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Sous-système de processeur MICROCHIP AN4229 Risc V

MICROCHIP-AN4229 Sous-système de processeur Risc-V PRODUIT

Informations sur le produit

Caractéristiques

  • Nom du produit : RT PolarFire
  • Modèle: AN4229
  • Sous-système de processeur : RISC-V
  • Alimentation requise : Adaptateur secteur 12 V/5 A
  • Interface : USB 2.0 A vers mini-B, Micro B USB 2.0

Instructions d'utilisation du produit

Exigences de conception
Les exigences matérielles et logicielles pour la construction d'un sous-système de processeur Mi-V sont les suivantes :

  • Adaptateur secteur et cordon 12 V/5 A
  • Câble USB 2.0 A vers mini-B
  • Câble Micro B USB 2.0
  • Reportez-vous au fichier readme.txt file dans la conception files pour toutes les versions de logiciels nécessaires

Conditions préalables à la conception
Avant de commencer le processus de conception, assurez-vous que les étapes suivantes sont effectuées :

  • [Liste des prérequis]

Description de la conception
MIV_RV32 est un cœur de processeur conçu pour implémenter le jeu d'instructions RISC-V. Le cœur peut être implémenté sur un FPGA.

FAQ

  • Q : Quelle est la configuration matérielle requise pour RT PolarFire ?
    R : La configuration matérielle requise comprend un adaptateur secteur 12 V/5 A et un cordon, un câble USB 2.0 A vers mini-B et un câble Micro B USB 2.0.
  • Q : Quel est le sous-système de processeur du RT PolarFire ?
    R : Le sous-système du processeur est basé sur l’architecture RISC-V.

Introduction (Poser une question)

Microchip propose gratuitement la propriété intellectuelle du processeur Mi-V et la chaîne d'outils logicielle pour développer des conceptions basées sur le processeur RISC-V. RISC-V est une architecture de jeu d'instructions (ISA) ouverte standard sous la gouvernance de la fondation RISC-V. Elle offre de nombreux avantages, notamment la possibilité pour la communauté open source de tester et d'améliorer les cœurs à un rythme plus rapide que les ISA fermées. Les FPGA (Field Programmable Gate Array) RT PolarFire® prennent en charge les processeurs logiciels Mi-V pour exécuter des applications utilisateur. Cette note d'application décrit comment créer un sous-système de processeur Mi-V pour exécuter une application utilisateur à partir de la mémoire TCM désignée initialisée à partir du Flash SPI.

Exigences de conception (Poser une question)
Le tableau suivant répertorie les exigences matérielles et logicielles pour la construction d'un sous-système de processeur Mi-V.

Tableau 1-1. Exigences de conception

Exigence Description
Configuration matérielle requise
Kit de développement RT PolarFire® (RTPF500TS-1CG1509M) Adaptateur secteur 12 V/5 A et cordon Câble USB 2.0 A vers mini-B Câble Micro B USB 2.0 REV 1.0
Configuration logicielle requise
Console souple Libero® SoC FlashPro Express Voir le fichier readme.txt file dans la conception files pour toutes les versions de logiciels nécessaires pour créer la conception de référence Mi-V

 Prérequis de conception (Poser une question)

Avant de commencer, effectuez les étapes suivantes :

  1. Télécharger le modèle de référence files de RT PolarFire : Création d'un sous-système de processeur RISC-V.
  2. Téléchargez et installez Libero® SoC à partir du lien suivant : Libero SoC v2024.1 ou version ultérieure.

Description de la conception (Poser une question)

MIV_RV32 est un cœur de processeur conçu pour implémenter le jeu d'instructions RISC-V. Le cœur peut être configuré pour avoir des interfaces de bus AHB, APB3 et AXI3/4 pour les accès aux périphériques et à la mémoire. La figure suivante montre le schéma fonctionnel de niveau supérieur du sous-système Mi-V construit sur RT PolarFire® FPGA.

L'application utilisateur à exécuter sur le processeur Mi-V peut être stockée dans une mémoire Flash SPI externe. Lors de la mise sous tension de l'appareil, le contrôleur système initialise le TCM désigné avec l'application utilisateur. La réinitialisation du système est lancée une fois l'initialisation du TCM terminée. Si l'application utilisateur est stockée dans la mémoire Flash SPI, le contrôleur système utilise l'interface SC_SPI pour lire l'application utilisateur à partir de la mémoire Flash SPI. L'application utilisateur donnée imprime le message UART « Hello World ! » et fait clignoter les LED utilisateur sur la carte.

Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (1)

Implémentation matérielle (Poser une question)

La figure suivante montre la conception Libero du sous-système de processeur Mi-V.Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (2)

Blocs IP (Poser une question)
Le tableau suivant répertorie les blocs IP utilisés dans la conception de référence du sous-système de processeur Mi-V et leur fonction.

Tableau 4-1. Description des blocs IP

Nom IP Description
INIT_MONITEUR Le moniteur d'initialisation RT PolarFire® obtient l'état d'initialisation de l'appareil et de la mémoire
réinitialiser_syn Il s'agit de l'instanciation IP CORERESET_PF qui génère une réinitialisation synchrone au niveau du système pour le sous-système Mi-V
 

CCC_0

Le bloc RT PolarFire Clock Conditioning Circuitry (CCC) prend une horloge d'entrée de 160 MHz du bloc PF_OSC et génère une horloge de structure de 83.33 MHz pour le sous-système de processeur Mi-V et d'autres périphériques.
 

 

 

MIV_RV32_C0 (IP du processeur logiciel Mi-V)

La valeur par défaut de l'adresse du vecteur de réinitialisation du processeur logiciel Mi-V est 0✕8000_0000. Après la réinitialisation de l'appareil, le processeur exécute l'application à partir de 0✕8000_0000. Le TCM est la mémoire principale du processeur Mi-V et est mappé en mémoire sur 0✕8000_0000. Le TCM est initialisé avec l'application utilisateur qui est stockée dans la mémoire Flash SPI. Dans la carte mémoire du processeur Mi-V, la plage 0✕8000_0000 à 0✕8000_FFFF est définie pour l'interface mémoire TCM et la plage 0✕7000_0000 à 0✕7FFF_FFFF est définie pour l'interface APB.
MIV_ESS_C0_0 Ce sous-système étendu MIV (ESS) est utilisé pour prendre en charge GPIO et UART
NoyauSPI_C0_0 CoreSPI est utilisé pour programmer le Flash SPI externe
PF_SPI La macro PF_SPI relie la logique de la structure au Flash SPI externe, qui est connecté au contrôleur système
PF_OSC PF_OSC est un oscillateur embarqué qui génère une horloge de sortie de 160 MHz

Important : tous les guides et manuels d'utilisation IP sont disponibles sur Libero SoC > Catalogue

Carte mémoire (Poser une question)
 Le tableau suivant répertorie la carte mémoire des mémoires et des périphériques.

Tableau 4-2. Description de la carte mémoire

Périphériques Adresse de départ
Médecine traditionnelle chinoise 0x8000_0000
MIV_ESS_UART 0x7100_0000
MIV_ESS_GPIO 0x7500_0000

Mise en œuvre du logiciel (Poser une question)

Microchip fournit la chaîne d'outils SoftConsole pour créer un exécutable d'application utilisateur RISC-V (.hex) file et le déboguer. La conception de référence files inclut l'espace de travail du micrologiciel qui contient le projet logiciel MiV_uart_blinky. L'application utilisateur MiV_uart_blinky est programmée sur une mémoire Flash SPI externe à l'aide de Libero® SoC. L'application utilisateur donnée imprime le message UART « Hello World ! » et fait clignoter les LED utilisateur sur la carte.

Conformément à la carte mémoire de conception du SoC Libero, les adresses périphériques UART et GPIO sont mappées respectivement sur 0x71000000 et 0x75000000. Ces informations sont fournies dans le fichier hw_platform.h file comme le montre la figure suivante.

Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (3)L'application utilisateur doit être exécutée à partir de la mémoire TCM (code, données et pile). Par conséquent, l'adresse RAM dans le script de l'éditeur de liens est définie sur l'adresse de départ de la mémoire TCM comme indiqué dans la figure suivante.

Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (4)Le script du linker (miv-rv32-ram.ld) est disponible dans le dossier FW\MiV_uart_blinky\miv_rv32_hal du design files. Pour créer l'application utilisateur, procédez comme suit :

  1. Créer un projet Mi-V SoftConsole
  2. Téléchargez le HAL MIV_RV32 files et pilotes depuis GitHub en utilisant le lien suivant : github.com/Mi-V-Soft-RISC-V/platform
  3. Importer les pilotes du firmware
  4. Créer le main.c file avec le code d'application
  5. Pilotes du micrologiciel de la carte et script du linker
  6. Carte mémoire et adresses périphériques
  7. Créer l'application

Pour plus d'informations sur ces étapes, voir AN4997 : PolarFire FPGA Building a Mi-V Processor Subsystem. Le fichier .hex file est créé après une construction réussie et il est utilisé pour la conception et la configuration de l'initialisation de la mémoire lors de l'exécution de la démonstration.

 Configuration de la démo (poser une question)

Pour configurer la démo, procédez comme suit :

  1. Configuration du matériel
  2. Configuration du terminal série (Tera Term)

Configuration du matériel (poser une question)
Important : le débogage de l'application Mi-V à l'aide du débogueur SoftConsole ne fonctionnera pas si le mode de suspension du contrôleur système est activé. Le mode de suspension du contrôleur système est désactivé pour cette conception afin de démontrer l'application Mi-V.

Pour configurer le matériel, procédez comme suit :

  1. Mettez la carte hors tension à l'aide du commutateur SW7.
  2. Ouvrez le cavalier J31 pour utiliser le programmateur FlashPro externe ou fermez le cavalier J31 pour utiliser le programmateur FlashPro intégré.
    Important : Embedded Flash Pro Programmer ne peut être utilisé que pour la programmation via Libero ou FPExpress. Il ne peut pas être utilisé pour déboguer des applications basées sur Mi-V.
  3. Connectez le PC hôte au connecteur J24 à l'aide du câble USB.
  4. Pour activer le SC_SPI, 1 à 2 broches du cavalier J8 doivent être fermées.
  5. Connectez le programmateur FlashPro au connecteur J3 (JTAG (en-tête) et utilisez un autre câble USB pour connecter le programmateur FlashPro au PC hôte.
  6. Assurez-vous que les pilotes du pont USB vers UART sont automatiquement détectés, ce qui peut être vérifié via le gestionnaire de périphériques sur le PC hôte.
    Important : comme le montre la figure 6-1, les propriétés du port COM16 indiquent qu'il est connecté au port série USB. Par conséquent, COM16 est sélectionné dans cet exempleample. Le numéro de port COM est spécifique au système. Si les pilotes du pont USB vers UART ne sont pas installés, téléchargez et installez les pilotes à partir de www.microchip.com/en-us/product/mcp2200.
  7. Connectez l'alimentation au connecteur J19 et allumez l'alimentation à l'aide de l'interrupteur SW7.

 

Configuration du terminal série (Tera Term) (Poser une question)
L'application utilisateur (MiV_uart_blinky.hex file) imprime le message « Hello World ! » sur le terminal série via l'interface UART.

Pour configurer le terminal série, procédez comme suit :

  1. Lancez Tera Term sur le PC hôte.
  2. Sélectionnez le port COM identifié dans Tera Term comme indiqué dans la figure suivante.Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (5)
  3. Dans la barre de menus, sélectionnez Configuration > Port série pour configurer le port COM. Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (6)
  4. Réglez la vitesse (bauds) sur 115200 XNUMX et le contrôle de flux sur aucun et cliquez sur l'option Nouveau paramètre comme indiqué dans la figure suivante.Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (7)

Une fois le terminal série configuré, l’étape suivante consiste à programmer le périphérique RT PolarFire®.

Exécution de la démo (Poser une question)

Pour exécuter la démo, procédez comme suit :

  1. Génération du client d'initialisation TCM
  2. Programmation du dispositif RT PolarFire®
  3. Génération de l'image Flash SPI
  4. Programmation du Flash SPI

Génération du client d'initialisation TCM (poser une question)
Pour initialiser le TCM dans RT PolarFire® à l'aide du contrôleur système, un paramètre local l_cfg_hard_tcm0_en dans le miv_rv32_subsys_pkg.v file doit être changé en 1'b1 avant la synthèse. Pour plus d'informations, consultez le Guide de l'utilisateur MIV_RV32.

Dans Libero® SoC, l'option Configure Design Initialization Data and Memories génère le client d'initialisation TCM et l'ajoute à la sNVM, à la μPROM ou à une mémoire Flash SPI externe, en fonction du type de mémoire non volatile sélectionné. Dans cette note d'application, le client d'initialisation TCM est stocké dans la mémoire Flash SPI. Ce processus nécessite l'exécutable de l'application utilisateur file (.hex file). L'hexagone file (*.hex) est généré à l'aide du projet d'application SoftConsole.ampl'application utilisateur est fournie avec la conception files. L'application utilisateur file (.hex) est sélectionné pour créer le client d'initialisation TCM en procédant comme suit :

  1. Lancez Libero® SoC et exécutez le script.tcl (Annexe 2 : Exécution du script TCL).
  2. Sélectionnez Configurer les données et les mémoires d’initialisation de conception > Flux de conception Libero.
  3. Dans l’onglet RAM Fabric, sélectionnez l’instance TCM et double-cliquez dessus pour ouvrir la boîte de dialogue Modifier le client d’initialisation de RAM Fabric, comme illustré dans la figure suivante.
  4. Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (8)Dans la boîte de dialogue Modifier le client d'initialisation de la RAM Fabric, définissez le type de stockage sur SPI-Flash. Sélectionnez ensuite Contenu dans file et cliquez sur le bouton Importer (…) comme indiqué dans la figure suivante.

Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (9) Programmation de l'appareil RT PolarFire (Poser une question)

  • La conception de référence files inclut le projet de sous-système de processeur Mi-V créé à l'aide de Libero® SoC. Le dispositif RT PolarFire® peut être programmé à l'aide de Libero SoC.
  • Le flux de conception du SoC Libero est illustré dans la figure suivante. Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (10)

Pour programmer le périphérique RT PolarFire, ouvrez le projet Libero du sous-système de processeur Mi-V, créé à l'aide des scripts TCL fournis dans Libero SoC, et double-cliquez sur Exécuter l'action du programme.

Générer l'image Flash SPI (Poser une question)

  • Pour générer l'image Flash SPI, double-cliquez sur Générer une image Flash SPI dans l'onglet Flux de conception.
  • Lorsque l'image Flash SPI est générée avec succès, une coche verte apparaît à côté de Générer une image Flash SPI.

Programmation du Flash SPI (Poser une question)
Pour programmer l'image Flash SPI, procédez comme suit :

  1. Double-cliquez sur Exécuter PROGRAM_SPI_IMAGE dans l’onglet Flux de conception.
  2. Cliquez sur Oui dans la boîte de dialogue.
  • Lorsque l'image SPI est correctement programmée sur l'appareil, une coche verte apparaît à côté de Exécuter PROGRAM_SPI_IMAGE.
  • Une fois la programmation Flash SPI terminée, le TCM est prêt. En conséquence, les LED 1, 2, 3 et 4 clignotent, puis des impressions sont observées sur le terminal série, comme illustré dans la figure suivante.
    Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (11)

Ceci conclut la démo.
Le dispositif RT PolarFire® et le flash SPI peuvent également être programmés à l'aide de FlashPro Express, voir l'annexe 1 : Programmation du dispositif RT PolarFire et du flash SPI à l'aide de FlashPro Express.

 Annexe 1 : Programmation du périphérique RT PolarFire et du flash SPI à l'aide de FlashPro Express (poser une question)

La conception de référence files inclure un travail de programmation file pour la programmation du dispositif RT PolarFire® à l'aide de FlashPro Express. Ce travail file inclut également l'image Flash SPI, qui est le client d'initialisation TCM. FlashPro Express programme à la fois le périphérique RT PolarFire et le Flash SPI avec ce travail de programmation file. Le travail de programmation file est disponible chez DesignFiles_directory\Programmation_files.

Pour programmer l'appareil RT PolarFire avec la programmation file en utilisant FlashPro Express, procédez comme suit :

  1. Configurez le matériel, voir Configuration du matériel.
  2. Sur le PC hôte, lancez le logiciel FlashPro Express.
  3. Pour créer un nouveau projet de travail, cliquez sur Nouveau ou sélectionnez Nouveau projet de travail à partir de FlashPro Express Job dans le menu Projet.
  4. Saisissez les informations suivantes dans la boîte de dialogue :
    • Travail de programmation file: Cliquez sur Parcourir et accédez à l'emplacement où se trouve le fichier .job file se trouve et sélectionnez le file. Le travail file est disponible chez DesignFiles_directory\Programmation_files.
    • Emplacement du projet de tâche FlashPro Express : cliquez sur Parcourir et accédez à l'emplacement où vous souhaitez enregistrer le projet.Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (13)
  5. Cliquez sur OK. La programmation nécessaire file est sélectionné et prêt à être programmé.
  6. La fenêtre FlashPro Express apparaît comme illustré dans la figure suivante. Vérifiez qu'un numéro de programmateur apparaît dans le champ Programmateur. Si ce n'est pas le cas, vérifiez les connexions de la carte et cliquez sur Actualiser/Relancer l'analyse des programmateurs. Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (13)
  7. Cliquez sur EXÉCUTER. Lorsque l'appareil est programmé avec succès, un état RUN PASSED s'affiche comme illustré dans la figure suivante.Sous-système de processeur Risc-V MICROCHIP-AN4229- (14)

Ceci conclut la programmation du dispositif RT PolarFire et du Flash SPI. Après avoir programmé la carte, observez le message « Hello World ! » imprimé sur le terminal UART et le clignotement des LED utilisateur.

 Annexe 2 : Exécution du script TCL (Poser une question)

Les scripts TCL sont fournis dans la conception filedossier s sous le répertoire HW. Si nécessaire, le flux de conception peut être reproduit depuis la mise en œuvre de la conception jusqu'à la génération du travail file.

Pour exécuter le TCL, procédez comme suit :

  1. Lancez le logiciel Libero.
  2. Sélectionnez Projet > Exécuter le script…..
  3. Cliquez sur Parcourir et sélectionnez script.tcl dans le répertoire HW téléchargé.
  4. Cliquez sur Exécuter.

Après l'exécution réussie du script TCL, le projet Libero est créé dans le répertoire HW.

  • Pour plus d'informations sur les scripts TCL, consultez le fichier rtpf_an4229_df/HW/TCL_Script_readme.txt. Pour plus d'informations sur les commandes TCL, consultez le Guide de référence des commandes TCL. Contacter Microchip
  • Support technique pour toutes les questions rencontrées lors de l'exécution du script TCL.

 Historique des révisions (Poser une question)

Le tableau de l'historique des révisions décrit les modifications qui ont été implémentées dans le document. Les modifications sont répertoriées par révision, en commençant par la publication la plus récente.

Tableau 10-1. Historique des révisions

Révision Date Description
B 10/2024 Voici la liste des modifications apportées à la révision B du document :
  • Mise à jour de la révision du tableau dans le tableau 1-1
  • Ajout de Mi-V ESS et CoreSPI à la figure 3-1 dans la section Description de la conception
  • Ajout des blocs MIV_ESS_C0_0 et CoreSPI_C0_0 dans le tableau 4-1 de la section Blocs IP
  • Mise à jour de la valeur de l'adresse de départ dans le tableau 4-2
  • Mise à jour des figures 5-1 et 5-2 dans la section Implémentation du logiciel
  • Ajout d'une note concernant le mode de suspension du contrôleur système, ajout des paramètres de cavalier d'activation SPI et de programmation FlashPro (intégrée ou externe) dans les étapes de la section Configuration du matériel
  • Figure 6 mise à jour-1Figure 6-2 et Figure 6-3 dans la section Configuration du terminal série (Tera Term)
  • Figure 7 mise à jour-1 et la Figure 7-2 dans la section Génération du client d'initialisation TCM
  • Mise à jour de la figure 7-4 dans la section Programmation du Flash SPI
  • Ajout de l'annexe 2 : section Exécution du script TCL
A 10/2021 La première publication de ce document

Prise en charge des micropuces FPGA

Le groupe de produits Microchip FPGA soutient ses produits avec divers services de support, y compris le service client, le centre de support technique client, un website et des bureaux de vente dans le monde entier. Les clients sont invités à consulter les ressources en ligne de Microchip avant de contacter l'assistance, car il est très probable que leurs questions aient déjà reçu une réponse.

Contactez le centre d'assistance technique via le website à www.microchip.com/support. Mentionnez le numéro de pièce de l'appareil FPGA, sélectionnez la catégorie de cas appropriée et téléchargez la conception files lors de la création d'un dossier de support technique.
Contactez le service client pour une assistance produit non technique, telle que la tarification des produits, les mises à niveau des produits, les informations de mise à jour, le statut de la commande et l'autorisation.

  • Depuis l'Amérique du Nord, appelez le 800.262.1060
  • Depuis le reste du monde, appelez le 650.318.4460
  • Fax, de n'importe où dans le monde, 650.318.8044

Informations sur la puce

La micropuce Website
Microchip fournit une assistance en ligne via notre website à www.microchip.com/. Ce weble site est utilisé pour faire files et informations facilement accessibles aux clients. Voici quelques-uns des contenus disponibles :

  • Support produit - Fiches techniques et errata, notes d'application et samples programmes, les ressources de conception, les guides d'utilisation et les documents de support matériel, les dernières versions de logiciels et les logiciels archivés
  • Assistance technique générale - Foire aux questions (FAQ), demandes d'assistance technique, groupes de discussion en ligne, liste des membres du programme de partenaires de conception Microchip
  • Activité de Microchip - Guides de sélection et de commande de produits, derniers communiqués de presse de Microchip, liste des séminaires et événements, listes des bureaux de vente, des distributeurs et des représentants d'usine de Microchip

Service de notification de changement de produit

  • Le service de notification de changement de produit de Microchip aide les clients à rester informés sur les produits Microchip. Les abonnés recevront une notification par e-mail chaque fois qu'il y aura des changements, des mises à jour, des révisions ou des errata liés à une famille de produits ou à un outil de développement spécifique.
  • Pour vous inscrire, rendez-vous sur www.microchip.com/pcn et suivez les instructions d'inscription.

Assistance clientèle
Les utilisateurs de produits Microchip peuvent recevoir de l'aide via plusieurs canaux :

  • Distributeur ou représentant
  • Bureau de vente local
  • Ingénieur Solutions Embarquées (ESE)
  • Assistance technique

Les clients doivent contacter leur distributeur, leur représentant ou ESE pour obtenir de l'aide. Des bureaux de vente locaux sont également disponibles pour aider les clients. Une liste des bureaux de vente et des emplacements est incluse dans ce document.

Le support technique est disponible via le website à: www.microchip.com/support

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  • Les produits Microchip répondent aux spécifications contenues dans leur fiche technique Microchip particulière.
  • Microchip estime que sa gamme de produits est sécurisée lorsqu'elle est utilisée de la manière prévue, dans le cadre des spécifications de fonctionnement et dans des conditions normales.
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