5cm FPGA基板でMicroBlazeを動かす｜UART＋7セグ表示まで一気に動作確認

Running MicroBlaze on a 5cm FPGA Board | UART Input to 7-Segment Display

🇬🇧English Sammary

This article demonstrates how to run MicroBlaze on a compact 5cm FPGA board and implement a simple UART-to-7-segment display system.

We built a minimal system using:

• MicroBlaze CPU
• AXI UART Lite
• AXI GPIO

The system receives numeric input from a PC via UART, displays it on a 7-segment LED, and sends an echo back for verification.

Key lessons:

• Always check baud rate settings
• Verify XDC pin assignments
• Properly configure Vitis workspace

This setup shows that even a small FPGA board can handle full embedded system prototyping efficiently.

導入

5cmサイズのFPGA基板を使って、今回はMicroBlazeを動作させてみました。

これまでに以下を確認済みです：

• 7セグLEDのカウント表示
• UART通信（PCとの通信）
• VHDL単体での動作確認

今回はそこから一歩進めて、
MicroBlaze上でUART入力 → 7セグ表示を実現します。

🔧 開発環境

• FPGA：5cm FPGAボード（XC7S25系）
• ツール：
  • Vivado 2025.x
  • Vitis 2025.x
• クロック：50MHz
• UART：FT2232H経由

🧠 システム構成

今回の構成はシンプルです。

PC → UART → MicroBlaze → GPIO → 7SEG
           ↑
       UARTフィードバック

ポイントは：

• PCから入力した数字を受信
• そのまま7セグに表示
• UARTでエコーバック（確認用）

⚙️ Vivado設計

① Block Design

• MicroBlazeを配置
• AXI UART Lite
• AXI GPIO（7SEG用）
• Clocking Wizard（50MHz）

② Wrapper生成

VivadoでHDL Wrapperを生成すると、以下のようなトップになります：

entity mb_uart_7seg_wrapper is
  port (
    FT_RXD : out STD_LOGIC;
    FT_TXD : in STD_LOGIC;
    SEG_tri_o : out STD_LOGIC_VECTOR ( 7 downto 0 );
    diff_clock_rtl_0_clk_n : in STD_LOGIC;
    diff_clock_rtl_0_clk_p : in STD_LOGIC;
    reset_rtl_0 : in STD_LOGIC
  );
end mb_uart_7seg_wrapper;

※XDCの信号名ミスでハマったので注意

🖥️ Vitisでソフト作成

ハマりポイント

• 「You have not yet opened a workspace」が出る
  → Workspaceを開く必要あり
• Platformは作れてもApplicationが作れない
  → Platform選択を確認

💻 サンプルコード（C）

#include "xuartlite.h"
#include "xgpio.h"#define UART_DEVICE_ID XPAR_UARTLITE_0_DEVICE_ID
#define GPIO_DEVICE_ID XPAR_GPIO_0_DEVICE_IDXUartLite Uart;
XGpio Gpio;int main()
{
    u8 data;    XUartLite_Initialize(&Uart, UART_DEVICE_ID);
    XGpio_Initialize(&Gpio, GPIO_DEVICE_ID);    XGpio_SetDataDirection(&Gpio, 1, 0x00);    while(1)
    {
        if (XUartLite_Recv(&Uart, &data, 1))
        {
            // エコーバック
            XUartLite_Send(&Uart, &data, 1);            // 数字のみ表示
            if (data >= '0' && data <= '9')
            {
                XGpio_DiscreteWrite(&Gpio, 1, data - '0');
            }
        }
    }
}

🔌 動作結果

最初うまく動かなかった原因はこれ👇

👉 ボーレートが 9600bps だった

→ 115200に合わせたら即動作

🎉 実際の動き

• PCで数字キー入力
• FPGAに送信
• 7セグに表示
• 同時にエコーバック

👉 完全に想定通り動作

動画はこちらから見れます

⚠️ ハマりポイントまとめ

• XDCの信号名ミス
• Workspace未設定（Vitis）
• ボーレート不一致

👉 この3つでほぼ詰まる

💡 今回のポイント

• MicroBlazeでも超シンプル構成で動く
• UART＋GPIOだけでも十分実用
• 5cm基板でもしっかりシステム組める

対話ログ

今回のやり取りは保存しています。

👉 ChatGPTとの対話ログはこちら

🚀 次のステップ

• コマンド入力対応
• 複数桁表示
• FIFO化
• AXIバス制御拡張

✍️ まとめ

5cm FPGA基板でも、

👉 「CPU＋入出力」まで一気に構築できる

これで、

• ソフト＋ハード一体開発
• 組み込みシステム試作

がかなり現実的になりました。

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