🧠 3.4 LLMとの接続設計（RISC-V・I/O連携）
Section 3.4: LLM-Based Integration with FSM/PID via RISC-V
🧠 LLM層の役割と特徴
Role of the LLM Layer
LLM（Large Language Model）やソフトウェア制御層は、AITL-H構成において以下を担います：
- 🧭 状況判断（例：歩く or 立ち止まるかの意図選択）
- 🗣️ 外部対話・音声認識からの命令変換
- ⚙️ FSM/PIDへの指令・調整・介入
🧩 LLM = 意思決定層、FSM/PID = リアルタイム制御層
🔄 LLM ⇔ FSM・PID の接続方式
Communication Methods between LLM and FSM/PID
| 🛠 接続方式 | 🔍 内容 | 🎯 主な用途 |
|---|---|---|
| MMIO（Memory Mapped I/O） | レジスタアクセス型通信 | llm_action, llm_ref |
| IRQ（割り込み） | イベントベース通信 | 緊急停止、状態変更 |
| UART/I²C | 外部通信インタフェース | 音声入力・クラウド接続 |
🧰 メモリマップ設計例（RISC-V ⇔ FSM/PID）
Memory Map Example for LLM Control via RISC-V
| アドレス | 名称 | 説明 |
|---|---|---|
0x0000_0000 |
llm_action |
FSM行動指定（例：TURN） |
0x0000_0004 |
llm_ref |
PID目標値の上書き |
0x0000_0008 |
llm_mode |
FSM/PIDモード切替（自律/LLM） |
0x0000_000C |
llm_status |
PID制御の状態情報など |
🔗 LLMは
lw,sw命令でアクセス
🧪 LLM命令フロー（例）
Example: LLM-Initiated Control Flow
LLM判断：旋回すべき → 指令をRISC-VからFSM/PIDに伝達
sw 0x0002, 0x0000_0000 # llm_action = TURN
FSM: action_out ← llm_action
PID: ref ← pre-defined ref for TURN
Actuator: ← PID(u_out)
🔌 インターフェース信号設計
Interface Signal Mapping
| 信号名 | 方向 | 内容 | 接続先 |
|---|---|---|---|
llm_action[2:0] |
⬅️ LLM→FSM | 行動指令 | FSMモジュール |
llm_ref[15:0] |
⬅️ LLM→PID | PID目標値 | PID制御器 |
llm_mode[1:0] |
⬅️ LLM→共通制御 | モード切替（自律/指令） | FSM / PID |
pid_status[15:0] |
⬅️ PID→LLM | 応答モニタ | LLM層の判断材料 |
⚠️ 実装時の注意点
Design Considerations
- ⏱ 非リアルタイム性の意識：LLMは数ms〜数百msの反応遅れあり
- 🔄 FSM/PIDの自律動作維持：LLM介入不能時にも安定制御可能に
- ⏲ レジスタ同期処理：LLM（CPU）とFSM/PID（ハード）でドメインが異なる場合、同期FFやFIFOを用意
📎 Previous｜前節：
🔙 3.3 PID制御のASIC実装（デジタル／アナログ）
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👉 3.5 SoC統合とバス構造・通信設計
Integrating all control layers (FSM, PID, LLM) into a single SoC, and designing communication using AXI/APB buses.