Guía del usuario del subsistema del procesador Risc V AN4229 de MICROCHIP

Descripción del diseño
MIV_RV32 es un núcleo de procesador diseñado para implementar el conjunto de instrucciones RISC-V. El núcleo se puede implementar en un FPGA.

Preguntas frecuentes

P: ¿Cuáles son los requisitos de hardware para RT PolarFire?
R: Los requisitos de hardware incluyen un adaptador de alimentación de CA de 12 V/5 A y un cable, un cable USB 2.0 A a mini-B y un cable Micro B USB 2.0.

P: ¿Cuál es el subsistema del procesador de RT PolarFire?
R: El subsistema del procesador se basa en la arquitectura RISC-V.

Introducción (Haga una pregunta)

Microchip ofrece la propiedad intelectual del procesador Mi-V y la cadena de herramientas de software sin costo para desarrollar diseños basados en procesadores RISC-V. RISC-V es una arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) abierta estándar bajo la gobernancia de la fundación RISC-V. Ofrece numerosos beneficios, que incluyen permitir que la comunidad de código abierto pruebe y mejore los núcleos a un ritmo más rápido que las ISA cerradas. Las matrices de puertas programables en campo (FPGA) RT PolarFire® admiten procesadores de software Mi-V para ejecutar aplicaciones de usuario. Esta nota de aplicación describe cómo construir un subsistema de procesador Mi-V para ejecutar una aplicación de usuario desde la memoria TCM designada inicializada desde la Flash SPI.

Requisitos de diseño (Haga una pregunta)
La siguiente tabla enumera los requisitos de hardware y software para construir un subsistema de procesador Mi-V.

Tabla 1-1. Requisitos de diseño

Requisito	Descripción
Requisitos de hardware
Kit de desarrollo RT PolarFire® (RTPF500TS-1CG1509M) Adaptador de alimentación de CA de 12 V/5 A y cable Cable USB 2.0 A a mini-B Cable micro B USB 2.0	REV 1.0
Requisitos de software
Consola blanda Libero® SoC FlashPro Express	Ver el archivo Léame.txt file En el diseño files para todas las versiones de software necesarias para crear el diseño de referencia Mi-V

Requisitos previos de diseño (Haga una pregunta)

Antes de comenzar, realice los siguientes pasos:

Descargar el diseño de referencia files de RT PolarFire: Construcción del subsistema de procesador RISC-V.

Descargue e instale Libero® SoC desde el siguiente enlace: Libero SoC v2024.1 o posterior.

Descripción del diseño (Haga una pregunta)

MIV_RV32 es un núcleo de procesador diseñado para implementar el conjunto de instrucciones RISC-V. El núcleo se puede configurar para tener interfaces de bus AHB, APB3 y AXI3/4 para accesos periféricos y de memoria. La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de nivel superior del subsistema Mi-V construido sobre FPGA RT PolarFire®.

La aplicación de usuario que se ejecutará en el procesador Mi-V se puede almacenar en una memoria Flash SPI externa. Al encender el dispositivo, el controlador del sistema inicializa el TCM designado con la aplicación de usuario. El reinicio del sistema se libera después de que se completa la inicialización del TCM. Si la aplicación de usuario se almacena en una memoria Flash SPI, el controlador del sistema utiliza la interfaz SC_SPI para leer la aplicación de usuario desde la memoria Flash SPI. La aplicación de usuario dada imprime el mensaje UART "Hello World!" y hace parpadear los LED de usuario en la placa.

Implementación de hardware (haga una pregunta)

La siguiente figura muestra el diseño Libero del subsistema del procesador Mi-V.

Bloqueos de IP (Haga una pregunta)
La siguiente tabla enumera los bloques de IP utilizados en el diseño de referencia del subsistema del procesador Mi-V y su función.

Tabla 4-1. Descripción de bloques IP

Nombre de IP	Descripción
MONITOR DE INICIO	El monitor de inicialización RT PolarFire® obtiene el estado de inicialización del dispositivo y de la memoria
restablecer_syn	Esta es la instancia de IP CORERESET_PF que genera un reinicio sincrónico a nivel de sistema para el subsistema Mi-V
CCC_0	El bloque de circuito de acondicionamiento de reloj (CCC) RT PolarFire toma un reloj de entrada de 160 MHz del bloque PF_OSC y genera un reloj de estructura de 83.33 MHz para el subsistema del procesador Mi-V y otros periféricos.
MIV_RV32_C0 (IP del procesador de software Mi-V)	El valor predeterminado de la dirección del vector de reinicio del procesador de software Mi-V es 0✕8000_0000. Después del reinicio del dispositivo, el procesador ejecuta la aplicación desde 0✕8000_0000. TCM es la memoria principal del procesador Mi-V y está asignada a 0✕8000_0000. El TCM se inicializa con la aplicación del usuario que se almacena en la memoria flash SPI. En el mapa de memoria del procesador Mi-V, el rango de 0✕8000_0000 a 0✕8000_FFFF está definido para la interfaz de memoria TCM y el rango de 0✕7000_0000 a 0✕7FFF_FFFF está definido para la interfaz APB.
VIM_ESS_C0_0	Este subsistema extendido MIV (ESS) se utiliza para admitir GPIO y UART
Núcleo SPI_C0_0	CoreSPI se utiliza para programar la memoria Flash SPI externa
PF_SPI	La macro PF_SPI conecta la lógica de la red al Flash SPI externo, que está conectado al controlador del sistema.
PF_OSC	PF_OSC es un oscilador integrado que genera un reloj de salida de 160 MHz.

Importante: Todas las guías y manuales de usuario de IP están disponibles en Libero SoC > Catálogo

Mapa de la memoria (Haz una pregunta)
En la siguiente tabla se enumera el mapa de memoria de las memorias y periféricos.

Tabla 4-2. Descripción del mapa de memoria

Periféricos	Dirección de inicio
Medicina tradicional china	0x8000_0000
UART MIV_ESS	0x7100_0000
MIV_ESS_GPIO	0x7500_0000

Implementación de software (Haga una pregunta)

Microchip proporciona la cadena de herramientas SoftConsole para crear un ejecutable de aplicación de usuario RISC-V (.hex) file y depurarlo. El diseño de referencia files incluye el espacio de trabajo de firmware que contiene el proyecto de software MiV_uart_blinky. La aplicación de usuario MiV_uart_blinky se programa en una memoria Flash SPI externa mediante Libero® SoC. La aplicación de usuario dada imprime el mensaje UART “¡Hola mundo!” y hace parpadear los LED de usuario en la placa.

Según el mapa de memoria de diseño del SoC Libero, las direcciones periféricas UART y GPIO se asignan a 0x71000000 y 0x75000000, respectivamente. Esta información se proporciona en hw_platform.h file como se muestra en la siguiente figura.

La aplicación del usuario debe ejecutarse desde la memoria TCM (código, datos y pila). Por lo tanto, la dirección de RAM en el script del enlazador se establece en la dirección de inicio de la memoria TCM, como se muestra en la siguiente figura.

El script del enlazador (miv-rv32-ram.ld) está disponible en la carpeta FW\MiV_uart_blinky\miv_rv32_hal del diseño files. Para crear la aplicación de usuario, realice los siguientes pasos:

Crear un proyecto de Mi-V SoftConsole
Descargar el HAL MIV_RV32 files y controladores de GitHub utilizando el enlace siguiente: github.com/Mi-V-Soft-RISC-V/plataforma
Importar los controladores del firmware
Crear el main.c file con código de aplicación
Asignar controladores de firmware y script del enlazador
Mapa de memoria y direcciones periféricas
Construir la aplicación

Para obtener más información sobre estos pasos, consulte AN4997: Construcción de un subsistema de procesador Mi-V con FPGA PolarFire. file Se crea después de una compilación exitosa y se utiliza para el diseño y la configuración de inicialización de memoria al ejecutar la demostración.

Configuración de la demostración (haga una pregunta)

Para configurar la demostración, realice los siguientes pasos:

Configuración del hardware
Configuración del terminal serial (Tera Term)

Configuración del hardware (Haga una pregunta)
Importante: la depuración de la aplicación Mi-V con el depurador SoftConsole no funcionará si el modo de suspensión del controlador del sistema está habilitado. El modo de suspensión del controlador del sistema está deshabilitado para este diseño a fin de demostrar la aplicación Mi-V.

Para configurar el hardware, realice los siguientes pasos:

Apague la placa utilizando el interruptor SW7.

Abra el puente J31 para utilizar el programador FlashPro externo o cierre el puente J31 para utilizar el programador FlashPro integrado.
Importante: Embedded Flash Pro Programmer solo se puede utilizar para programar a través de Libero o FPExpress, no se puede utilizar para depurar aplicaciones basadas en Mi-V.
Conecte la PC host al conector J24 usando el cable USB.
Para habilitar el SC_SPI, se deben cerrar 1-2 pines del puente J8.

Conecte el programador FlashPro al conector J3 (JTAG encabezado) y use otro cable USB para conectar el programador FlashPro a la PC host.
Asegúrese de que los controladores del puente USB a UART se detecten automáticamente, lo que se puede verificar a través del administrador de dispositivos en la PC host.
Importante: como se muestra en la Figura 6-1, las propiedades del puerto COM16 muestran que está conectado al puerto serial USB. Por lo tanto, se selecciona COM16 en este ejemplo.ampEl número de puerto COM es específico del sistema. Si los controladores del puente USB a UART no están instalados, descargue e instale los controladores desde www.microchip.com/en-us/product/mcp2200.
Conecte la fuente de alimentación al conector J19 y encienda la fuente de alimentación utilizando el interruptor SW7.

Configuración del terminal serial (Tera Term) (Haga una pregunta)
La aplicación de usuario (MiV_uart_blinky.hex file) imprime el mensaje “¡Hola mundo!” en el terminal serial a través de la interfaz UART.

Para configurar el terminal serial, realice los siguientes pasos:

Inicie Tera Term en la PC host.
Seleccione el puerto COM identificado en Tera Term como se muestra en la siguiente figura.
Desde la barra de menú, seleccione Configuración > Puerto serie para configurar el puerto COM.

Establezca la Velocidad (baud) en 115200 y el Control de flujo en ninguno y haga clic en la opción Nueva configuración como se muestra en la siguiente figura.

Una vez configurado el terminal serial, el siguiente paso es programar el dispositivo RT PolarFire®.

Ejecución de la demostración (hacer una pregunta)

Para ejecutar la demostración, realice los siguientes pasos:

Generación del cliente de inicialización de TCM
Programación del dispositivo RT PolarFire®
Generación de la imagen Flash SPI

Programando el flash SPI

Generación del cliente de inicialización de TCM (Haga una pregunta)
Para inicializar el TCM en RT PolarFire® utilizando el controlador del sistema, se requieren parámetros locales l_cfg_hard_tcm0_en en miv_rv32_subsys_pkg.v file Debe cambiarse a 1'b1 antes de la síntesis. Para obtener más información, consulte la Guía del usuario de MIV_RV32.

En Libero® SoC, la opción Configurar datos y memorias de inicialización de diseño genera el cliente de inicialización de TCM y lo agrega a sNVM, μPROM o una memoria flash SPI externa, según el tipo de memoria no volátil seleccionada. En esta nota de aplicación, el cliente de inicialización de TCM se almacena en la memoria flash SPI. Este proceso requiere el ejecutable de la aplicación del usuario file (.maleficio file). El hexadecimal file (*.hex) se genera utilizando el proyecto de aplicación SoftConsole.ampLa aplicación de usuario se proporciona junto con el diseño. files. La aplicación del usuario file (.hex) se selecciona para crear el cliente de inicialización de TCM mediante los siguientes pasos:

Inicie Libero® SoC y ejecute el script.tcl (Apéndice 2: Ejecución del script TCL).
Seleccione Configurar datos y memorias de inicialización de diseño > Flujo de diseño de Libero.
En la pestaña Fabric RAMs, seleccione la instancia de TCM y haga doble clic en ella para abrir el cuadro de diálogo Editar cliente de inicialización de Fabric RAM, como se muestra en la siguiente figura.

En el cuadro de diálogo Editar cliente de inicialización de RAM de Fabric, configure el tipo de almacenamiento en SPI-Flash. Luego, seleccione Contenido de file y haga clic en el botón Importar (…) como se muestra en la siguiente figura.

Programación del dispositivo RT PolarFire (Haga una pregunta)

El diseño de referencia files incluye el proyecto del subsistema del procesador Mi-V creado con Libero® SoC. El dispositivo RT PolarFire® se puede programar con Libero SoC.

El flujo de diseño de Libero SoC se muestra en la siguiente figura.

Para programar el dispositivo RT PolarFire, abra el proyecto Libero del subsistema del procesador Mi-V, que se crea utilizando los scripts TCL proporcionados en Libero SoC, y haga doble clic en Ejecutar acción de programa.

Generación de la imagen Flash SPI (Haga una pregunta)

Para generar la imagen Flash SPI, haga doble clic en Generar imagen Flash SPI en la pestaña Flujo de diseño.
Cuando la imagen Flash SPI se genera correctamente, aparece una marca de verificación verde junto a Generar imagen Flash SPI.

Programación de la memoria Flash SPI (Haga una pregunta)
Para programar la imagen Flash SPI, realice los siguientes pasos:

Haga doble clic en Ejecutar PROGRAM_SPI_IMAGE en la pestaña Flujo de diseño.
Haga clic en Sí en el cuadro de diálogo.

Cuando la imagen SPI se programa correctamente en el dispositivo, aparece una marca de verificación verde junto a Ejecutar PROGRAM_SPI_IMAGE.

Una vez finalizada la programación de SPI Flash, el TCM está listo. Como resultado, los LED 1, 2, 3 y 4 parpadean y luego se observan impresiones en el terminal serial, como se muestra en la siguiente figura.

Esto concluye la demostración.
El dispositivo RT PolarFire® y el SPI Flash también se pueden programar utilizando FlashPro Express, consulte el Apéndice 1: Programación del dispositivo RT PolarFire y el SPI Flash utilizando FlashPro Express.

Apéndice 1: Programación del dispositivo RT PolarFire y SPI Flash mediante FlashPro Express (Haga una pregunta)

El diseño de referencia files incluye un trabajo de programación file para programar el dispositivo RT PolarFire® con FlashPro Express. Este trabajo file También incluye la imagen SPI Flash, que es el cliente de inicialización de TCM. FlashPro Express programa tanto el dispositivo RT PolarFire como el SPI Flash con este trabajo de programación. fileEl trabajo de programación file está disponible en DiseñoFiles_directorio\Programación_files.

Para programar el dispositivo RT PolarFire con la programación file Usando FlashPro Express, realice los siguientes pasos:

Configure el hardware, consulte Configuración del hardware.
En la PC host, inicie el software FlashPro Express.

Para crear un nuevo proyecto de trabajo, haga clic en Nuevo o seleccione Nuevo proyecto de trabajo en Trabajo FlashPro Express en el menú Proyecto.
Introduzca lo siguiente en el cuadro de diálogo:
- trabajo de programacion file:Haga clic en Explorar y navegue hasta la ubicación donde se encuentra el archivo .job. file se encuentra y seleccione el file. El trabajo file está disponible en DiseñoFiles_directorio\Programación_files.
- Ubicación del proyecto de trabajo de FlashPro Express: haga clic en Examinar y navegue hasta la ubicación donde desea guardar el proyecto.
Haga clic en Aceptar. La programación requerida file está seleccionado y listo para ser programado.
Aparece la ventana FlashPro Express como se muestra en la siguiente figura. Confirme que aparezca un número de programador en el campo Programador. Si no aparece, verifique las conexiones de la placa y haga clic en Actualizar/Volver a explorar programadores.

Haga clic en EJECUTAR. Cuando el dispositivo se programa correctamente, se muestra el estado EJECUCIÓN APROBADA como se muestra en la siguiente figura.

Con esto finalizamos el dispositivo RT PolarFire y la programación de la memoria flash SPI. Después de programar la placa, observe el mensaje “¡Hola mundo!” impreso en el terminal UART y el parpadeo de los LED del usuario.

Apéndice 2: Ejecución del script TCL (Haga una pregunta)

Los scripts TCL se proporcionan en el diseño. files en el directorio HW. Si es necesario, se puede reproducir el flujo de diseño desde la implementación del diseño hasta la generación del trabajo. file.

Para ejecutar el TCL, realice los siguientes pasos:

Inicie el software Libero.
Seleccione Proyecto > Ejecutar script…

Haga clic en Explorar y seleccione script.tcl del directorio HW descargado.
Haga clic en Ejecutar.

Después de la ejecución exitosa del script TCL, el proyecto Libero se crea dentro del directorio HW.

Para obtener más información sobre los scripts TCL, consulte rtpf_an4229_df/HW/TCL_Script_readme.txt. Para obtener más información sobre los comandos TCL, consulte la Guía de referencia de comandos TCL. Póngase en contacto con Microchip
Soporte técnico para cualquier consulta que surja durante la ejecución del script TCL.

Historial de revisiones (hacer una pregunta)

La tabla del historial de revisiones describe los cambios que se implementaron en el documento. Los cambios se enumeran por revisión, comenzando con la publicación más reciente.

Tabla 10-1. Revisión histórica

Revisión	Fecha	Descripción
B	10/2024	La siguiente es la lista de cambios realizados en la revisión B del documento: Se actualizó la revisión del tablero en la Tabla 1-1 Se agregaron Mi-V ESS y CoreSPI a la Figura 3-1 en la sección Descripción del diseño Se agregaron bloques MIV_ESS_C0_0 y CoreSPI_C0_0 en la Tabla 4-1 en la sección Bloques IP Se actualizó el valor de la dirección de inicio en la Tabla 4-2 Se actualizaron las figuras 5-1 y 5-2 en la sección Implementación de software Se agregó una nota sobre el modo de suspensión del controlador del sistema, se agregaron configuraciones de puente de habilitación de SPI y programación de FlashPro (ya sea integrada o externa) en los pasos de la sección Configuración del hardware Figura 6 actualizada-1, Figura 6-2 y Figura 6-3 en la sección Configuración de la terminal serial (Tera Term) Figura 7 actualizada-1 y la Figura 7-2 en la sección Generación del cliente de inicialización de TCM Figura 7-4 actualizada en la sección Programación de la Flash SPI Se agregó el Apéndice 2: Sección sobre cómo ejecutar el script TCL
A	10/2021	La primera publicación de este documento

Compatibilidad con microchips FPGA

El grupo de productos FPGA de Microchip respalda sus productos con varios servicios de soporte, incluido el Servicio al cliente, el Centro de soporte técnico al cliente, un websitio y oficinas de ventas en todo el mundo. Se sugiere a los clientes que visiten los recursos en línea de Microchip antes de ponerse en contacto con el soporte, ya que es muy probable que sus consultas ya hayan sido respondidas.

Comuníquese con el Centro de Soporte Técnico a través del websitio en www.microchip.com/support. Mencione el número de pieza del dispositivo FPGA, seleccione la categoría de caso adecuada y cargue el diseño files al crear un caso de soporte técnico.
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Microchip cree que su familia de productos es segura cuando se utiliza de la manera prevista, dentro de las especificaciones de funcionamiento y en condiciones normales.
Microchip valora y protege agresivamente sus derechos de propiedad intelectual. Los intentos de infringir las funciones de protección del código del producto Microchip están estrictamente prohibidos y pueden violar la Ley de derechos de autor del milenio digital.
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Nueva York, NY
Teléfono: 631-435-6000
San José, CA
Teléfono: 408-735-9110
Teléfono: 408-436-4270
Canadá – Toronto
Teléfono: 905-695-1980
|Fax: 905-695-2078

Australia – Sídney
Teléfono: 61-2-9868-6733
China – Pekín
Teléfono: 86-10-8569-7000
China – Chengdú
Teléfono: 86-28-8665-5511
China – Chongqing
Teléfono: 86-23-8980-9588
China-Dongguan
Teléfono: 86-769-8702-9880
China – Cantón
Teléfono: 86-20-8755-8029
China – Hangzhou
Teléfono: 86-571-8792-8115
Porcelana – Hong Kong RAE
Teléfono: 852-2943-5100
China-Nanjing
Teléfono: 86-25-8473-2460
China-Qingdao
Teléfono: 86-532-8502-7355
China – Shanghái
Teléfono: 86-21-3326-8000
China-Shenyang
Teléfono: 86-24-2334-2829 China-Shenzhen
Teléfono: 86-755-8864-2200
China-Suzhou
Teléfono: 86-186-6233-1526
China-Wuhan
Teléfono: 86-27-5980-5300
China-Xian
Teléfono: 86-29-8833-7252
China-Xiamen
Teléfono: 86-592-2388138
China-Zhuhai
Teléfono: 86-756-3210040

India – Bangalore
Teléfono: 91-80-3090-4444
India – Nueva Delhi
Teléfono: 91-11-4160-8631
India – Pune
Teléfono: 91-20-4121-0141
Japón – Osaka
Teléfono: 81-6-6152-7160
Japón – Tokio
Teléfono: 81-3-6880-3770
Corea – Daegu
Teléfono: 82-53-744-4301
Corea – Seúl
Teléfono: 82-2-554-7200 Malasia – Kuala Lumpur
Teléfono: 60-3-7651-7906
Malasia - Penang
Teléfono: 60-4-227-8870
Filipinas – Manila
Teléfono: 63-2-634-9065
Singapur
Teléfono: 65-6334-8870
Taiwán – Hsin Chu
Teléfono: 886-3-577-8366
Taiwán – Kaohsiung
Teléfono: 886-7-213-7830
Taiwán - Taipei
Teléfono: 886-2-2508-8600
Tailandia – Bangkok
Teléfono: 66-2-694-1351
Vietnam–Ho Chi Minh
Teléfono: 84-28-5448-2100

Austria – Bien
Teléfono: 43-7242-2244-39
Teléfono: 43-7242-2244-393Dinamarca – Copenhague
Teléfono: 45-4485-5910
Teléfono: 45-4485-2829Finlandia – Espoo
Teléfono: 358-9-4520-820

Francia – París
Tel: 33-1-69-53-63-20
Fax: 33-1-69-30-90-79

Alemania – Garching
Teléfono: 49-8931-9700

Alemania – Haan
Teléfono: 49-2129-3766400

Alemania – Heilbronn
Teléfono: 49-7131-72400

Alemania – Karlsruhe Teléfono: 49-721-625370

Alemania – Munich
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Alemania – Rosenheim
Teléfono: 49-8031-354-560

Israel – Hod Hasharón
Teléfono: 972-9-775-5100

Italia – Milán
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Italia – Padua
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Países Bajos – Drunen
Teléfono: 31-416-690399
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Noruega – Trondheim
Teléfono: 47-72884388

Polonia – Varsovia
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Rumania – Bucarest
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Suecia – Gotemburgo
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Suecia – Estocolmo
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Reino Unido – Wokingham
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Subsistema de procesador Risc V AN4229 de MICROCHIP [pdf] Guía del usuario
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