FPGA と CAM 間のインタフェース

市販のCAMは厳密なタイミング制御が必要であり，一般的なプロセッサ上で 動作するソフトウェアシミュレータから利用するためには，FPGAを仲介した タイミング保証機構が必要である．すなわち，ソフトウェアシミュレータから 観測できるのは，CAMそのものではなく，FPGA上に実現されるインタフェー スとなる．

GP600M上のFPGAには，CAMにアクセスするための制御レジスタが用意

されている．CAM0制御レジスタを図19に示す．CAM0制御レジスタの詳細 は以下の通りである．CAM1についても，幅が144bitである以外は同様である．

E0CL STE0（STart Externalcam0）ビットに1を書き込むと，CAM0がE0SI および E0SDにより指定した動作を開始する．

BSY0 INS0

TCE0 STE0

FF0 MF0 E0CL

E0ST E0SI

E0SD

E0RD

E0RM

0 0 1

31 1

31 31 31

31

31

0 0

0

0 1 2

2 3 4 19

20

23 24

MM0 0 MA0

0

0

0

0

E0ID0 E0ID8 E0OD0 E0ODH

544 575

256 287

図19: CAM0制御レジスタ

E0ST TCE0（Termination Code of Externalcam0）ビットが1の場合，STE0 ビットへの1書き込み時に指定したE0SIが未定義命令であったことを示す．BSY0

（cam0 BuSY）ビットが1の場合，CAM0が動作中であることを示す．

E0SI INS0（INStruction for externalcam0）にCAM0の動作を指定する．主 な命令の詳細については後述する．

E0SD E0ID0-8（Externalcam0 Input Data 0-8）にCAM0に書き込むデータ を指定する．

E0RD E0OD0-H（Externalcam0 Output Data 0-H）にCAM0から読み出し た値が表示される．

E0RM 後述するSSGLおよびSFRE命令の実行結果が表示される．MA0（Match Address of externalcam0）にCAM0が出力する一致アド レ スが表示され る．

MM0（Multi Match flag of external cam0）ビットが0の場合は複数一致を検出 したことを示す．MF0（Match Flag of external cam0）ビットが0の場合は一 致を検出したことを示す．FF0（Full Flag of external cam0）ビットが0の場合 はFullを検出したことを示す．

制御レジスタへは，mmapシステムコールによりメモリにマッピングされた アドレ スに直接アクセスする．すなわち，

ureg = (unsigned char*) mmap((caddr_t)0, 0x200,

PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, (off_t)0));

としてuregにマッピングすることにより，例えばアドレ ス0x148の制御レジス タE0CLに対してureg[0x148] = 1;のようにアクセスできる．

GP600M上のCAMはFPGAから命令を送信することにより動作する．GP600M

におけるCAMマクロ命令には，主に以下の命令がある．

RESET（RESET） DC18288に定義されているpowerup sequenceおよび gen-eralresetを実行し，CAMのConfigurationを行う．

CLEAR（CLEAR） CAMの全てのエントリにおいて Emptyビットを1に セットすることにより，全てのエントリを削除する．

WGMR（Write Global Mask Register） E0SDに格納されたマスクデー タをグローバルマスクレジスタ（GMR）に書き込む．

RGMR（Write Global Mask Register） 指定したGMRからマスクデー タをE0RDに転送し，E0RDからデータを読み込む．

WADR（Write ADdress Register） E0SDに格納されたアドレス値をアド レ スレジスタ（ADR）に書き込む．

RADR（Read ADdress Register） ADRからアド レ ス値をE0RDに転送 し，R0RDから値を読み込む．

WMEM（Write MEMory） WADRにより指定したアドレスのエントリに，

E0SDに格納されたデータを書き込む．

RMEM（Read MEMory） WADRにより指定したアドレスのエントリから データをE0RDに転送し，E0RDからデータを読み込む．

WSTB（Write STatus Bits） WADRにより指定したアド レ スのエント リ におけるステータスビットを変更する．

RSTB（Read STatus Bits） WADRにより指定したアドレ スのエントリか らステータスビットをE0RDに転送し，E0RDから値を読み込む．

SSGL（Search SinGLe） WGMRにより指定したマスクデータと E0SDに 格納されたデータを用いてメモリ内を検索する．結果はE0RMに格納され，ヒッ トしたアドレ スを返す．どのエントリにもヒットしない場合，−1を返す．

SDEL（Search and DELete） SSGLと同様に検索を行い，該当した全エン トリのステータスビットにおけるEmptyビットを1にセットする．

SFRE（Search for next FREe address） 空きエントリ（Emptyビットが 1でないエントリ）のうちアドレスが最も小さいものを検索する．結果はE0RM

0

CAM0 ^{tsid rfid}

key

tsid rfid

rt valm

tsid rfid

CAM1ᓟඨ RB

RA W1 CAM1೨ඨ

ࡑࠬࠢઃ߈val

adr

31

255

287

0 63

0 31

127

128 143

128 143

127

32 63

256

32 63

val[0]

val[1]

val[2]

val[3]

ec

図20: CAMへのデータの割り当て

に格納され，ヒットしたアドレ スを返す．空きエントリが存在しない場合，−1 を返す．