルを一括
• ハードウェア、ソフトウェア、設定ファイルを一括提供
• ドライバ、テストアプリ、サンプルコードも含む
• 開発環境の準備時間を大幅削減

製品化まで加速

• 試作から量産移行がスムーズ
• 仕様変更に柔軟対応し、市場リスクを低減
• 開発期間を従来比で大幅短縮

TEDカスタムBSPの活用事例を2件ご紹介します。なお、各事例ではお客様から以下のようなご要望を前提としています。

お客様のご要望

1. FPGA実装モデルの最適化
2. FPGA周辺回路作成
3. シミュレーションモデルの構築
4. テスト用アプリの開発
5. カスタム評価基板の選定・提供

活用例1

simulink画像処理アルゴリズムモデルを早期に実機で機能検証したいというご要望に対応した事例をご紹介します。

開発ステップ

1. FPGA評価基板の選定と評価項目の検討
2. SimulinkモデルのHDL生成対応修正と手順書作成
3. 固定小数点化モデルへの変更と精度検証
4. HDMI出力回路やテスト用アプリの開発・統合
5. 実機検証用データとmファイルの提供

開発フロー

この事例では、複雑なハードウェア設定を省略し、MATLAB、およびSimulinkで設計したモデルをそのまま実機で検証できる環境を提供しました。さらに、ハード・ソフト・設定ファイルを一括で準備することで開発の立ち上げを迅速化し、試作から量産までスムーズに移行できる体制を整えています。

その結果、回路設計・検証から実機検証フェーズにおいて、開発期間を従来手法比で約25％短縮し、実機検証プロセスで不具合ゼロを達成する仕組みを構築しました。

活用例2

マイコンで実装していたインバータ制御機能を高速化するため、一部をハードウェアに置き換え、実機検証まで行う事例をご紹介します。

次のステップでは、評価基板を1枚化し、最適化を行ったうえで量産試作に進む計画です。

開発ステップ

1. HW/SW切り分け検討と評価基板選定
2. HDL生成対応を考慮したモデル修正と手順書作成
3. 固定小数点化モデルへの変更と精度検証
4. PC I/F回路の設計とSimulinkブロック開発
5. 実機検証と過去資産の活用による設計効率化

開発フロー

この事例では、MATLAB、およびSimulinkモデルを活用し、FPGA化に必要なモデル修正や固定小数点化を効率的に進めました。

さらに、PC I/F回路やテスト環境を構築し、過去資産を活用することで設計スピードを向上。

次のステップでは、評価基板を一枚化し、最適化を行うことで量産試作へのスムーズな移行を実現できる体制を構築しました。

開発成果物

• ターゲット基板
• 特定ハードウェア＆ソフトウェア群
• Simulink読込設定ファイル

特定ハードウェアとソフトウェアを一括提供

• MATLAB、およびSimulinkで生成したモデルのFPGA化にお悩みの方
• MATLAB、およびSimulinkで生成したモデルはあるが、電子基板を作りたいけど、何から始めればいいか分からない方
• Model Composerユーザーの方（MATLABユーザーでFPGA化を検討されている方）
• 専門の技術者が足りなくて困っている企業様、や開発チーム部門同士の連携や情報共有がうまくいかず、開発が進みにくいと感じている方
• 設計データ資産化にお悩みの企業様
• 新しいアイデアや仕組みを、すぐに試してみたい方

• RTL設計者不足による開発リソースの制約
• 設計データの資産化が進まない
• アルゴリズムの再編や相談が難しいチームや部門間のコミュニケーションがうまくいかない
• ハードウェア化が属人化し、資産化に課題
• ソフトウェア⇔ハードウェアエンジニア間の齟齬
• ハードウェア化に想定以上の時間がかかる
• 開発の後半で思わぬ問題が発覚してしまう
• スペック見直しを検討せざるを得ない