教育用FPGAマイコンシステムの開発

情報処理学会

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タイトル別名
  • A Prototype of FPGA Microcontroller System for Education

説明

現在，8 ビットマイコンを搭載した教育用 8 ビットマイコンボードはいくつか開発され商用化されているが，マイコン初学者の学習ツールとして開発されたものは少ない．本研究では，8 ビットマイコンを FPGA 上に実装し，一命令ごとにステップ実行を行いその動作結果を確認できる初学者用の教育用マイコンを試作した．また，本 FPGA マイコンの命令セットシミュレータ (ISS) および命令をオブジェクトコードに変換するための簡易アセンブラを開発し，教育用 8 ビットマイコンシステムとして実現した．本システムを本学の授業の実習としてマイコン初学者に適用したところ，実習開始時のマイコンの理解度は約 3 割であったが，3 回の実習終了後には理解度が約 8 割に向上し，教育教材として効果が認められた．

Several 8-bit microcontroller boards for education have been developed and commercialized. However, few of them are developed as a learning tool for microcontroller beginners. In this study, an 8-bit microcontroller was developed using FPGA which is an educational microcontroller prototype for beginners. That can show the result of the behavior by the step execution of each instruction. Also, an instruction set simulator (ISS) for the FPGA microcontroller has been developed as an 8-bit microcontroller system for education. When this system was applied to the microcontroller beginners as an exercise of the university class, Before the exercises, their understanding rate of the microcontroller was about 30%. However, after the completion of three exercises, the understanding rate was improved to 80%. As the result, this shows the effect of the educational tool, respectively.

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