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【risc-v】易灵思efinix FPGA riscv嵌入式软件源码分享

news 来源：原创 2024/5/13 23:32:46

系列文章目录

分享一些fpga内使用riscv软核的经验，共大家参考。后续内容比较多，会做成一个系列。

本系列会覆盖以下FPGA厂商

易灵思 efinix
赛灵思 xilinx
阿尔特拉 Altera

本文内容隶属于【易灵思efinix】系列。

【risc-v】易灵思efinix FPGA sapphire_soc IP配置参数分享-CSDN博客

【risc-v】易灵思efinix FPGA riscv 时钟配置的一些总结-CSDN博客

系列文章目录

前言

源码文件夹的生成

文件说明

【BSP】

【config】和【config_linux】

【software】

延伸

前言

在efinix fpga中使用riscv是一件相对容易的事，efinix官方提供了一套集成riscv核心的应用IP，在IP catalog中可以很方便的生成、修改。裁剪IP的功能。

上一节我们在efinity IP catalog中选择生成了 riscv IP，在【Deliverables】页可见默认勾选了【embedded_sw】。

本章节就产生的【embedded_sw】进行文件说明。

源码文件夹的生成

IP核生成的同时，会在FPGA工程根目录生成【embedded_sw】文件夹

/embedded_sw/

这个文件夹是嵌入式软件工程源码文件夹。

我选择是riscv ip是sapphire，因此自动产生【sapphire_soc】文件夹，展开这个文件夹有如下文件夹

文件说明

•nbsp--板级支持包。

•config--适用于Windows系统的Eclipse项目设置文件和OpenOCD调试配置设置文件。

•config_linux--适用于linux系统的Eclipse项目设置文件和OpenOCD调试配置设置文件。

•software——软件示例。

•tool--帮助脚本。

•cpu0.yaml---用于调试的CPU文件。

【BSP】

板级支持包（BSP）定义了地址映射，并与Sapphire SoC硬件地址映射对齐。BSP文件位于nbsp/efinix/EfxSapphireSoC子目录中。

文件或目录	描述
app	示例软件和引导加载程序使用的文件。
include\soc.mk	支持的指令集
include\soc.h	定义系统频率和地址映射
linker\default.ld	主内存地址和大小的链接器脚本。
linker\bootloader.ld	引导加载程序地址和大小的链接器脚本。
openocd	OpenOCD配置文件。

【config】和【config_linux】

Efinix在【config】和【config_linux】文件夹提供了一个C/C++项目设置文件，该文件定义了C代码的包含路径和符号。将这些设置导入到项目中可以让您轻松地浏览和跳过代码。

要导入设置，请执行以下操作：

1。选择“文件”>“导入”打开“导入”向导。

2.展开C/C++。

3.选择“C/C++”>“C/C++项目设置”。

4.单击“下一步”。

5.单击“设置”文件框旁边的“浏览”。

6.转到以下目录，然后单击“打开”：

7。在“选择项目”框中，选择要为其导入设置的项目名称。

8.单击“完成”。

Eclipse在项目中创建一个名为Includes的新文件夹，其中包含项目使用的所有文件。导入设置后，请清理项目（Project > Clean），然后生成（Project> Build Project

）。生成过程对所有文件进行索引，以便将它们链接到项目中。

【software】

Efinix提供了各种示例软件代码，用于执行诸如通过UART通信、控制GPIO中断、执行Dhrystone基准测试等功能。每个示例都包括一个makefile和包含源代码的src目录。

这部分内容很多，下一章节继续。

延伸

---关于易灵思

易灵思是一家国产FPGA公司，采用逻辑和路由可以互换的XLR结构，发明了突破性的Quantum架构，PPA优势是传统世界领先FPGA公司的4倍。公司从架构与IC设计、工艺制程、封装与测试、成本／品质／交付管控，到EDA工具设计、 IP与应用方案设计、营销与技术支持，均坚持质与量并行，力求问鼎行业桂冠。

---关于risc-v

RISC-V是一个开源的标准指令集架构(ISA，包含基本指令集和可选的扩展集)，由非盈利的RISC-V基金会管理。由于RISC-V是免费的和开源的，它已经在世界范围内流行起来，目前有超过65个开源或商用的RISC-V内核。易灵思基于Charles Papon提出的VexRiscv核心创建了RISC-V SoC。

VexRiscv在2018年的RISC-V SoftCPU竞赛中获得第一名，是一个32位CPU，使用ISA RISCV32I具有M和C两种扩展模式，有五级流水(读取、解码、执行、内存和回写)，以及一个可配置的特征集。SoC具有RISC-V处理器、内存、一系列I/O和用于嵌入用户功能的接口。您可以轻松地在同一个钛金系列或Trion®系列FPGA中创建包含嵌入式计算和用户定义加速器的完整系统。

---关于Sapphire SoC

VexRiscv处理器，具有5级流水 (读取，解码，执行，内存，回写)，中断和机器模式（Machine Mode)的异常处理
20 - 400 MHz 系统时钟频率
4 - 512 KB 带SPI flash引导加载程序的片上RAM
DDR或HyperRAM的内存控制器
- 内存支持4MB - 3.5 GB
- 用户可配置外部内存总线频率
- 1个半双工AXI3接口(最高256位)，用于外部存储器通信
- 400 MHz DDR 时钟频率, 800 Mbps数据带宽
- 200 MHz HyperRAM 时钟频率, 400 Mbps数据带宽
多达2个AXI主通道用于用户逻辑
1 AXI从通道到用户逻辑

包含浮点运算单元
包含一个可选的Linux内存管理单元（MMU）
包含一个具有1024个ID的自定义指令接口，以执行不同的功能
支持可选的RISC-V扩展，例如atomic和compressed
APB3 外设可支持
- 32个 GPIOs
- 3个 I2C masters
- PLIC
- 3个 SPI masters，最高时钟频率 25 MHz — 最多 3个 user timers
- 3个 UARTs，115,200 baud rate
- 5个从外设

Sapphire SoC框图：

Sapphire SoC集成了一个32位RISC-V处理器，该处理器具有多达8路的指令缓存和可配置大小的1-32KB，多达8路的数据缓存和可配置大小的1-32KB，4-512KB的片上RAM，以及各种外设（包含1-5 APB3从站外设和1个AXl从站）。您可以在20-400MHZ范围内配置工作频率（实际性能受设计fMAX的限制）。SoC包括1-3个I2C外设、1-3个UART、1-3个用户定时器和1-3个SPI主器件。还具有浮点单元（FPU）、自定义指令接口和Linux内存管理单元（MMU）

默认配置具有多达256位半双工AXl总线，可与Efinix DDR控制器或HyperRAM控制器进行通信。