JP2004531058A - ワイヤレスプログラム可能論理装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
【0001】
本発明はプログラム可能論理装置に関するものであって、更に詳細には、ワイヤレス通信を使用して遠隔ホストとインターフェースさせることが可能なプログラム可能論理装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
プログラム可能論理装置は、特定した論理機能を実施するためにユーザによりプログラム即ち書込むことが可能な公知のタイプの集積回路(IC)として存在している。プログラマブルロジックアレイ(PLA)及びコンプレックスプログラマブルロジックデバイス(CPLD)等のような異なるタイプのプログラム可能論理装置が存在している。フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)と呼ばれる1つのタイプのプログラム可能論理装置は、容量、柔軟性及びコストの優れた組合わせのために非常に人気がある。FPGAは、典型的に、プログラム可能な入力/出力ブロック(IOB)のリングにより取囲まれている形態特定可能論理ブロック(CLB)からなるアレイを有している。これらのCLB及びIOBはプログラム可能な相互接続構成体によって相互接続されている。CLB、IOB、相互接続構成体は、典型的に、CLB、IOB、相互接続構成体がどのように形態特定されるかを定義する内部コンフィギュレーション(即ち、形態特定)メモリセル内へコンフィギュレーションデータ(ビットストリーム)のストリームをローディングすることによりプログラムされる。コンフィギュレーションビットストリームは、外部メモリ(例えば、外部PROM)から読取ることが可能である。これらの個別的なメモリセルの集約的な状態がFPGAの機能を決定する。
【0003】
半導体処理技術における進化に起因して、IC内の同一の区域上に更なるトランジスタを製造することが可能である。このことは更なる機能性とすることに通じる。その結果、該装置のピン数はその機能性をサポートするために増加させることが必要である。最近、FPGAの幾つかは約1,000個のピンを有している。
【0004】
これらのFPGAは多くの機能を実施するためにプログラムさせることが可能であるので、それらは益々製品の設計において使用される。幾つかの複雑な製品設計において1個を超えるPFGAが1つの製品において使用される。これらのFPGAの幾つかはコンフィギュレーション(configuration)即ち形態特定の後に異なる時間において動作を開始することを必要とする。過去においては、これらのFPGAのコンフィギュレーション及び開始時間を取扱うためにエンジニアはグルー(glue)論理を設計する必要性があった。多くの場合において、このグルー論理は回路基板上の貴重な表面積を占有するものである。更に、このグルー論理は、典型的に、各製品に対してカスタム設計されるものである。従って、それは時間がかかり且つ非効率的な処理である。
【0005】
FPGA上の多数のピンは、これらのピンの多くは他のICへ接続されるので、回路基板がより混雑していることを意味している。従って、上述したグルー論理を配置させるために回路基板上に空間を見つけ出すことは益々困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って、回路基板上の不必要な回路を減少させることが望ましい。又、FPGAを使用する場合の効率を改善することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のプログラム可能論理装置は、従来のプログラム可能論理コンポーネントへ接続されているワイヤレスコンポーネントを包含する単一のICである。ワイヤレスコンポーネントは遠隔ワイヤレスホストからのワイヤレスデータを受取り且つ処理することが可能である。そのデータはプログラム可能論理コンポーネントをプログラムするためにそれへ送られる。本発明の1つの利点は、プログラミングデータが遠隔的に格納され且つ全てのプログラミング回路がIC上に位置されているということである。従って、プログラミングの目的のために使用される回路基板上の表面積は最小である。
【0008】
幾つかの製品設計は複数個のプログラム可能論理装置を必要とする。ワイヤレスプログラム可能論理装置が使用される場合、それらの全ては遠隔ワイヤレスホストからデータ及びコマンドを受取ることが可能である。その結果、ワイヤレスホストはコンフィギュレーション即ち形態特定の順番及びこれらの論理装置の開始時間を制御することが可能である。この目的のためにグルー論理を構築することは必要ではない。従って、製品設計における効率が改善されている。
【0009】
プログラム可能論理装置をプログラミングする上で問題が存在する場合には、ホストはそのメモリ内に障害の発生した動作を記録することが可能である。記録された情報はプログラム可能論理装置の同一性、通信時間等を包含することが可能である。この情報は生産の流れを改善するために使用することが可能である。
【0010】
本発明の上述した要約は、本発明の各開示される実施例を記述することを意図したものではない。図面及び以下の詳細な説明は付加的な例の実施例及び本発明の側面を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明は、プログラム可能論理装置とのワイヤレス通信に関するものである。以下の説明において、本発明のより完全なる理解を与えるために多数の特定の詳細について記載する。然しながら、当業者にとって明らかなように、本発明はこれらの特定な詳細なしで実施することが可能である。その他の場合においては、本発明が不明瞭となることを回避するために、公知の特徴についての詳細な説明は割愛している。
【0012】
図1はアンテナ104へ接続されている本発明のワイヤレスプログラム可能論理装置102を示したブロック図である。ワイヤレスプログラム可能論理装置102はプログラム可能論理装置ダイ106、ベースバンドユニット108、無線周波数(RF)トランシーバ110、オプションとしてのパワーアンプ112を包含している。プログラム可能論理装置ダイ106はFPGA、PLA、CPLD、又はPPROMダイとすることが可能である。ベースバンドユニット108及びトランシーバ110は1個のRFダイ114内に製造することが可能である。1実施例においては、ダイ106及び114及びパワーアンプ112はマルチチップモジュール(MCM)内に結合されている。別の実施例においては、CMOSプロセスを使用する。現在、プログラム可能論理装置ダイ及びベースバンドユニット108の両方がCMOSプロセスを使用して実現することが可能である。最近、CMOSプロセスを使用してRF回路を実現する上で著しい進化がなされている。例えば、TC2000と呼称されジィーボ(Zeevo)インコーポレイテッドによって市販されている0.18μmCMOSプロセス上で構築される新たなICは該無線周波数、ベースバンドユニット及びインターフェースを包含している。ワイヤレスプログラム可能論理装置のこの実施例においては、CMOSプロセスを使用して、可及的に可能な数の機能的ブロックを単一のIC内に集積化させる。
【0013】
注意すべきことであるが、「ワイヤレス」という用語はRFへ制限されるものではない。それは、配線型接続を使用することのない、光学的、オーディオ及びその他の通信手段を包含するものである。
【0014】
ベースバンドユニット108は、ワイヤレスプログラム可能論理装置102により送信され且つ受信されるワイヤレスデータのデータ処理を実施する。ベースバンドユニット108により実施される操作の幾つかの例は、エラー補正、データ通信リンク制御、デジタルオフセットキャンセレーション及び記号同期、暗号化、データバッファリング等である。RFトランシーバ110は、好適には、電圧制御型オシレータ、低ノイズ増幅器、変調器、復調器、フィルタ等を包含している。
【0015】
アンテナ104はMCMパッケージ自身の上に形成することが可能である。一方、それは外部的に設けることが可能である(例えば、回路基板上の金属ストリップの形態において)。本発明は、異なるワイヤレス通信プロトコルで使用することが可能である。例示的なプロトコルはブルトースである。このプロトコルは無認可型2.4GHzISM(産業、科学及び医学的)バンドにおける拡散スペクトル周波数ホッピング信号を使用する。現在の仕様は最大でチャンネル当たり720kb/sのデータレートをサポートする約100メートルの範囲を提示している。その他のワイヤレス通信プロトコルは、より長いレンジ及び/又はより高いデータレートを提供する場合がある。
【0016】
ワイヤレスプログラム可能論理装置102がFPGAである場合には、パワーがターンオンされた後にコンフィギュレーションビットストリームにより形態特定させることが必要である。従来のシステムにおいては、例えばPROM(プログラマブルリードオンリメモリ)等の外部の非揮発性メモリ(不図示)を使用してこのビットストリームを格納している。格納されたビットストリームはFPGA上の専用ピンを介してFPGA内のコンフィギュレーションメモリへ送信される。1実施例においては、このビットストリームはワイヤレス手段を使用して装置102のコンフィギュレーションメモリ116へ送信させることが可能である。その結果、コンフィギュレーション即ち形態特定のために専用のピンを有することは必要ではない。更に、回路基板上に外部の非揮発性メモリを配置させることは必要ではない。その結果、回路基板上の表面積はより良く利用することが可能である。
【0017】
図2は本発明のワイヤレスを基礎としたコンフィギュレーションシステム130を示している。それはコンフィギュレーションホスト132と、例えばIC139−143等の複数個のICを具備している回路基板136とを包含している。これらのICのうちの幾つかは例えばFPGA142及び143等のプログラム可能論理装置とすることが可能である。ホスト132はFPGA142及び143のコンフィギュレーションビットストリームを格納するメモリ(不図示)を包含している。これらのビットストリームはアンテナ134を介してFPGA142及び143へ送られる。
【0018】
図3は本発明のコンフィギュレーションホスト150の1実施例のブロック図である。それはその動作を制御するプロセッサ152を有している。ホスト150は外部供給源(不図示)からコンフィギュレーションビットストリームを受取るコンフィギュレーションデータ入力インターフェース154を包含している。プロセッサ152はメモリ156内に該ビットストリームを格納する。FPGAを形態特定する必要性が存在する場合には、プロセッサ152がメモリ156からビットストリームを検索し且つそのデータをシリアルインターフェース160へ送る。シリアル化されたデータはトランシーバ162によってアンテナ134へ送られる。トランシーバ162とアンテナ134との間にオプションとしての増幅器を挿入させることが可能である。メモリ156は、好適には非揮発性であるが必ずしもそうである必要性はない。
【0019】
別の実施例においては、ホスト150は独立型状態マシンとして構成することが可能である。
【0020】
ホスト132と単一のFPGAとの間の相互作用について説明する。図4は、この相互作用のフローチャート170を示している。ステップ172において、ホスト132が認識可能なFPGAを探し出すためのクエリーを送る。このクエリーは、好適には、所定の周波数及び期間の電磁波上にエンコードしたデジタルパターンである。FPGAがそのIDをホスト132へ送ることにより該クエリーに応答する。ステップ174において、応答するFPGAがターゲットFPGAであるか否かをホスト132が判別する。ターゲットが見つからない場合には、ホスト132は認識可能なFPGAに対するサーチを継続して行う。ターゲットが見つかった場合には、ホスト132は2つのタイプの動作を同時に実施する。即ち、(1)コンフィギュレーションビットストリームデータを送ることと、(2)ターゲットFPGAが適切に動作しているか否かの判別である。ステップ176において、ホスト132は、そのFPGAが継続してコンフィギュレーションデータを受付けることが可能であるか否かを決定する。1実施例においては、そのFPGAは、それがコンフィギュレーションデータを受付けることが不可能である場合、所定の信号をホスト132へ送る。このような信号が受取られない場合には、ホスト132は、それが継続してコンフィギュレーション信号を送ることが可能であると仮定する。このような信号が受取られる場合には、ホスト132はターゲットFPGAをリセットさせるためのコマンドを送る(ステップ178)。ステップ180において、ホスト132はこの障害を発生した動作を記録する。該情報は、コンフィギュレーションのステータスを知ることを必要とするユーザにより後に検索するために非揮発性メモリ156内に格納させることが可能である。障害に関する付加的な情報(例えば、障害時間)も記録することが可能である。次いで、フローチャート170は終了する(ステップ182)。
【0021】
上述したように、ホスト132は、そのようにしないことが要求されない限り、コンフィギュレーションデータを送り出す。ステップ186において、ホスト154は、非揮発性メモリ156内に格納されている全てのコンフィギュレーションデータが送られたか否かを判別する。全てのデータが送られていない場合には、ホスト132は継続してデータを送る(ステップ188)。全てのデータが送られた場合には、ホスト132はターゲットFPGAを形態特定するためのコマンドを送る(ステップ189)。ホスト132は、FPGAがコンフィギュレーション即ち形態特定を完了するのを待機する(ステップ190)。形態特定が成功した場合に、ホスト132は成功したコンフィギュレーション動作をその非揮発性メモリ156内に記録する(ステップ192)。次いで、ホスト132は開始コマンドをターゲットFPGAへ送り、通常の動作を開始させる(ステップ194)。次いで、フローチャート170は終了する(ステップ182)。コンフィギュレーション即ち形態特定が失敗すると、ホスト132は障害の発生した動作を記録する(ステップ202)。次いで、それはコマンドを送ってターゲットFPGAをリセットさせる(ステップ204)。次いで、フローチャートが終了する(ステップ182)。
【0022】
上述したことから理解されるように、FPGAは同一の回路基板上に非揮発性メモリとの配線型接触を有することを必要とするものではない。更に、本発明のシステムを使用して更なる情報を記録することが可能である。該情報は製品の製造を改善するために使用することが可能である。
【0023】
本発明は、同一の回路基板上に複数個のプログラム可能論理装置を形態特定するために拡張させることが可能である。図5A及び5Bを結合させると、ホスト132と2個又はそれ以上のFPGAとの間の相互作用を示したフローチャート230となる。ステップ232において、ホスト132はFPGAへクエリーを送る。ステップ234において、各FPGAはそのIDをホスト132へ送る。ステップ236において、ホスト132は受取ったIDをそのメモリ内に前に格納されているリストと比較する。IDがマッチする場合には、フローチャート230は図5Bに示したステップへ進行する(ビットストリームを送り且つFPGAを形態特定する)。マッチしない場合には、ホスト132は、別の組のFPGAを形態特定することが必要であるか否かを判別する(ステップ238)。そうすることの必要性がない場合には、フローチャート230は終了する。そうすることの必要性がある場合には、フローチャート230はステップ232へ分岐する。
【0024】
1実施例において、そのIDは、単一のプログラム可能論理装置を一意的に識別するために使用することが可能である。この場合には、そのIDは正しい装置のみが形態特定されることを確保することに役立つ。別の実施例においては、そのIDは、あるタイプの装置の一般的な識別とすることが可能である。IDの1つの例は所謂バウンダリースキャン記述言語において使用されるIDCODEである。これはあるベンダーの全てのFPGA内にエンコードされている一意的なIDであり、製品のファリミーメンバーを識別するために使用される。IDCODEの1例を以下に示す。
【0025】
このタイプのIDは、好適には、多数の同一の回路基板をプログラムするために同一のホストが使用される場合の生産状況において使用される。このIDは回路基板上の異なるFPGAを識別するために使用することが可能である。
【0026】
ホスト132が、正しいFPGAが存在していることを判別した後に、それは同時に以下の動作を実施する。即ち、(1)各FPGAへコンフィギュレーションデータを送り出し、且つ(2)ターゲットFPGAが適切に動作しているか否かを判別する。次に、図5Bへ移ると、ホスト132は、FPGAが継続してコンフィギュレーションデータを受付けることが可能であるか否かを判別する(ステップ244)。本発明の1実施例においては、FPGAは、それがコンフィギュレーションデータを受付けることが不可能である場合に、所定の信号をホスト132へ送る。このような信号が受取られない場合に、ホスト132は、それがコンフィギュレーションデータを継続して送ることが可能であるものと仮定する。このような信号が受取られる場合には、ホストはその特定のFPGAに対してリセットコマンドを送る(ステップ246)。ステップ248において、ホスト132はこの障害の発生した動作を記録する。好適には、そのFPGAのIDが記録され、従ってユーザは障害の発生したFPGAを識別することが可能となる。その他の情報も記録することが可能である。次いで、フローチャート230は終了する(ステップ250)。
【0027】
ホスト132は、又、ビットストリームをモニタし、現在のFPGAに対するデータの全てが送られたか否かを判別する(ステップ252)。全てのデータが送られていない場合には、ホスト132は継続してデータを送る(ステップ254)。全てのデータが送られた場合には、ホスト132はコンフィギュレーションコマンドを現在のFPGAへ送信する(ステップ256)。ホスト132は該FPGAからの応答を待機して、コンフィギュレーション即ち形態特定が成功したか否かを判別する(ステップ258)。コンフィギュレーションが成功した場合には、ホスト132は、このFPGAがこの時間において開始されるべきであるか否か又は別のFPGAがコンフィギュレーションを完了するまで待機することが必要であるか否かを判別する(ステップ260)。コンフィギュレーションが成功しない場合には、ホスト132はFPGAへコマンドを送り、コンフィギュレーションを停止することを要求する(ステップ262)。次いで、ホスト132は障害の発生した動作を記録する(ステップ264)。フローチャート230は停止する。ホスト132は、全てのFPGAに対するデータの全てが送られたか否かを継続してチェックする(ステップ270)。データのうちの幾らかが更に送られるべきである場合であり、且つ残りのFPGAがデータを受付けることを継続して表わしている場合には、ホスト132は適切なFPGAに対してデータを送る(ステップ272)。全てのデータが送られた場合には、ホスト132は、コンフィギュレーションが完了したことを全てのFPGAが表わしているか否かを判別する(ステップ274)。コンフィギュレーションが完了した場合には、ホスト132は開始コマンドをFPGAへ送る(ステップ276)。異なるFPGAが異なる期間において開始することを必要とする場合には、ホスト132は適宜の時間においてコマンドを送る。ステップ278において、ホスト132は成功した動作を記録する。次いで、フローチャート230は終了する。1個又はそれ以上のFPGAがコンフィギュレーションにおいて問題があることを表わす場合には、ホスト132はコマンドを送ってコンフィギュレーションを停止させる(ステップ262)。次いで、ホスト132は障害の発生した動作を記録する(ステップ264)。
【0028】
上述した発明は、単一の回路基板上にワイヤレス及び通常のFPGAの組合わせを包含する場合に修正させることが可能である。図6はこのような結合300を示している。それは、マスターとして機能するワイヤレスFPGA302を包含している。例えば304及び306等の複数個のFPGAがワイヤレスFPGA302へ接続している。ワイヤレスFPGA302は図4に示した態様でコンフィギュレーションデータを受取る。コンフィギュレーションデータはスレーブFPGA304及び306へパスされる。その結果、複数個のFPGAを形態特定するために単一のワイヤレスFPGAを使用することが可能である。
【0029】
別の実施例において、ターゲット内に異なる組のコンフィギュレーションデータをロードさせるための要求をターゲットがホストへ送ることが可能である。1例は幾つかのジャブを取扱うために使用されるハンドヘルド型ユニットである。ハンドヘルド型ユニットはプログラム可能論理装置を包含している。ユーザはジョブ番号をキー入力し、ボタンを押し下げることが可能であり、且つ該ユニットはジョブ番号をホストへ送る。次いで、ホストは新たなデータを送って該ユニット内のプログラム可能論理装置を再形態特定させる。別の実施例においては、プログラム可能論理装置が、所定時間を超えてそれがホストとワイヤレス接触していない場合に、その中の情報を消去させることが可能である。この実施例は、プログラム可能論理装置内の秘密データを保護するのに有用である。
【0030】
上述したことから理解されるように、新規なワイヤレスプログラム可能論理装置及びそれを使用する方法について開示した。当業者は本明細書における開示の結果として行うことが可能な種々の修正及び付加を思い浮かべるものである。従って、これら全ての修正及び付加は本発明の範囲内のものと思料され、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等物によってのみ制限されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明のワイヤレスプログラム可能論理装置を示したブロック図。
【図2】本発明のワイヤレスコンフィギュレーションシステムのブロック図。
【図3】本発明のコンフィギュレーションホストのブロック図。
【図4】本発明のコンフィギュレーションプロセスのフローチャート。
【図5A】本発明の複数個のワイヤレスFPGAを形態特定するステップのフローチャートの一部を示した概略図。
【図5B】本発明の複数個のワイヤレスFPGAを形態特定するステップのフローチャートの一部を示した概略図。
【図6】本発明のワイヤレスFPGAと従来のFPGAとの結合を示した概略図。
Claims (13)
- 遠隔ホスト(132)とデジタルデータを通信する集積回路において、
前記遠隔ホストから前記デジタルデータを受取るワイヤレストランシーバ(110)、
前記ワイヤレストランシーバ(110)へ接続されており、前記デジタルデータに関してデータ処理操作を実施するベースバンドユニット(108)、
前記ベースバンドユニット(108)へ接続されており、前記デジタルデータを使用して形態特定するプログラム可能論理コンポーネント(106)、
を有している集積回路。 - 請求項1において、前記集積回路がFPGAであり、且つ前記デジタルデータがコンフィギュレーションビットストリームデータである集積回路。
- 請求項1において、前記ワイヤレストランシーバ(110)が無線周波数トランシーバであり、且つ前記ワイヤレストランシーバ(110)及び前記ベースバンドユニット(108)がブルトースプロトコルに準拠している集積回路。
- 請求項1において、前記ベースバンドユニット(108)及び前記ワイヤレストランシーバ(110)が、更に、前記遠隔ホストへ応答を送信する集積回路。
- システムにおいて、
デジタルデータを通信するためのワイヤレス回路を有している遠隔ホスト(132)、
回路に接続されている少なくとも2個のプログラム可能論理装置(139,140)、
を有しており、前記少なくとも2個のプログラム可能論理装置の各々が、
前記遠隔ホスト(132)から前記デジタルデータを受取るワイヤレストランシーバ(110)、
前記ワイヤレストランシーバ(110)へ接続されており、前記デジタルデータに関してデータ処理操作を実施するベースバンドユニット(108)、
前記ベースバンドユニット(108)へ接続されており、前記デジタルデータを使用して形態特定を行うプログラム可能論理コンポーネント(106)、
を有しているシステム。 - 請求項5において、前記少なくとも2個のプログラム可能論理装置(139,140)がFPGAであり、且つ前記デジタルデータがコンフィギュレーションビットストリームデータであるシステム。
- 請求項5において、前記少なくとも2個のプログラム可能論理装置(139,140)のうちの少なくとも1つが前記遠隔ホストへ応答を送信するシステム。
- 請求項5において、前記デジタルデータが外部供給源によって発生され、且つ前記ワイヤレス回路が、更に、
前記外部供給源から前記デジタルデータを受取るインターフェース(154)、
前記デジタルデータを処理するプロセッサ(152)、
前記デジタルデータを前記少なくとも2個のプログラム可能論理装置へ送信するトランシーバ(162)、
を有しているシステム。 - 請求項5において、前記少なくとも2個のプログラム可能論理装置(139,140)が異なる開始時間を有しており、且つ前記ホスト(132)が異なる時間において前記少なくとも2個のプログラム可能論理装置へ開始コマンドを送信するシステム。
- 請求項5において、更に、少なくとも1個のスレーブプログラム可能論理装置を有しており、前記少なくとも2個のプログラム可能論理装置のうちの少なくとも1つが、前記デジタルデータを前記少なくとも1個のスレーブプログラム可能論理装置へ送給するマスター装置であるシステム。
- 遠隔ホスト(132)とプログラム可能論理装置との間でのワイヤレス通信方法において、
前記ホスト(132)によって送信されたクエリーをターゲットプログラム可能論理装置(139)によって受取り、
前記ターゲットプログラム可能論理装置(139)によって、前記ホストにより送信された1組のデジタルデータを受取り、
前記1組のデジタルデータのうちの少なくとも一部を使用して前記ターゲットプログラム可能論理装置(139)を形態特定する、
上記各ステップを有している方法。 - 請求項11において、更に、
前記形態特定ステップのステータスを表わす前記ターゲットプログラム可能論理装置(139)からの信号を前記ホスト(132)により受取り、
前記ホスト(132)により前記ステータスを記録する、
上記各ステップを有している方法。 - 請求項11において、更に、再形態特定用の要求を前記プログラム可能論理装置(139)により前記ホスト(132)へ送給するステップを有している方法。
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