Tinyriscv FPGA移植

Tinyriscv介绍

Tinyriscv: 本项目实现的是一个单核32位的小型RISC-V处理器核(tinyriscv)，采用verilog语言编写。

tinyriscv有以下特点：

支持RV32IM指令集，通过RISC-V指令兼容性测试；
采用三级流水线，即取指，译码，执行；
可以运行C语言程序；
支持JTAG，可以通过openocd读写内存(在线更新程序)；
支持中断；
支持总线；
支持FreeRTOS；
支持通过串口更新程序；
容易移植到任何FPGA平台(如果资源足够的话)；

tinyriscv的整体框架如下：

项目中的各目录说明：

rtl：该目录包含tinyriscv的所有verilog源码；

sim：该目录包含仿真批处理bat文件和脚本；

tests：该目录包含测试程序源码，其中example目录为C语言程序例程源码，isa目录为RV32指令测试源码；

tools：该目录包含编译汇编和C语言程序所需GNU工具链和将二进制文件转成仿真所需的mem格式文件的脚本，还有通过串口下载程序的脚本。

pic：存放图片；

tb：该目录包含仿真的testbench文件；

fpga：存放FPGA相关文件，比如约束文件；

在linux(ubuntu)平台上已经运行过指令测试程序通过

移植到FPGA ZYNQ7020

1.软件：xilinx vivado开发环境。

2.FPGA：xilinx ZYNQ7020。

3.调试上位机openOCD。

4.调试器：CMSIS-DAP。

图1 RISCV调试系统框架

为与板子适配，修改源代码，修改管脚约束文件后，编译成功后，将比特流文件下载到板子中。

在用Jtag方式通过openocd调试tinyriscv时出现问题

一开始是调试器识别到两个jtag，后与同学讨论认为，ZYNQ7020是一块有arm硬核(PS)和可编程逻辑(PL可认为是FPGA)组成，不能直接调用jtag接口，所有的调用需要通过arm硬核来实现，上网查了很多资料未能解决。

移植到FPGA ARTY A7 100T

1.软件：xilinx vivado开发环境

2.FPGA：xilinx ARTY A7 100T

3.调试上位机openocd

4.调试器：CMSIS-DAP

参考ARTY A7 100T技术手册

https://digilent.com/reference/programmable-logic/arty-a7/reference-manual

管脚约束

digilent-xdc/Arty-A7-100-Master.xdc at master · Digilent/digilent-xdc · GitHub

原理图

https://digilent.com/reference/_media/programmable-logic/arty-a7/arty-a7-e2-sch.pdf

JTAG连接

和开发板上的pmod连接在一起

SPI

时钟约束50MHz

A7时钟源是100MHz 直接接上去tinyriscv跑不了这么快做一个时钟分频

添加IP核 PLL

系统提供的例化模板

将例化添加到顶层文件tinyriscv_soc_top中

要注意必须要在第一次使用时钟之前例化出来

例化模块中输入是sys_clk 输出是clk

Clk是没有声明的状态需要声明复位也要保持一致 rst

Openocd作为上位机

通过JTAG方式下载程序并让程序跑起来

例: GPIO程序

两个GPIO口一个输入模式一个输出模式关联起来

下载GPIO程序并运行拨动拨码开关SW0 可以看到LED随之亮灭

参考

深入浅出RISC-V调试 | liangkangnan的博客

从零开始写RISC-V处理器 | liangkangnan的博客