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2015.07.31

月刊特電Vol8を発送しました

お待たせしました!

昨日、月刊特電Vol8を発送しました。

Gettoku8_thumb

月刊特電は、特殊電子回路(株)のお客様に無料でお届けしている情報誌です。

フルカラー8P・厚手のコート紙で印刷した冊子として提供しています。製品や部品のいろいろな使い方や、アプリケーション例、設計思想などを掲載していて、広告目的のDMではなく、中立の技術情報で、お客様に捨てられない冊子、喜んでいただける内容を目指しています。

第8号の内容は、

  • 地下鉄のホームで宇宙線を測ってみた
  • パーシャル・リコンフィグレーションをやってみた
  • XILINX FPGA でDDR3 DIMM を使う
  • 高速トランシーバをバウンダリスキャンする
  • 新しい規格IEEE1149.6 の実験レポート

です。

早ければ今日、皆さまのお手元に届くと思います。

お楽しみに!

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2015.07.30

FPGAやCPUがJTAGに対応しているかを一瞬で調べる方法

あなたが使いたいFPGAやCPUがJTAGに対応しているかを一瞬で調べるページを作りました。

早速下記リンクをクリックしてみてください!

http://www.tokudenkairo.co.jp/jtag/devinfob.html

上のリンクをクリックして、開いたページの「部品名 」というところに、適当なデバイスの型番を入れてみてください。

例えば、XC7Z030と入れると、「9件の検索結果」と出てきますね。

Jtag_handan_3

そして、検索結果のプルダウンから「FBG484」のものを選ぶと・・

Jtag_handan_4

このように、部品のピン配置が出てくるのです。

は電源、●はGND。はI/Oの端子で、H/Lはランダムに出てきます。

この画面は、JavaScriptだけで動いているので、何もインストールする必要はありません。登録とかログインとかも必要ないので、気軽に試してみてください。

 

約7600種類のデバイスが登録されているので、あなたの使いたいデバイスもきっと見つかるはず。好きなメーカーのデバイスを眺めるだけでも結構楽しいですよ。

電源とGNDのピン配置は正しく出ているので、 FPGAのピン配置リファレンスとしても活用できると思います。

もちろん無料なで、ぜひ、お試しください!
http://www.tokudenkairo.co.jp/jtag/devinfob.html

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2015.07.29

歓迎会と歓送会

今日から新しくアルバイトで来てくれることになったN君の歓迎会と、今月末で退職するS君の歓送会を行いました。

まずは、記念撮影を。

Kansougei_1Kansougei_2

S君は、昨年5月ごろから来てくれていた現在M2の学生です。研究でもFPGAを使っていて、論文を何本も出して、学会でも発表しているという優秀な学生さんでした。いいところに就職も決まって、あとは修士論文に向けて本格的に忙しくなるそうです。S君はこの1年間の間に画像関係の回路や、Cosmo-Zの回路をいっぱい作ってくれました。最後のほうは高位合成による巨大行列計算でのDSPリソース見積もりとか、非常にナウなこともやってくれました。

新しく来てくれることになったN君は、小学のころから電子工作をやっているという大学2年生。DE-0でVGAの画像表示回路を作ったり、「CPUの作り方」の4bit CPUをALTERAのMAX2に移植したり、いろいろと楽しみです。

なんと、そのALTERAのMAX2というのは、私が2005年のトラ技に書いた、あのトラ技CPLD基板です。当時小学生だったのにトラ技のCPLD基板を買って、電子工作に目覚めてくれたとか。そして、特電に来てくれるなんてすごい運命を感じます。

歓送迎会ということで、R&Dさんというお洒落な洋食屋でランチ。

Kansougei_3

Kansougei_4

1年間、ありがとう。お疲れ様でした!

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2015.07.28

Cosmo-Zの16bit版を作ってみた

ZYNQ搭載のADCボード「Cosmo-Z」を16bit化しようとしています。

16bit 8ch 125MHzサンプリングのADCデータロガーになるわけです。

ノーマルのCosmo-ZはAD9633という125MHz 12bit 4chのADCを使っていますが、16bit版ではAD9653を使います。AD9633とピン配置互換ですのでそのまま置き換えられます。Digikeyでも1個 45,273円

これで作ってみました。

Csz16


まず、入力を50Ω終端にして、無信号時のヒストグラムを見てみます。

Csz16_2

結構、揺れています。33540あたりを中心に±20LSBほどは変動しています。1LSBは約31μVですので、±0.6V程度の揺れがあるようです。

時系列で見ていてもわからないので、ヒストグラムを取ってみましょう。

Csz16_1

正規分布よりは三角形に近い感じがしますが、半値幅で12LSBあるので、0.3mVくらいの誤差があると言えるでしょう。12bit版では1LSB≒0.5Vだったので、見えなかったのです。

一方、AD9653のデータシートによれば、入力のノイズは、

Csz16_3

このくらいなので、半値幅で7~8LSBです。AD9653の最高の性能の2倍くらいのノイズが出ていることになります。

原因を切り分けるために、Cosmo-ZのアナログフロントエンドのOPアンプの出力を切り離して、ADCの入力を0Ω抵抗でショートしてみます。すると・・

Csz16_4

半値幅=8となったので、AD9633の生の性能が出せているということになります。

つまり、悪いのはアナログフロントエンドのOPアンプ回路ということです。

さて、アナログフロントエンドを元に戻して、無信号時のスペクトラムを見てみます。

Csz16_5

横軸はkHzですから、DC~40MHzまでのスペクトラムが見えています。
5MHz以下で盛り上がっているのがわかります。

ここで、オーディオアナライザで作った正弦波を入れてみましょう。発振させている周波数は100kHzです。

Csz16_8


スペクトルを見てみると・・

Csz16_6

100kHzのピークのほか、2MHzのあたりに山がありますが、この山は周囲の環境のノイズを拾っているので、Cosmo-Zの性能ではありません。

80MHzでサンプリングしてもよくわからないので、5MHzでサンプリングしてみます。FFTの前に使った窓関数はハニング窓です。

Csz16_7

やっぱり歪が見えていますね。歪率は-70dB~-80dBといったところでしょうか。ただ、このオーディオアナライザも発生させる信号の周波数が高くなると歪率が悪くので、実力はそれ以上はあると思いますが。

アナログ回路で使用しているOPアンプは、100kHzでの歪率は-110dBc以下なので、歪の原因は発振器によるものなのでしょう。

ああ、100kHz~1MHzが出せる、-100dBクラスの低歪発振器がほしい。

なお、1~2MHzあたりの山は周囲の環境から発するノイズを同軸ケーブルが拾っているので、Cosmo-Zで生み出されたノイズではありません。

sun

ADコンバータも16bitクラスになると、もはや「ぴたっ」と値が止まることはなくて、8~10LSBくらいの幅で揺れます。これは回路の作り方の問題ではなく、もともと高速ADコンバータがそういうものだからです。

市販の16bitディジタイザでは「下4ビットは意味がない」と代理店が言い切ってしまうものもありますので、Cosmo-Zではそういうディジタイザよりははるかに低ノイズなのでしょうが、まだまだ改善の余地があると言えそうです。

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2015.07.21

地下鉄の駅でミューオンを測ってきた

Cosmoz

ZYNQ搭載のADCボード「Cosmo-Z」をアクリルケースに入れたものが、モバイルバッテリーで動くようになりました。

上と下のアルミの筒の中には、プラスチックシンチレータ(放射線が入ると光るもの)と光電子増倍管が入っていて、宇宙線を測ることができます。

アルバイトの学生さんに、東京駅京葉線ホームと大江戸線六本木駅のホームで測ってきてもらいました。

まず、特電のオフィスにおける光電子増倍管の出力波形です。

Kaisha

それから、東京駅京葉線ホーム、

Keiyou

そして、六本木駅

Roppongi

会社は4階なので、おそらく地上15mくらい。

大江戸線六本木駅は海抜-42.3mで、六本木の標高は30m程度らしいので、地表面からは70mと推測しています。
JR京葉線東京駅は海抜-29mですが、東京駅は標高3mくらいしかないらしいので、地表面から32mと推測しています。

周囲の高層ビルなどによってもミューオンは減ってしまうのでしょうから、おおざっぱな目安にしかなりませんが、深く潜れば潜るほど大きなパルスが減っていくのがわかります。

スペクトルを取ってみると・・・

Stationspec

30分間の測定ですが、高さ80以上の大きなパルスは、地上と地下で差があります。

また、高さ47あたりのピークは、カリウム40のものと思われます。(塩化カリウムの試薬を置くと、ちょうどこのあたりが増えるため) 地価の深さとはあまり相関がありません。

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2015.07.19

求人ページを更新

しました。

誤解を生じる表現があったり、古い求人案内や募集要綱が残っていたりしたので、いろいろ修正しました。

採用の基準も時代によって変わるし、世代ごとに考え方も少しずつ違っていることを思い知らされました。

特電のエンジニア採用の必須条件は、アルバイトであっても、

  • 趣味または学校の研究で、電子回路やFPGAを設計・開発した経験があること
  • 趣味または学校の研究で、プログラムを設計・開発した経験があること

であることは今も昔も変わりないのですが、その時々の人に受け入れられるよう、わかりやすい表現にしなければならないと痛感しました。

新しい求人ページはこちらです。

http://www.tokudenkairo.co.jp/jobs.html

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2015.07.17

スタッフを募集しているのですが・・その本音

最近、某求人サイトに求人広告を出したりしてスタッフを募集しています。

この日の日記には履歴書の志望動機と自己PRの書き方の良くない例を書いていましたが、だいぶん、人によって感じ方が違うようで、不快に思われる方もいらっしゃったようなので、ざっくり割愛させていただきました。

要点は、

  • 志望動機や自己PRに「FPGAに興味がある」と書くなら、興味があって、どのような活動をしているのかを具体的に書いてください。
  • 「FPGAの勉強がしたい」と書くなら、自分でも勉強していますか?と聞きます。

自分でも勉強していて、もっと勉強したいから特電でアルバイトしたい、という方は大歓迎です。

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Cosmo-Zを持って屋外の測定をしてきた

昨日、Cosmo-Zを持って外の公園へ行って測定(何を?)をしてきました。

まず、1本のアクリルチューブにすべてのエレキ関係をまとめました。冷却ファンやハイボルまで中に入れました。そして、鉛蓄電池のバッテリボックスで動くようにしました。

Csz0716_1

電池ボックスを作るようアルバイトのスタッフに頼んだのですが、ちゃんと指示が伝わらなかったのか、大きな箱と大きな電池を買ってきてしまいました。

これじゃ、どう見ても不審物です。

 

目標に向けて飛んでいっちゃいそうです。

いや、こうじゃない。もう少し小型で、タカチのケースのようなつるっとした箱に入れてくれてほしかったのですが・・・。仕方ないのでこれで運用することにします。

雨上がりの公園に持っていって、ベンチに置きます。

Csz0716_2

そばに人がいないと、撤去されてしまいそうですね。

Csz0716_3


こんな感じで測定しました。

結果ですが、まず、カウント数は、外のほうが10%程度カウント数が多いようです。何を測っているのかわかりませんが、建物の中のほうが少ないのですね。

Csz0716_4

スペクトルを見てみると、

Csz0716_5

10分間なのでなんとも言えませんが、CH4で見たほう(赤と紫の線)のパルス高さ10~50のに有意な差がある気がします。CH1は感度が悪いのでわかりません。

これが、ミューオンなのか、カリウム40なのかは、これから考えることにします。

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2015.07.14

MITOUJTAG V3を開発しています

MITOUJTAG Version 3を開発しています。

「現代風」をテーマに、いままでの古風なデザインを一新するつもりでやっています。

MITOUJTAGは2003年に世界初のバウンダリスキャン可視化ツールとしてスタートしてから、そのときの発想のまま続けてきました。

でも、それもだんだん限界に近づいるのを感じます。

その間にたくさんの機能を追加してきたので、目的の機能がどこにあるかもわかにくくなってきました。12年前と比べるとパソコンの画面が大きくなった分、ボタンは小さくなって、押しにくい、探しにくいという声がよく聞かれるようになりました。

まず、ボタンを大きく、階層化してわかりやすくすることにしました。

Mjv3_1

すべてのアイコンを48pxサイズにしようとしたところ、画面からあふれてしまいます。ボタンが多すぎるのです。トップ画面のボタンの数を減らするかありませんね。だいいち、CLAMPとかINTESTとか使わないですよ。

よく使うアイコンだけを全面に出して、あまり使わないのは隠すことにしました。

例えば、ロジアナ画面を出したいときも、新しいスキャンビューを出したいときも、基本的に新規のウィンドウを作るわけなので、「新規ウィンドウ」→「ロジックアナライザ」というふうに操作するわけです。

だから、新規ウィンドウという中にまとめてしまいました。

▼を押せば出てくるので、問題はないでしょう。

Mjv3_2

そして、近いうちにバウンダリスキャンのビューは3Dになるでしょう。

↓これが目指すMITOUJTAG V3の姿です。

Mjv3_3

この新しいインタフェースがひととおり動くようになったら、MITOUJTAG V3としてリリースしたいと思います。

他にも、

  • 特電サーバ経由で、新しいデバイスのBSDLファイルを探しに行く機能
  • NAND Flash ROMへの書き込み対応
  • ALTERAやXILINXのUSBケーブルへの標準対応
  • ALTERAの内蔵BRAMを利用したロジアナ
  • デバイス自動認識の後、どういう操作をすればよいかをわかりやすくする
  • ボタン一発でTwitterに投稿できるようにする
  • 基板検査機能の強化

などを考えています。

どうぞ、ご期待ください。

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2015.07.11

OpenGLの勉強をしています

最近、OpenGLの勉強をしています。和歌山大学の床井先生のページを読んでいろいろと実験していますが、2日目でここまでできました。

MITOUJTAG V3の画面

これは、MITOUJTAG(みとうジェイタグ)というソフトウェアの新しいバージョンを作ろうと、試しているところです。

MITOUJTAGというソフトウェアでは、JTAGバウンダリスキャンを使って端子の状態を見ることができますが、「BGAの端子が可視化できる」といっても、普通の人はピンと来ないと思います。

そこで、立体的なコンピュータグラフィックスを使って、直感的にわかりやすくしようと試行錯誤しています。

http://www.tokudenkairo.co.jp/jtag/

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2015.07.06

塩化カリウムの効果をプラスチックシンチレータで測る

特電のプラスチックシンチレータは本当に放射線を測っているのか、それとも実はただのノイズを測っているだけかもしれない、という疑念を払拭するために、プラスチックシンチレータの横に1kgの塩化カリウムを置いてみました。

天然のカリウムにはカリウム40という放射性同位体が0.01%含まれているからです。誰でも手軽に買える放射線源としては塩化カリウムが一番良いのではないかと思います。1kgの塩化カリウムには約0.05gのカリウム40が入っていて、およそ15000ベクレルになります。

これをプラスチックシンチレータの横に置いて約3時間測り、その後、外して約3時間測りました。

K40_ari

↑カリウムの試薬1kgを置いた

K40_nashi

↑カリウムを外した。

1分間のカウント数の比較は・・

K40_6h

こんなにくっきり出ました。塩化カリウムを外すとカウントレートが約半分になります。

青い線(ch1)は上側のプラスチックシンチレータですが、約30cm離れていてほとんど差異はないように見えます。

スペクトラムを見てみると、パルス高さが20あたりのところで優位な差がありました。なお、スペクトラムが全体的にギザギザしているのはデータ処理の問題(2つのフォトマルのゲインを合わせるために定数を乗算したところで生じたバグ)なので今は無視しておきます。

K40_spec

カリウム40は1.3MeVのβ線か、1.5MeVのγ線を出しますが、拾っているのはたぶんγ線でしょう。このシンチレータの筐体は5mmのアルミで、結構厚いからβ線は入れません。

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Cosmo-Zの計測データを解析してみた

Cosmo-Zにパルス計測機能を徹底的にデバッグして、長時間のデータが取れるようになってきたので、SDカードに記録されたファイルを解析してみました。

現在、特殊電子回路㈱・秋葉原オフィスに置かれたCosmo-Zには2台のプラスチックシンチレータとフォトマルをつないでいて、シンチレータにに入った(おそらくミューオンが大部分と思われる)イベントのパルスの大きさや、発生時刻、そして生の波形を記録しつづけています。

また、ZYNQではLinuxが動いていて、Webサーバを持っています。内蔵のWeb画面からデータをダウンロードすることができます。

Csz_files

このデータをダウンロードして、ミューオンのスペクトラムや発生頻度をグラフにしてみることにします。

まずは、7月1日の23時ごろから2日の午前5時ごろまでの6時間に測った、1分間あたりのイベント数です。2つのフォトマルは、ゲインが違うので全く同じスペクトラムにはなりませんが、だいたい同じような形になっているのがわかると思います。

Hist0702_2

1分間のカウント数は、CH1(ゲインが低い方)のフォトマルの方が多いのですが、変動も大きいようです。

Cpm0702

それからしばらくして、7月5日の19時ごろに6時間測定したときの結果。休日ですから、もちろん、自宅にいながら遠隔操作で測定しています。

Hist0705

CH1のカウント数の変動が大きくなっている感じがします。

Cpm0705

4日経ってもだいたい同じようなカウント数なので、1日とか2日とかでの変動はないことはわかりました。

ただ、CH1の短時間での変動が大きいような気がします。CH1はフォトマルのパルスが小さいから、ノイズをカウントしてしまっているのかもしれません。アナログ部でゲインを調整するか、ディスクリをきつくしたほうがいいのかもしれません。

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