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HDMIとEthernetに対応したFPGA開発ボードなら、映像処理とネットワーク連携を一台で試せます。まず確認したいのは、HDMIが出力専用か、入力にも対応するか。拡張端子の種類も、試せる実験を左右します。
ここではARMプロセッサを搭載するSoC系と、FPGAロジック資源を重視したボードを紹介します。端子の数に加えて映像の入出力や開発環境も見ると、候補を絞りやすくなりますよ。
| ボード | HDMI・ネットワーク | 主な拡張端子 |
|---|---|---|
 DE10-Nano | HDMI出力・Gigabit Ethernet | 40-pin GPIO×2、Arduino Uno R3互換 |
 Zybo Z7 | HDMI入力・出力・Gigabit Ethernet | Pmod×5または×6、Pcam端子 |
| Digilent Nexys Video | HDMI入力・出力、Mini DisplayPort出力・10、100、1000の各速度に対応するEthernet PHY | 160-pin FMC LPC、Pmod×4 |
| TUL PYNQ-Z2 | HDMI入力・出力・Gigabit Ethernet | Pmod×2、Arduino Shield互換、Raspberry Pi端子 |
HDMIで画面へ信号を送る実験なら、4機種すべてが候補です。外部映像の取り込みまで試す場合は、入力対応のZybo Z7、Nexys Video、PYNQ-Z2が該当します。
拡張先はPmodやGPIOからFMC規格まで幅広く用意されています。DE10-Nanoの公式希望小売価格はUS$225で、実売価格は時期や販売店によって変わります。
映像とLANの要点
HDMI出力はボードが生成した映像をディスプレイへ送り、入力は外部の映像を受け取ります。取り込み側の処理まで試したい方には、入出力の両方に対応する機種が便利ですね。
DE10-NanoのHDMI TXはDVI 1.0互換で、出力に対応します。外部映像をHDMI経由で入力する仕様はありません。ここは機種選びを分ける点です。
Gigabit Ethernet PHYは、有線ネットワーク接続の物理層を担います。PHYの搭載だけで、アプリケーションの実効速度や通信処理の構成まで決まるわけではありません。
DE10-Nano、Zybo Z7、PYNQ-Z2はARMプロセッサとFPGAを備えます。CPU側とFPGA側の処理を組み合わせられる点が共通しています。映像や通信をどちらに任せるか、開発環境と合わせて考えてみましょう。
DE10-Nanoの特徴
DE10-NanoはCyclone V SEと、800MHzのデュアルコアARM Cortex-A9 HPSを組み合わせています。FPGAは110K LE、メモリは1GB DDR3 SDRAM。CPUとプログラマブルロジックを使う試作におすすめです。
HDMIは出力に対応し、ネットワーク用にRJ45とGigabit Ethernet PHYを備えます。画面表示と有線LANを組み合わせる用途に合う構成です。外部映像の入力が必要なら、別の機種を選びましょう。
40-pin GPIOヘッダーは2本あり、Arduino Uno R3互換ヘッダーと10-pinアナログ入力ヘッダーも備えます。センサーや周辺回路をつなぐ実験で、拡張端子を活用できます。
書き込みはオンボードUSB-Blaster IIからJTAGで行えます。EPCS64シリアル構成デバイスを搭載し、開発環境はIntel Quartus Prime。公式希望小売価格はUS$225で、実売額は時期や販売店によって異なります。
Zybo Z7の特徴
Zybo Z7はZynq-7000 SoCを使い、667MHzのデュアルコアARM Cortex-A9を搭載します。HDMI入出力とGigabit Ethernet PHYも備えており、映像とLANを組み合わせる試作におすすめです。
Z7-10はXC7Z010で28K logic cells、Z7-20はXC7Z020で85K logic cellsです。Pmodポート数もそれぞれ5基と6基。ロジック規模や端子数が異なるため、型番まで確認してください。
メモリは1GBのDDR3Lで、16MBのQuad-SPI FlashとmicroSDスロットもあります。USB-JTAGで書き込めるほか、FlashやmicroSDからもプログラム可能。組み込みLinuxの検討にも使えます。
Vivado Design Suite WebPACK、Vitis、PetaLinuxに対応しています。MIPI CSI-2対応のPcam端子も備えるため、HDMI入力に加えてカメラ接続も試したい方に合う構成です。
Nexysの拡張力
Nexys VideoはArtix-7 XC7A200Tを搭載し、33,650 logic slices、13MbitのBRAM、740個のDSPを備えます。映像処理で多くのロジックや演算資源を使う実験におすすめです。
HDMI入力・出力のほか、Mini DisplayPort出力もあります。ネットワーク用には10、100、1000の各速度に対応するEthernet PHYを搭載。映像を取り込み、処理して表示する構成を試せます。
拡張端子は160-pin FMC LPCコネクターとPmodポート4基です。FMC拡張カードを使う実験や、複数の外部I/Oを扱う構成に便利。Pmodを中心とする機種とは拡張方法が異なります。
メモリは512MB DDR3で、32MB Quad-SPI FlashとmicroSDスロットも備えます。オンボードUSB-JTAGを搭載し、JTAG、Flash、microSD、USB flash driveからプログラム可能。開発環境はAMD Vivado Design Suiteです。
PYNQ-Z2の特徴
PYNQ-Z2はZynq-7000 XC7Z020を搭載し、85K logic cells、13,300 logic slices、630KBのBRAM、220個のDSPを備えます。650MHzのデュアルコアARM Cortex-A9も搭載。PythonからFPGAを試したい方におすすめです。
HDMI入出力とGigabit Ethernet PHYを備え、映像と有線ネットワークを扱えます。メモリは512MB DDR3で、16MB Quad-SPI FlashとmicroSDスロットも搭載。Zybo Z7-20と同じXC7Z020ですが、メモリ容量やバス幅などの構成は異なります。
拡張端子はPmodが2基。Arduino Shield互換端子とRaspberry Pi端子もあります。手持ちのシールドや対応周辺機器をつなぎ、FPGA側の試作を進めたい方に便利です。
PYNQフレームワークはPythonに対応し、Vivado用のボードファイルも公開されています。JTAG、Quad-SPI Flash、microSDからプログラム可能。Pythonで試しながらVivadoを使った開発へ進めます。
結論
HDMI入力と出力の両方を使うなら、Zybo Z7、Nexys Video、PYNQ-Z2が候補です。Pythonを中心に試す人にはPYNQ-Z2、映像ロジック資源やFMC拡張を重視する人にはNexys Videoがおすすめです。
HDMI出力とGPIO拡張、ARMとFPGAの併用を重視するならDE10-Nanoが合います。必要な映像入力と拡張端子を軸にすれば、スペック表の数字を追うだけで迷わずに済みますよ。
DE10-Nanoの公式希望小売価格はUS$225ですが、実売価格は時期や店舗によって変わります。購入時はボードの型番、とくにZ7-10とZ7-20の違いを確認し、用途に合う一台を選びましょう。
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