MICROCHIP AN4229 Risc V プロセッサ サブシステム

製品情報

仕様

• 製品名: RT PolarFire
• モデル：AN4229
• プロセッササブシステム: RISC-V
• 電源要件: 12V/5A AC電源アダプター
• インターフェース: USB 2.0 A - mini-B、Micro B USB 2.0

製品使用説明書

設計要件
Mi-V プロセッサ サブシステムを構築するためのハードウェアおよびソフトウェア要件は次のとおりです。

• 12V/5A AC電源アダプターとコード
• USB 2.0 A - mini-B ケーブル
• マイクロB USB 2.0ケーブル
• readme.txt を参照してください。 file デザインにおいて file必要なすべてのソフトウェアバージョン

設計の前提条件
設計プロセスを開始する前に、次の手順が実行されていることを確認してください。

• [前提条件リスト]

デザインの説明
MIV_RV32 は、RISC-V 命令セットを実装するために設計されたプロセッサ コアです。このコアは FPGA 上に実装できます。

よくある質問

• Q: RT PolarFire のハードウェア要件は何ですか?
  A: ハードウェア要件には、12V/5A AC 電源アダプタとコード、USB 2.0 A から mini-B ケーブル、および Micro B USB 2.0 ケーブルが含まれます。
• Q: RT PolarFire のプロセッサ サブシステムとは何ですか?
  A: プロセッササブシステムは RISC-V アーキテクチャに基づいています。

はじめに（質問する）

Microchip は、RISC-V プロセッサ ベースの設計を開発するための Mi-V プロセッサ IP とソフトウェア ツールチェーンを無償で提供しています。RISC-V は、RISC-V 財団の管轄下にある標準のオープン命令セット アーキテクチャ (ISA) です。RISC-V には、オープンソース コミュニティがクローズド ISA よりも速いペースでコアをテストおよび改善できるなど、数多くの利点があります。RT PolarFire® フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) は、Mi-V ソフト プロセッサをサポートして、ユーザー アプリケーションを実行します。このアプリケーション ノートでは、SPI フラッシュから初期化された指定の TCM メモリからユーザー アプリケーションを実行する Mi-V プロセッサ サブシステムを構築する方法について説明します。

設計要件（質問する）
次の表は、Mi-V プロセッサ サブシステムを構築するためのハードウェアおよびソフトウェア要件を示しています。

表1-1. 設計要件

 設計の前提条件（質問する）

始める前に、次の手順を実行します。

1. リファレンスデザインをダウンロード fileRT PolarFire からの s: RISC-V プロセッサ サブシステムの構築。
2. 次のリンクから Libero® SoC をダウンロードしてインストールします: Libero SoC v2024.1 以降。

デザインの説明（質問する）

MIV_RV32 は、RISC-V 命令セットを実装するように設計されたプロセッサ コアです。このコアは、周辺機器およびメモリ アクセス用の AHB、APB3、AXI3/4 バス インターフェイスを持つように構成できます。次の図は、RT PolarFire® FPGA 上に構築された Mi-V サブシステムのトップレベル ブロック図を示しています。

Mi-V プロセッサで実行されるユーザー アプリケーションは、外部 SPI フラッシュに保存できます。デバイスの電源投入時に、システム コントローラはユーザー アプリケーションを使用して指定された TCM を初期化します。TCM の初期化が完了すると、システム リセットが解除されます。ユーザー アプリケーションが SPI フラッシュに保存されている場合、システム コントローラは SC_SPI インターフェイスを使用して SPI フラッシュからユーザー アプリケーションを読み取ります。指定されたユーザー アプリケーションは、UART メッセージ「Hello World!」を出力し、ボード上のユーザー LED を点滅させます。

ハードウェア実装 (質問する)

次の図は、Mi-V プロセッサ サブシステムの Libero 設計を示しています。

IP ブロック (質問する)
次の表は、Mi-V プロセッサ サブシステム リファレンス デザインで使用される IP ブロックとその機能を示しています。

表4-1. IPブロックの説明

重要: すべてのIPユーザーガイドとハンドブックは、Libero SoC > カタログから入手できます。

メモリマップ（質問する）
 次の表に、メモリと周辺機器のメモリ マップを示します。

表4-2. メモリマップの説明

ソフトウェア実装 (質問する)

Microchip は、RISC-V ユーザー アプリケーション実行ファイル (.hex) を構築するための SoftConsole ツールチェーンを提供しています。 file デバッグします。リファレンスデザイン fileには、MiV_uart_blinky ソフトウェア プロジェクトを含むファームウェア ワークスペースが含まれています。MiV_uart_blinky ユーザー アプリケーションは、Libero® SoC を使用して外部 SPI フラッシュにプログラムされます。指定されたユーザー アプリケーションは、UART メッセージ「Hello World!」を出力し、ボード上のユーザー LED を点滅させます。

Libero SoC設計のメモリマップによれば、UARTとGPIO周辺機器のアドレスはそれぞれ0x71000000と0x75000000にマッピングされています。この情報はhw_platform.hで提供されています。 file 次の図に示すように。

ユーザーアプリケーションはTCMメモリ（コード、データ、スタック）から実行する必要があります。そのため、リンカースクリプト内のRAMアドレスは、次の図に示すようにTCMメモリの開始アドレスに設定されます。

リンカースクリプト（miv-rv32-ram.ld）は、デザインのFW\MiV_uart_blinky\miv_rv32_halフォルダにあります。 fileユーザー アプリケーションをビルドするには、次の手順を実行します。

1. Mi-V SoftConsoleプロジェクトを作成する
2. MIV_RV32 HALをダウンロードする file次のリンクを使用して、GitHub から s とドライバーをダウンロードします。 github.com/Mi-V-Soft-RISC-V/プラットフォーム
3. ファームウェアドライバーをインポートする
4. main.cを作成する file アプリケーションコード付き
5. ファームウェアドライバとリンカースクリプトをマップする
6. メモリと周辺機器のアドレスをマップする
7. アプリケーションを構築する

これらの手順の詳細については、AN4997: PolarFire FPGAによるMi-Vプロセッササブシステムの構築を参照してください。.hex file ビルドが成功すると作成され、デモの実行時に設計とメモリ初期化構成に使用されます。

 デモの設定（質問する）

デモを設定するには、次の手順を実行します。

1. ハードウェアのセットアップ
2. シリアルターミナル（Tera Term）の設定

ハードウェアのセットアップ（質問する）
重要: システム コントローラー サスペンド モードが有効になっている場合、SoftConsole デバッガーを使用した Mi-V アプリケーションのデバッグは機能しません。この設計では、Mi-V アプリケーションをデモンストレーションするため、システム コントローラー サスペンド モードは無効になっています。

ハードウェアをセットアップするには、次の手順を実行します。

1. SW7 スイッチを使用してボードの電源をオフにします。
2. 外部 FlashPro プログラマーを使用するには J31 ジャンパーを開き、組み込み FlashPro プログラマーを使用するには J31 ジャンパーを閉じます。
   重要: Embedded Flash Pro Programmer は、Libero または FPExpress を介したプログラミングにのみ使用でき、Mi-V ベースのアプリケーションのデバッグには使用できません。
3. USB ケーブルを使用して、ホスト PC を J24 コネクタに接続します。
4. SC_SPI を有効にするには、ジャンパー J1 の 2 ～ 8 ピンを閉じる必要があります。
5. FlashProプログラマをJ3コネクタ（JTAG ヘッダー）を削除し、別の USB ケーブルを使用して FlashPro プログラマーをホスト PC に接続します。
6. USB から UART へのブリッジ ドライバーが自動的に検出されることを確認します。これは、ホスト PC のデバイス マネージャーで確認できます。
   重要: 図6-1に示すように、COM16のポートプロパティはUSBシリアルポートに接続されていることを示しています。したがって、この例ではCOM16が選択されています。ampCOMポート番号はシステムによって異なります。USB-UARTブリッジドライバがインストールされていない場合は、次のサイトからドライバをダウンロードしてインストールしてください。 www.microchip.com/en-us/product/mcp2200.
7. 電源を J19 コネクタに接続し、スイッチ SW7 を使用して電源をオンにします。

シリアルターミナル（Tera Term）の設定（質問する）
ユーザーアプリケーション（MiV_uart_blinky.hex file) は、UART インターフェイスを介してシリアル端末に「Hello World!」メッセージを出力します。

シリアル端末を設定するには、次の手順を実行します。

1. ホスト PC で Tera Term を起動します。
2. 次の図に示すように、Tera Term で識別された COM ポートを選択します。
3. メニュー バーから [セットアップ] > [シリアル ポート] を選択して COM ポートを設定します。
4. 次の図に示すように、速度 (ボー) を 115200 に、フロー制御をなしに設定し、[新しい設定] オプションをクリックします。

シリアル端末をセットアップしたら、次のステップは RT PolarFire® デバイスをプログラムすることです。

デモの実行（質問する）

デモを実行するには、次の手順を実行します。

1. TCM初期化クライアントの生成
2. RT PolarFire® デバイスのプログラミング
3. SPIフラッシュイメージの生成
4. SPI フラッシュのプログラミング

TCM 初期化クライアントの生成 (質問する)
システムコントローラを使用してRT PolarFire®のTCMを初期化するには、miv_rv0_subsys_pkg.vのローカルパラメータl_cfg_hard_tcm32_enを使用します。 file 合成前に 1'b1 に変更する必要があります。詳細については、MIV_RV32 ユーザー ガイドを参照してください。

Libero® SoCでは、設計初期化データとメモリの構成オプションは、選択された不揮発性メモリの種類に基づいて、TCM初期化クライアントを生成し、sNVM、μPROM、または外部SPIフラッシュに追加します。このアプリケーションノートでは、TCM初期化クライアントはSPIフラッシュに保存されます。このプロセスには、ユーザーアプリケーション実行可能ファイルが必要です。 file (.hex file）。六角形 file (*.hex)はSoftConsoleアプリケーションプロジェクトを使用して生成されます。amp設計とともにユーザーアプリケーションが提供される files. ユーザーアプリケーション file (.hex) は、次の手順で TCM 初期化クライアントを作成するために選択されます。

1. Libero® SoC を起動し、script.tcl を実行します (付録 2: TCL スクリプトの実行)。
2. [デザイン初期化データとメモリの構成] > [Libero デザイン フロー] を選択します。
3. [ファブリック RAM] タブで、TCM インスタンスを選択し、ダブルクリックして、次の図に示すように、[ファブリック RAM 初期化クライアントの編集] ダイアログ ボックスを開きます。
4. ファブリックRAM初期化クライアントの編集ダイアログボックスで、ストレージタイプをSPI-Flashに設定します。次に、コンテンツを選択します。 file 次の図に示すように、[インポート (…)] ボタンをクリックします。

RT PolarFire デバイスのプログラミング (質問する)

• 参考デザイン fileには、Libero® SoC を使用して作成された Mi-V プロセッサ サブシステム プロジェクトが含まれます。RT PolarFire® デバイスは、Libero SoC を使用してプログラムできます。
• Libero SoC の設計フローを次の図に示します。

RT PolarFire デバイスをプログラムするには、Libero SoC に付属の TCL スクリプトを使用して作成された Mi-V プロセッサ サブシステム Libero プロジェクトを開き、[Run Program Action] をダブルクリックします。

SPI フラッシュイメージの生成 (質問する)

• SPI フラッシュ イメージを生成するには、[デザイン フロー] タブの [SPI フラッシュ イメージの生成] をダブルクリックします。
• SPI フラッシュ イメージが正常に生成されると、「SPI フラッシュ イメージの生成」の横に緑色のチェック マークが表示されます。

SPI フラッシュのプログラミング (質問する)
SPI フラッシュ イメージをプログラムするには、次の手順を実行します。

1. [デザイン フロー] タブで [実行 PROGRAM_SPI_IMAGE] をダブルクリックします。
2. ダイアログボックスで「はい」をクリックします。

• SPI イメージがデバイスに正常にプログラムされると、「Run PROGRAM_SPI_IMAGE」の横に緑色のチェックマークが表示されます。
• SPI フラッシュプログラミングが完了すると、TCM が準備完了になります。その結果、LED 1、2、3、4 が点滅し、次の図に示すように、シリアル端末に印刷が表示されます。
  

これでデモは終了です。
RT PolarFire® デバイスと SPI フラッシュは、FlashPro Express を使用してプログラムすることもできます。「付録 1: FlashPro Express を使用した RT PolarFire デバイスと SPI フラッシュのプログラミング」を参照してください。

 付録 1: FlashPro Express を使用して RT PolarFire デバイスと SPI フラッシュをプログラミングする (質問する)

参考デザイン fileプログラミングの仕事も含まれる file FlashPro Expressを使用してRT PolarFire®デバイスをプログラミングするためのものです。このジョブ file TCM初期化クライアントであるSPIフラッシュイメージも含まれています。FlashPro Expressは、このプログラミング.jobを使用してRT PolarFireデバイスとSPIフラッシュの両方をプログラムします。 fileプログラミングの仕事 file デザインで入手可能Files_directory\プログラミング_files.

RT PolarFireデバイスをプログラミングでプログラムするには file FlashPro Express を使用して、次の手順を実行します。

1. ハードウェアをセットアップします。「ハードウェアのセットアップ」を参照してください。
2. ホスト PC で、FlashPro Express ソフトウェアを起動します。
3. 新しいジョブ プロジェクトを作成するには、[新規] をクリックするか、[プロジェクト] メニューから [FlashPro Express ジョブから新規ジョブ プロジェクト] を選択します。
4. ダイアログ ボックスに次の内容を入力します。
   • プログラミングの仕事 file: 「参照」をクリックして、.jobがある場所に移動します。 file が見つかり、を選択します file. 仕事 file デザインで入手可能Files_directory\プログラミング_files.
   • FlashPro Expressジョブプロジェクトの場所：[参照]をクリックして、プロジェクトを保存する場所に移動します。
5. [OK] をクリックします。 必要なプログラミング file 選択され、プログラムする準備が整いました。
6. FlashPro Express ウィンドウが次の図のように表示されます。プログラマー フィールドにプログラマー番号が表示されていることを確認します。表示されない場合は、ボードの接続を確認し、[プログラマーの更新/再スキャン] をクリックします。
7. [実行] をクリックします。 デバイスが正常にプログラムされると、次の図に示すように RUN PASSED ステータスが表示されます。

これで、RT PolarFire デバイスと SPI フラッシュのプログラミングは完了です。ボードをプログラミングした後、UART ターミナルに「Hello World!」というメッセージが表示され、ユーザー LED が点滅するのを確認します。

 付録 2: TCL スクリプトの実行 (質問する)

TCL スクリプトはデザインで提供されます。 file必要に応じて、設計フローを設計実装からジョブ生成まで再現できます。 file.

TCL を実行するには、次の手順を実行します。

1. Libero ソフトウェアを起動します。
2. プロジェクト > スクリプトの実行を選択します。
3. [参照] をクリックし、ダウンロードした HW ディレクトリから script.tcl を選択します。
4. [実行]をクリックします。

TCL スクリプトの実行が正常に完了すると、HW ディレクトリ内に Libero プロジェクトが作成されます。

• TCL スクリプトの詳細については、rtpf_an4229_df/HW/TCL_Script_readme.txt を参照してください。TCL コマンドの詳細については、Tcl コマンド リファレンス ガイドを参照してください。Microchip にお問い合わせください。
• TCL スクリプトの実行中に発生したあらゆる質問に対するテクニカル サポート。

 改訂履歴 (質問する)

改訂履歴表には、ドキュメントに実装された変更が記載されています。 変更は、最新の出版物から順に、リビジョンごとにリストされています。

表 10-1. 改訂履歴

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MICROCHIP AN4229 Risc V プロセッサ サブシステム [pdf] ユーザーガイド AN4229、AN4229 Risc V プロセッサ サブシステム、AN4229、Risc V プロセッサ サブシステム、プロセッサ サブシステム、サブシステム

参考文献

• ユーザーマニュアル