電波を可視化&計測するソフトウェア無線の信号処理技術を学ぶオンライン教材
本製品は、2022年9月24日に開催されたセミナを録画・再編集した192分の講義ビデオと使用した137頁の講義テキスト、およびサンプルソースコード一式をセットにしたオンライン教材です。本製品をご購入いただくと、講義ビデオ、講義テキスト、ソースコード一式をダウンロードできるURLとパスワードをメールでお知らせいたします。
■本製品のあらまし
現在は、高速A/DコンバータやD/Aコンバータ、ハイパフォーマンスのマイクロプロセッサを手軽に入手できます。したがって、数十MHzを超える高周波アナログ信号をディジタル信号に変換したり、FFTやフィルタリングなどの数値演算処理を容易に実現できるようになりました。また、信号処理アルゴリズムを高い抽象度で記述し、モデリングできる数値演算ソフトウェアであるMATLAB/Simulinkは、フレキシブルなディジタル信号処理を可能にしてくれます。
本オンライン教材では、これらのツールを使用してプログラマブルなスペクトラムアナライザを作る過程を詳しく解説します。具体的には、高速A/Dコンバータでサンプリングして得られたディジタル信号をFPGAで中間処理を行い、USB経由でパソコンに転送します。パソコンでは、MATLAB/Simulinkを用いて演算処理を行い、スペクトラムや波形をグラフで表示します。
解説に使用するデバイスは、Digilent製のFPGAキット
USB104 A7とA/Dコンバータモジュール
Zmod Scope 1410-105(14ビット、100MS/s、帯域70MHz)です。さらに、MATLAB/SImulinkモデルから直接HDLコードを生成するモデルベースデザインの具体的な方法も紹介します。
【ご注意】・本製品は、1人当たり1ライセンスです。
【講師:
土屋 博司 /
佐藤 寛之(
マリモ電子工業株式会社)】
【主催:
Digilent Inc.】
【企画・制作:
ZEPエンジニアリング株式会社】
サンプル動画1 講義のあらましと目標 |
サンプル動画2 開発環境の構築 |
サンプル動画3 Matlabプログラミング |
・第1部 イントロダクション
MATLAB/Simulinkモデル・ベース・デザインの実装例
MATLAB/Simulinkの概要: ToolBox,コード生成のオプション
ハードウェア・サポート・パッケージの紹介
・第2部 開発環境の構築
Zmod ADC 1410のデモを動かす
開発ツール: Vivado,minGW-w64,Visual Studio Code,MATLAB R2021bのインストール
・第3部 信号処理数値解析ソフトウェア MATLAB/Simulinkによるスペクトラム・アナライザの実装
信号処理の例,画像伝送無線機への応用
MATLAB/SimulinkとUSB 104 A7とのインターフェース検討
USB104A7_ZmodADCデモ・アプリの改造
改造したUSB104A7_ZmodADCデモ・アプリの単体テスト
モデリングと実装
・第4部 モデル・ベース・デザイン(MBD)によるスぺクトラム・アナライザの実装
MBDの効果
MBDでFFTを行うIPをFPGAに実装する
MBDの設計フロー
HDL化可能なサンプル・ベース・モデルの作成
サンプル・ベース・モデルの単体動作確認
HDL CoderによるIPのコード生成
FPGAデザインへ生成したIPを組み込む
実機による動作確認
■本製品を購入ずみの方へ ~視聴方法のご案内~
下記リンク先(青字)をクリックして,本製品購入後にメールにてお知らせしたパスワードを入力してください.
●全192分 講義ビデオ(著作権保護のためパスワードがかけられています)
MATLAB/Simulink×FPGAで作る USBスペクトラム・アナライザ.mp4
0:00:10 自己/セミナーの紹介
0:01:32 セミナーの目的
0:02:50 セミナーで取得できること
0:04:21 セミナーで実現きるもの
0:07:41 セミナーの概略フロー
0:09:04 ①各種紹介
0:09:09 協賛 Digilent Inc.
0:11:31 マリモ電子工業株式会社
0:13:06 マリモ電子工業株式会社:アナログ・デバイセズ アライアンスパートナー
0:15:29 マリモ電子工業株式会社:MATLAB/Simulinkモデルベースデザインの実装例①
0:17:46 マリモ電子工業株式会社:MATLAB/Simulinkモデルベースデザインの実装例②
0:18:40 マリモ電子工業株式会社:MATLAB/Simulinkモデルベースデザインの実装例③
0:20:01 MATLAB/Simulinkの概要:MATLAB
0:21:14 MATLAB/Simulinkの概要:Simulink
0:21:58 MATLAB/Simulinkの概要:ToolBox、コード生成のオプション
0:23:06 MATLAB/Simulinkの概要:ハードウェアサポートパッケージ
0:24:33 ②開発環境の構築:Zmod ADC 1410のデモを動かす
0:25:09 作業フォルダの確認
0:26:50 ハードウェアの紹介
0:28:39 Digilent参考サイト
0:29:20 Digilentのデモデザインのダウンロード
0:31:46 Digilentの各種ツールのインストール
0:34:35 TeraTermのインストール
0:36:02 デモ機の接続
0:38:58 デモの動作確認
0:46:23 デモの技術解説
0:54:51 ②開発環境の構築:開発ツールのインストール
0:55:02 使用する開発ツールのリスト
0:56:55 Vivado
1:06:06 GCC(C言語コンパイラ)minGW-w64
1:07:59 Visual Studio Code
1:12:42 MATLAB R2021b
1:13:45 ③MATLAB/Simulinkによるスペアナの実装:信号処理の例(ソフトウェア無線)
1:14:18 画像伝送無線機への応用
1:41:45 ③MATLAB/Simulinkによるスペアナの実装:ハードウェアとの接続
1:42:08 MATLAB/SimulinkとUSB104A7とのインタフェース検討
1:44:59 作業フォルダの確認
1:45:56 USB104A7_ZmodADCデモアプリの改造
1:50:03 改造したUSB104A7_ZmodADCデモアプリの単体テスト
1:56:32 ③MATLAB/Simulinkによるスペアナの実装:モデリングと実装
1:56:48 作業フォルダの確認
1:57:02 FFTについておさらい
2:06:33 USBスペアナのモデル
2:09:50 USBスペアナのモデルを動かす前に
2:12:23 いよいよ完成
2:17:25 ④MBDによるスペアナの実装:MBDの効果
2:17:47 モデルベースデザインとは
2:20:51 リファレンスモデルの例(ソフトウェア無線)
2:22:10 HDLコード生成可能なモデルの例(ソフトウェア無線)
2:32:48 HDLコード生成可能なモデルの最適化例
2:37:05 ④モデルベースデザイン(MBD)によるスペアナの実装
2:37:13 作業フォルダの確認
2:37:28 MBDでFFTを行うIPをFPGAに実装する
2:38:37 MBDの設計フロー
2:40:43 インタフェース仕様の決定
2:42:33 HDL化可能なサンプルベースモデルの作成
2:49:01 サンプルベースモデルの単体動作確認
2:49:55 HDL CoderによるIPのコード生成
3:00:08 生成したIPのFPGAデザインへの組み込み
3:06:54 実機による動作確認
●全137頁 講義テキスト(著作権保護のためパスワードがかけられています)
221015_rev2_matlab_speana.pdf(全137頁)
●サンプル・ソースコード(著作権保護のためパスワードがかけられています)
221015_htuchiya_work.zip
●受講対象
・ディジタル信号処理システムの設計者,開発者
・信号処理システムのモデルベース・デザインを体験したい方
・計測器や無線器の設計者
●略歴
1984年 計測器メーカで,ハードウェアおよびソフトウェア設計の開発に従事
1996年 マリモ電子工業株式会社で,ハードウェアおよびソフトウェア設計の受託開発に従事
2009年 同マリモ電子工業株式会社の取締役に就任.MATLAB/Simulinkによるモデル・ベース・デザインを導入し,ソフトウェア無線をはじめとするディジタル信号処理機器に応用
2016年~2019年 MathWorks社やアナログ・デバイセズ社のソフトウェア無線セミナで講師を担当
●関連製品/読み物
・関連製品1:FPGAスタータキット USB104 A7
・関連製品2:14ビット/105MSPSA-Dコンバータ・モジュール Zmod Scope 1410-105
・関連製品3:[キット・モジュール]32MSPS FPGA SDRトランシーバ
・関連製品4:[講義ビデオ235分,補助テキスト31頁]Linux搭載USBマルチ測定器 Analog Discovery Proで作る私の実験室
・関連製品5:[講義ビデオ付き組立キット]初めてのソフトウェア無線&信号処理プログラミング基礎編/応用編
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