FPGA Development Tools

เปิดโลกการออกแบบวงจรดิจิทัลด้วยชุดพัฒนา FPGA

ไม่ว่าจะเป็นโปรเจกต์ทดลองที่มหาวิทยาลัย หรือการพัฒนาฮาร์ดแวร์ต้นแบบในภาคอุตสาหกรรม หนึ่งในเครื่องมือที่วิศวกรดิจิทัลมืออาชีพเลือกใช้เสมอก็คือชุดพัฒนา FPGA เพราะช่วยให้สามารถออกแบบวงจรที่ปรับเปลี่ยนฟังก์ชันได้อิสระภายใต้เวลาและต้นทุนที่ควบคุมได้จริง โดย FPGA ไม่ใช่แค่ชิปโปรแกรมได้ทั่วไป แต่คือรากฐานของการสร้างระบบควบคุมความเร็วสูง การประมวลผลแบบขนาน และระบบฝังตัว (Embedded Systems) ที่ยืดหยุ่น

ที่ RS เราจึงรวบรวมชุดพัฒนา FPGA จากแบรนด์ชั้นนำมาไว้ในที่เดียว พร้อมอุปกรณ์เสริมที่ช่วยให้คุณเริ่มต้นเขียน HDL และโหลดโปรเจกต์ลงบอร์ดได้ทันที

ชุดพัฒนา FPGA คืออะไร ?

ต้องเริ่มจากการอธิบายก่อนว่า FPGA (Field-Programmable Gate Array) คือ วงจรดิจิทัลที่สามารถโปรแกรมฟังก์ชันภายในใหม่ได้อย่างอิสระหลังจากผลิต ซึ่งต่างจาก IC ทั่วไปที่มีฟังก์ชันตายตัว โดยการกำหนดพฤติกรรมของ FPGA ทำได้ผ่านภาษา HDL (Hardware Description Language) เช่น VHDL หรือ Verilog

ดังนั้น ชุดพัฒนา FPGA จึงหมายถึงชุดอุปกรณ์ที่รวมองค์ประกอบต่าง ๆ ที่จำเป็นในการเริ่มต้นใช้งาน FPGA Board ได้แก่

ตัวชิป FPGA หรือ CPLD
อินเทอร์เฟซ USB สำหรับการเขียนโปรแกรม
Header หรือขา I/O สำหรับทดลองวงจร
โมดูลเสริม เช่น UART, LED, Switch, Display
ไฟล์ Reference Design และตัวอย่างโค้ด

ชุดพัฒนาเหล่านี้เหมาะสำหรับนักศึกษา วิศวกร นักพัฒนา หรือแม้แต่ผู้ประกอบการที่ต้องการสร้าง Prototype ของวงจรหรือผลิตภัณฑ์ใหม่ในเวลาที่รวดเร็ว

หลักการทำงานของชุดพัฒนา FPGA

ชุดพัฒนา FPGA Board ทำงานโดยรับคำสั่งจากคอมพิวเตอร์ผ่านทางสาย USB หรือ Flying Leads โดยใช้โปรแกรมเฉพาะของแต่ละผู้ผลิต เช่น Vivado (สำหรับ Xilinx), Quartus Prime (สำหรับ Intel/Altera) หรือ Lattice Diamond ซึ่งรองรับการเขียนโค้ดและประมวลผลวงจรแบบลอจิกได้ครบวงจร โดยหลักการทำงานสามารถแบ่งออกเป็น 5 ขั้นตอนหลักดังนี้

เขียนโค้ด HDL เพื่อกำหนดพฤติกรรมของวงจรดิจิทัล เริ่มต้นจากการออกแบบวงจรด้วยภาษา HDL (Hardware Description Language) เช่น Verilog หรือ VHDL ซึ่งสามารถกำหนดฟังก์ชันการทำงานของวงจรได้ตามต้องการ ทั้งในรูปแบบ Combinational Logic, Sequential Logic หรือแม้แต่ระบบซับซ้อนอย่าง Finite State Machine
Synthesize โค้ดให้เป็น Netlist หรือ Logic Gates โปรแกรมพัฒนา FPGA จะทำการแปลงโค้ด HDL ที่เขียนไว้ให้เป็น Netlist ซึ่งประกอบด้วยลอจิกเกตต่าง ๆ ที่สามารถนำไปวางลงบนทรัพยากรภายใน FPGA ได้ เช่น LUTs, Flip-Flops และ Multiplexers โดยอัตโนมัติ
Implement & Map วงจรลงบนทรัพยากรของ FPGA ในขั้นตอนนี้ ซอฟต์แวร์จะกำหนดตำแหน่งทางกายภาพของแต่ละส่วนของวงจรบนชิป FPGA รวมถึงวางเส้นทางการเชื่อมต่อ (Routing) ระหว่างลอจิกเกตต่าง ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าวงจรสามารถทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้
Upload Bitstream ผ่านสาย USB ไปยังบอร์ด FPGA เมื่อเสร็จสิ้นขั้นตอนการจัดวางลอจิกลงบนทรัพยากรของ FPGA โปรแกรมจะสร้างไฟล์ Bitstream (.bit หรือ .sof แล้วแต่แพลตฟอร์ม) ซึ่งเปรียบเสมือนแผนผังวงจรพร้อมใช้งาน จากนั้นใช้สาย USB หรือ JTAG โปรแกรมเมอร์เชื่อมต่อบอร์ดเพื่ออัปโหลด Bitstream เข้าไปยัง FPGA จริง
ทดลองวงจรจริงผ่านพอร์ตอินพุต/เอาต์พุตบนบอร์ด เมื่อโหลดสำเร็จแล้ว วงจรที่ออกแบบไว้จะทำงานในทันที สามารถทดสอบพฤติกรรมของวงจรผ่าน LED, Switch, Display, หรือเซ็นเซอร์ต่าง ๆ ที่เชื่อมต่อบนบอร์ดได้โดยตรง ช่วยให้สามารถดีบัก ปรับแต่ง และพัฒนาวงจรต่อยอดได้สะดวกรวดเร็ว

ประโยชน์ของชุดพัฒนา FPGA ที่ผู้ประกอบการควรรู้

ต้นทุนต่ำในระยะเริ่มต้น : ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการสร้างต้นแบบฮาร์ดแวร์ เพราะไม่จำเป็นต้องผลิต PCB หรือออกแบบวงจรจริงตั้งแต่แรก สามารถใช้บอร์ดชุดพัฒนาแทนได้ทันที
ความยืดหยุ่นสูง : หากต้องการเปลี่ยนฟังก์ชันหรือปรับปรุงอัลกอริทึมใหม่ ก็สามารถเขียนโค้ด HDL ใหม่และโหลดลงบอร์ดพัฒนา FPGA ได้เลย ไม่ต้องดัดแปลงฮาร์ดแวร์
ลด Time-to-Market : ผู้ประกอบการสามารถเร่งการทดสอบไอเดียใหม่ ๆ และเข้าสู่ตลาดได้เร็วกว่าคู่แข่ง โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมที่นวัตกรรมคือความได้เปรียบ
ใช้งานซ้ำได้หลายโปรเจกต์ : ชุดเครื่องมือพัฒนาเอฟพีจีเอเพียงชุดเดียว สามารถนำไปใช้กับโปรเจกต์อื่น ๆ ได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นระบบควบคุม เครื่องมือวัด หุ่นยนต์ หรือแม้แต่ระบบ AI Edge
เหมาะกับงาน R&D และการออกแบบเฉพาะทาง : ไม่ว่าจะเป็นระบบควบคุมที่มีความเร็วสูง หรืองานประมวลผลข้อมูลเฉพาะทาง เช่น Image Processing, Signal Filtering หรือ Machine Learning ชุดพัฒนา FPGA รองรับการทดลองและขยายผลได้ครบถ้วน

ชุดพัฒนา FPGA มีกี่ประเภท ?

เราสามารถจำแนกประเภทชุดอุปกรณ์ FPGA Board ตามรูปแบบและลักษณะการเชื่อมต่อ ดังนี้

USB Programmers : บอร์ดขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่าน USB โดยตรง ใช้งานง่ายและเหมาะสำหรับการทดลองเบื้องต้น
Flying Leads : ชุดอะแดปเตอร์แบบสายไฟที่สามารถเชื่อมต่อกับขา I/O ของ PCB ภายนอก เหมาะกับงานที่มีการทดลองวงจรหลากหลาย
Module Boards : บอร์ดเสริมที่ใช้ร่วมกับ Breadboard หรือระบบหลัก เพื่อเพิ่มความสามารถ เช่น USB Transfer ความเร็วสูง หรืออุปกรณ์เฉพาะทางอื่น ๆ
Starter Kits & Development Kits : ชุดบอร์ดพร้อมซอฟต์แวร์ ตัวอย่างโค้ด และเอกสารประกอบ เหมาะสำหรับมือใหม่และมืออาชีพ

คู่มือการใช้งานชุดพัฒนา FPGA

ติดตั้ง Software Tool ของผู้ผลิต เลือกติดตั้งซอฟต์แวร์ที่รองรับกับบอร์ดที่ใช้งาน เช่น Xilinx Vivado / ISE, Intel Quartus Prime หรือ Lattice Diamond ซึ่งเป็นเครื่องมือหลักในการเขียนโค้ด HDL, สร้าง Bitstream และควบคุมกระบวนการดาวน์โหลดโปรแกรมลงบนบอร์ด
ศึกษาตัวอย่างโค้ดจากไฟล์ Reference Design ชุดเครื่องมือพัฒนา FPGA มักมีตัวอย่างโปรเจกต์พื้นฐานให้ศึกษา เช่น ระบบนับเลข, LED Blinking, การเชื่อมต่อ UART หรือ PWM ผู้ใช้งานสามารถใช้ตัวอย่างเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นและต่อยอดฟังก์ชันได้อย่างรวดเร็ว
เชื่อมต่อบอร์ดผ่านสาย USB และตรวจสอบไดรเวอร์ เสียบสาย USB หรืออะแดปเตอร์ Flying Leads จากคอมพิวเตอร์ไปยังบอร์ด ตรวจสอบว่าไดรเวอร์มีการติดตั้งเรียบร้อย และเครื่องสามารถตรวจจับบอร์ดได้อย่างถูกต้อง
เขียนโค้ด HDL (Verilog / VHDL) และทำการ Synthesis, Implementation, Generate Bitstream เมื่อเริ่มพัฒนาโปรเจกต์จริง ให้เขียนคำสั่งด้วยภาษา Verilog หรือ VHDL แล้วทำการ Synthesis (แปลงโค้ดเป็นลอจิก), Implementation (แมปวงจรกับทรัพยากรภายใน FPGA) และสุดท้ายสร้างไฟล์ Bitstream สำหรับอัปโหลด
ดาวน์โหลด Bitstream ลงบอร์ด และตรวจสอบผลลัพธ์ผ่านอุปกรณ์อินพุต/เอาต์พุต ใช้โปรแกรมของผู้ผลิตดาวน์โหลดไฟล์ Bitstream ลงไปยังบอร์ด FPGA จากนั้นทดสอบผลลัพธ์โดยใช้ LED, Switch, 7-Segment Display หรือสัญญาณจากพอร์ต I/O ต่าง ๆ เพื่อดูว่าวงจรทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้หรือไม่

หากต้องการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แนะนำให้เก็บไฟล์โปรเจกต์และกำหนด Version Control สำหรับแต่ละการแก้ไข เพื่อให้สามารถย้อนกลับหรือเปรียบเทียบประสิทธิภาพได้ง่ายในอนาคต

ตัวอย่างการใช้ชุดพัฒนา FPGA ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ

อุตสาหกรรมยานยนต์ (Automotive) ใช้ FPGA เพื่อพัฒนาระบบช่วยขับขี่อัจฉริยะ (ADAS), การประมวลผลเรดาร์/ไลดาร์แบบเรียลไทม์, ระบบควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า (Motor Control) และการจำลองเซ็นเซอร์ต่าง ๆ ก่อนนำไปสู่การผลิตจริง
การแพทย์ (Medical Technology) พัฒนาระบบประมวลผลสัญญาณชีพ เช่น ECG, EMG, หรือ Ultrasound โดย FPGA สามารถลดระยะเวลาหน่วงหรือความล่าช้า (Latency) ในการประมวลผลภาพทางการแพทย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้แสดงผลได้แบบเรียลไทม์
โทรคมนาคม (Telecommunications) นำ FPGA มาใช้ในการจัดการ Packet Data, โมดูเลตสัญญาณดิจิทัล, สร้าง Protocol Converter และเร่งประสิทธิภาพของอุปกรณ์ Network Switch หรือ Baseband Processing Unit
หุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ (Robotics & Automation) ใช้สำหรับควบคุมการเคลื่อนไหวแบบเรียลไทม์ในหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การอ่านข้อมูลจากเซ็นเซอร์ความเร็วสูง หรือประมวลผลภาพจากกล้อง Machine Vision
ระบบการเงินและฟินเทค (Finance & FinTech) FPGA ถูกใช้ในระบบ High-Frequency Trading (HFT) เพื่อลดความหน่วงในการประมวลผลคำสั่งซื้อขาย และสร้างอัลกอริทึมการซื้อขายที่ทำงานได้ภายในหน่วยนาโนวินาที
ความปลอดภัยและการเฝ้าระวัง (Security & Surveillance) เครื่องมือออกแบบ FPGA ถูกนำมาใช้ในการประมวลผลภาพจากกล้องวงจรปิดแบบ Edge AI เช่น การจับใบหน้า, ตรวจจับวัตถุต้องสงสัย และการเข้ารหัสวิดีโอด้วยฮาร์ดแวร์โดยตรง
อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ (Aerospace & Defense) ใช้ FPGA ในการประมวลผลเรดาร์ ระบบนำทาง และการสื่อสารที่ต้องการความเสถียรและปลอดภัยสูงภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีข้อจำกัดด้านพลังงานและเวลา

RS จำหน่ายชุดพัฒนา FPGA พัฒนาเทคโนโลยีในธุรกิจของคุณไปอีกระดับ

ที่ RS ผู้นำด้านโซลูชันอุตสาหกรรมและอิเล็กทรอนิกส์ เราคัดสรรเครื่องมือพัฒนา FPGA จากแบรนด์ชั้นนำที่ได้มาตรฐานมาให้เลือกซื้ออย่างสะดวก เช่น Digilent, Trenz Electronic GmbH, Altera และอีกมากมาย มีชุดพัฒนา FPGA ทั้งราคาปลีกและส่ง ครอบคลุมทุกความต้องการของผู้ประกอบการ เลือกซื้อชุดอุปกรณ์ FPGA Board ได้สะดวกตลอด 24 ชั่วโมงบนเว็บไซต์ของเรา พร้อมบริการจัดส่งทั่วประเทศไทย หรือปรึกษาผู้เชี่ยวชาญด้านผลิตภัณฑ์ของเราเพื่อเลือกอุปกรณ์ให้เหมาะกับการใช้งานในอุตสาหกรรมของคุณได้เลย

Digilent 410-383-5EV Zynq Ultrascale+ MPSoC Development Board Development Board Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC EV Device RS Stock No. 234-2551 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 410-383-5EV Each THB80,038.97 จำนวน / Quantity	Digilent	FPGA Board	FPGA	Development Board	ARM Cortex	Embedded VIsion Applications	Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC EV Device	Zynq Ultrascale+ MPSoC Development Board
Digilent 410-376 Xilinx Spartan-7 Development Board RS Stock No. 184-0485 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 410-376 Each THB4,236.66 จำนวน / Quantity	Digilent	-	FPGA	Development Board	-	-	-	Xilinx Spartan-7
Digilent 410-352 Xilinx Spartan-7 Development Board for Hobbyists, Makers, XC7S25-CSGA324 RS Stock No. 146-9228 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 410-352 Each THB9,232.91 จำนวน / Quantity	Digilent	-	FPGA	Development Board	-	Hobbyists, Makers, XC7S25-CSGA324	-	Xilinx Spartan-7
STMicroelectronics STEVAL-IFP030V1 High Speed Digital Input Current Limiter Evaluation Board Evaluation Board RS Stock No. 196-1764 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. STEVAL-IFP030V1 Each THB4,567.79 จำนวน / Quantity	STMicroelectronics	-	-	Evaluation Board	-	Programmable Logic Controllers	SCLT3-8BQ7	High Speed Digital Input Current Limiter Evaluation Board
Digilent 410-300 GENESYS2 KINTEX-7 Development Board RS Stock No. 134-6471 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 410-300 Each THB42,860.81 จำนวน / Quantity	Digilent	-	FPGA	Development Board	-	-	-	GENESYS2 KINTEX-7
Microchip MPF300-EVAL-KIT PolarFire FPGA Evaluation Kit Evaluation Kit FPGA for MPF300TS-1FCG1152I RS Stock No. 352-082 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. MPF300-EVAL-KIT Each THB92,929.53 จำนวน / Quantity	Microchip	Evaluation Kit	FPGA	Evaluation Kit	Evaluation Kit	MPF300TS-1FCG1152I	FPGA	PolarFire FPGA Evaluation Kit
Microchip MPF300-VIDEO-KIT-NS PolarFire SoC Video Kit Accessory Kit FPGA for MPFS250TS-1FCG1152I RS Stock No. 352-085 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. MPF300-VIDEO-KIT-NS Each THB73,949.52 จำนวน / Quantity	Microchip	Accessory Kit	FPGA	Accessory Kit	Video	MPFS250TS-1FCG1152I	FPGA	PolarFire SoC Video Kit
Microchip MPFS250-VIDEO-KIT PolarFire SoC Video Kit Accessory Kit FPGA for MPFS250TS-1FCG1152I RS Stock No. 352-084 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. MPFS250-VIDEO-KIT Each THB101,043.29 จำนวน / Quantity	Microchip	Accessory Kit	FPGA	Accessory Kit	Video	MPFS250TS-1FCG1152I	FPGA	PolarFire SoC Video Kit
Altera DK-DEV-10M50-A MAX 10 Development Kit RS Stock No. 906-3924 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. DK-DEV-10M50-A Each THB9,453.08 จำนวน / Quantity	Altera	-	FPGA	Development Kit	-	-	-	MAX 10
Microchip MPFS-ICICLE-KIT-ES SoC FPGA Icicle Kit SoC Module FPGA for MPFS250T-FCVG484EES RS Stock No. 352-081 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. MPFS-ICICLE-KIT-ES Each THB32,354.40 จำนวน / Quantity	Microchip	FPGA Board	FPGA	SoC Module	FPGA	MPFS250T-FCVG484EES	FPGA	SoC FPGA Icicle Kit
Altera DK-DEV-5M570ZN MAX V Development Kit 5M570Z RS Stock No. 761-4634 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. DK-DEV-5M570ZN Each THB3,774.61 จำนวน / Quantity	Altera	-	CPLD	Development Kit	-	-	5M570Z	MAX V
Digilent 471-036-2 Digilent Eclypse Z7 + two Zmod DAC Expansion Module Xilinx Zynq®-7000 SoC Family Device for Xilinx RS Stock No. 204-3246 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 471-036-2 Each THB23,268.94 จำนวน / Quantity	Digilent	Module	FPGA	Expansion Module	FPGA	Xilinx Zynq®-7000 SoC Family Device	Xilinx Zynq®-7000 SoC Family Device	Digilent Eclypse Z7 + two Zmod DAC
Digilent 410-416 Two Channel 14-bit Digitizer Module Module Zmod Digitizer 1430-125 Module for SYZYGY Compatible RS Stock No. 278-1661 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 410-416 Each THB15,791.91 จำนวน / Quantity	Digilent	FPGA Board	FPGA	Module	FPGA	SYZYGY Compatible Carrier Boards	Zmod Digitizer 1430-125 Module	Two Channel 14-bit Digitizer Module
Digilent 410-370 Cora Z7: Zynq-7000 Development Board for ARM Development, FPGA Development RS Stock No. 184-0456 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 410-370 Each THB7,505.22 จำนวน / Quantity	Digilent	-	FPGA	Development Board	-	ARM Development, FPGA Development	-	Cora Z7: Zynq-7000
Digilent 471-036-1 Digilent Eclypse Z7 + two Zmod ADC Expansion Module Xilinx Zynq®-7000 SoC Family Device for Xilinx RS Stock No. 204-3245 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 471-036-1 Each THB27,682.11 จำนวน / Quantity	Digilent	Module	FPGA	Expansion Module	FPGA	Xilinx Zynq®-7000 SoC Family Device	Xilinx Zynq®-7000 SoC Family Device	Digilent Eclypse Z7 + two Zmod ADC
Microchip MPF300-SPLASH-KIT PolarFire FPGA Splash Kit Accessory Kit FPGA for MPF300T-1FCG484E RS Stock No. 352-087 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. MPF300-SPLASH-KIT Each THB48,527.32 จำนวน / Quantity	Microchip	Accessory Kit	FPGA	Accessory Kit	FPGA	MPF300T-1FCG484E	FPGA	PolarFire FPGA Splash Kit
Trenz Electronic GmbH TE0950-03-EGBE21C AMD Versal AI Edge Eval Development Kit AMD Versal AI Edge VE2302 for VE2302 RS Stock No. 298-818 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. TE0950-03-EGBE21C Each THB42,425.25 จำนวน / Quantity	Trenz Electronic GmbH	Development Kit	FPGA	Development Kit	FPGA	VE2302	AMD Versal AI Edge VE2302	AMD Versal AI Edge Eval
Digilent 410-393 Digilent Eclypse Z7: Zynq-7000 SoC Development Board with SYZYGY-compatible Expansion Expansion Module RS Stock No. 195-3771 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 410-393 Each THB20,019.77 จำนวน / Quantity	Digilent	Module	FPGA	Expansion Module	FPGA	Xilinx Zynq®-7000 SoC Family Device	Xilinx Zynq®-7000 SoC Family Device	Digilent Eclypse Z7: Zynq-7000 SoC Development Board with SYZYGY-compatible Expansion
FTDI Chip Morph-IC-II Altera Cyclone-II Module RS Stock No. 715-8538 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. Morph-IC-II Each THB4,294.46 จำนวน / Quantity	FTDI Chip	-	FPGA	Module	-	-	-	Altera Cyclone-II
Digilent 410-319-1 FPGA Development Board for Makers and Hobbyists Development Board RS Stock No. 193-2598 หมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต / Mfr. Part No. 410-319-1 Each THB12,952.33 จำนวน / Quantity	Digilent	Development Board	FPGA	Development Board	-	-	-	FPGA Development Board for Makers and Hobbyists