Microsemi AC490 RTG4 FPGA: Mi-V 프로세서 서브시스템 구축 사용 설명서

Microchip은 RISC-V 프로세서 기반 설계를 개발하기 위한 Mi-V 프로세서 IP, 32비트 RISC-V 프로세서 및 소프트웨어 도구 체인을 제공합니다. RISC-V 재단의 거버넌스 하에 있는 표준 개방형 ISA(Instruction Set Architecture)인 RISC-V는 오픈 소스 커뮤니티가 폐쇄형 ISA보다 빠른 속도로 코어를 테스트하고 개선할 수 있도록 하는 등 다양한 이점을 제공합니다.
RTG4® FPGA는 Mi-V 소프트 프로세서를 지원하여 사용자 애플리케이션을 실행합니다. 이 애플리케이션 노트는 Mi-V 프로세서 서브시스템을 구축하여 지정된 패브릭 RAM 또는 DDR 메모리에서 사용자 애플리케이션을 실행하는 방법을 설명합니다.

디자인 요구 사항
다음 표에는 데모를 실행하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 요구 사항이 나열되어 있습니다.

표 1 • 설계 요구 사항

소프트웨어

Libero® 시스템 온 칩(SoC)
플래시프로 익스프레스

소프트콘솔

메모: readme.txt를 참조하십시오. file 디자인에서 제공 files는 이 참조 설계와 함께 사용되는 소프트웨어 버전입니다.

메모: 이 안내서에 표시된 Libero SmartDesign 및 구성 스크린샷은 설명 목적으로만 제공됩니다.
Libero 디자인을 열어 최신 업데이트를 확인하십시오.

필수 조건

시작하기 전에:

Libero SoC를 다운로드하고 설치합니다( web이 디자인을 위한 사이트)를 다음 위치에서 호스트 PC에 다운로드합니다. https://www.microsemi.com/product-directory/design-resources/1750-libero-soc

데모 디자인용 files 다운로드 링크: http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=rtg4_ac490_df

디자인 설명

RTG4 μPROM의 크기는 57KB입니다. μPROM 크기를 초과하지 않는 사용자 애플리케이션은 μPROM에 저장하고 내부 대형 SRAM 메모리(LSRAM)에서 실행할 수 있습니다. μPROM 크기를 초과하는 사용자 애플리케이션은 외부 비휘발성 메모리에 저장해야 합니다. 이 경우 μPROM에서 실행되는 부트로더는 비휘발성 메모리에서 대상 애플리케이션으로 내부 또는 외부 SRAM 메모리를 초기화해야 합니다.
참조 디자인은 SPI 플래시에서 DDR 메모리로 대상 애플리케이션(7KB 크기)을 복사하고 DDR 메모리에서 실행하는 부트로더 기능을 보여줍니다. 부트로더는 내부 메모리에서 실행됩니다. 코드 섹션은 μPROM에 있고 데이터 섹션은 내부 대형 SRAM(LSRAM)에 있습니다.

메모: Mi-V 부트로더 Libero 프로젝트를 빌드하는 방법과 SoftConsole 프로젝트를 빌드하는 방법에 대한 자세한 내용은 TU0775: PolarFire FPGA: Mi-V 프로세서 서브시스템 빌드 튜토리얼을 참조하십시오.
그림 1은 설계의 최상위 블록 다이어그램을 보여줍니다.

그림 1 • 최상위 블록 다이어그램

그림 1에서 볼 수 있듯이 다음 사항은 디자인의 데이터 흐름을 설명합니다.

Mi-V 프로세서는 μPROM 및 지정된 LSRAM에서 부트로더를 실행합니다. 부트로더는 CoreUARTapb 블록을 통해 GUI와 인터페이스하고 명령을 기다립니다.
GUI에서 SPI 플래시 프로그램 명령을 수신하면 부트로더는 GUI에서 수신한 대상 애플리케이션으로 SPI 플래시를 프로그래밍합니다.
GUI에서 부팅 명령을 받으면 부트로더는 SPI 플래시에서 DDR로 애플리케이션 코드를 복사한 다음 DDR에서 실행합니다.

클럭킹 구조
설계에는 두 개의 클록 도메인(40MHz 및 20MHz)이 있습니다. 온보드 50MHz 수정 발진기는 40MHz 및 20MHz 클록을 생성하는 PF_CCC 블록에 연결됩니다. 40MHz 시스템 클록은 μPROM을 제외한 전체 Mi-V 프로세서 서브시스템을 구동합니다. 20MHz 클록은 RTG4 μPROM 및 RTG4 μPROM APB 인터페이스를 구동합니다. RTG4 μPROM은 최대 30MHz의 클록 주파수를 지원합니다. DDR_FIC는 40MHz에서 작동하는 AHB 버스 인터페이스용으로 구성됩니다. DDR 메모리는 320MHz에서 작동합니다.
그림 2는 클로킹 구조를 보여줍니다.

그림 2 • 클럭킹 구조

구조 재설정
POWER_ON_RESET_N 및 LOCK 신호는 AND되고 출력 신호(INIT_RESET_N)는 RTG4FDDRC_INIT 블록을 재설정하는 데 사용됩니다. FDDR 재설정을 해제한 후 FDDR 컨트롤러가 초기화된 다음 INIT_DONE 신호가 어설션됩니다. INIT_DONE 신호는 설계의 Mi-V 프로세서, 주변 장치 및 기타 블록을 재설정하는 데 사용됩니다.

그림 3 • 재설정 구조

하드웨어 구현
그림 4는 Mi-V 참조 설계의 Libero 설계를 보여줍니다.

그림 4 • SmartDesign 모듈

메모: 이 애플리케이션 노트에 표시된 Libero SmartDesign 스크린샷은 단지 설명을 위한 것입니다. 최신 업데이트 및 IP 버전을 보려면 Libero 프로젝트를 여십시오.

IP 블록
그림 2는 Mi-V 프로세서 서브시스템 레퍼런스 디자인과 해당 기능에 사용되는 IP 블록을 나열합니다.

표 2 • IP 블록1

모든 IP 사용자 가이드 및 핸드북은 Libero SoC -> 카탈로그에서 사용할 수 있습니다.

RTG4 μPROM은 최대 10,400개의 36비트 워드(데이터 374,400비트)를 저장합니다. 장치가 프로그래밍된 후 정상적인 장치 작동 중에 읽기 작업만 지원합니다. MIV_RV32_C0 프로세서 코어는 명령 인출 장치, 실행 파이프라인 및 데이터 메모리 시스템으로 구성됩니다. MIV_RV32_C0 프로세서 메모리 시스템에는 명령어 캐시와 데이터 캐시가 포함됩니다. MIV_RV32_C0 코어에는 두 개의 외부 AHB 인터페이스인 AHB 메모리(MEM) 버스 마스터 인터페이스와 AHB 메모리 매핑 I/O(MMIO) 버스 마스터 인터페이스가 포함되어 있습니다. 캐시 컨트롤러는 AHB MEM 인터페이스를 사용하여 명령 및 데이터 캐시를 다시 채웁니다. AHB MMIO 인터페이스는 I/O 주변 장치에 대한 캐시되지 않은 액세스에 사용됩니다.

AHB MMIO 인터페이스와 MEM 인터페이스의 메모리 맵은 각각 0x60000000 ~ 0X6FFFFFFF 및 0x80000000 ~ 0x8FFFFFFF입니다. 프로세서의 재설정 벡터 주소는 구성 가능합니다. MIV_RV32_C0의 리셋은 액티브 로우 신호이며, 리셋 동기화기를 통해 시스템 클록과 동기화하여 디어서트해야 합니다.

MIV_RV32_C0 프로세서는 AHB MEM 인터페이스를 사용하여 애플리케이션 실행 메모리에 액세스합니다. CoreAHBLite_C0_0 버스 인스턴스는 각각 크기가 16MB인 1개의 슬레이브 슬롯을 제공하도록 구성됩니다. RTG μPROM 메모리 및 RTG4FDDRC 블록이 이 버스에 연결됩니다. μPROM은 부트로더 애플리케이션을 저장하는 데 사용됩니다.

MIV_RV32_C0 프로세서는 주소 0x60000000과 0x6FFFFFFF 사이의 데이터 트랜잭션을 MMIO 인터페이스로 보냅니다. MMIO 인터페이스는 CoreAHBLite_C1_0 버스에 연결되어 슬레이브 슬롯에 연결된 주변 장치와 통신합니다. CoreAHBLite_C1_0 버스 인스턴스는 각각 크기가 16MB인 256개의 슬레이브 슬롯을 제공하도록 구성됩니다. UART, CoreSPI 및 CoreGPIO 주변 장치는 CoreAHBTOAPB1 브리지 및 CoreAPB0 버스를 통해 CoreAHBLite_C3_3 버스에 연결됩니다.

메모리 맵
표 3은 메모리 및 주변 장치의 메모리 맵을 나열합니다.

표 3 • 메모리 맵

소프트웨어 구현

레퍼런스 디자인 files에는 다음 소프트웨어 프로젝트가 포함된 SoftConsole 작업 공간이 포함됩니다.

부트로더
대상 애플리케이션

부트로더
부트로더 애플리케이션은 장치 프로그래밍 중에 μPROM에 프로그래밍됩니다. 부트로더는 다음 기능을 구현합니다.

대상 애플리케이션으로 SPI 플래시를 프로그래밍합니다.
SPI 플래시에서 DDR3 메모리로 대상 애플리케이션 복사.
프로그램 실행을 DDR3 메모리에서 사용할 수 있는 대상 응용 프로그램으로 전환합니다.
부트로더 애플리케이션은 LSRAM을 스택으로 사용하여 μPROM에서 실행해야 합니다. 따라서 링커 스크립트의 ROM 및 RAM 주소는 각각 μPROM 및 지정된 LSRAM의 시작 주소로 설정됩니다. 그림 5와 같이 코드 섹션은 ROM에서 실행되고 데이터 섹션은 RAM에서 실행됩니다.

그림 5 • 부트로더 링커 스크립트

링커 스크립트(microsemi-riscv-ram_rom.ld)는
설계의 SoftConsole_Project\mivrv32im-bootloader 폴더 files.

대상 애플리케이션
대상 응용 프로그램은 온보드 LED 1, 2, 3 및 4를 깜박이고 UART 메시지를 인쇄합니다. 대상 응용 프로그램은 DDR3 메모리에서 실행해야 합니다. 따라서 링커 스크립트의 코드 및 스택 섹션은 그림 3과 같이 DDR6 메모리의 시작 주소로 설정됩니다.

그림 6 • 대상 애플리케이션 링커 스크립트

링커 스크립트(microsemi-riscv-ram.ld)는 디자인의 SoftConsole_Project\miv-rv32imddr-application 폴더에서 사용할 수 있습니다. files.

하드웨어 설정

다음 단계에서는 하드웨어를 설정하는 방법을 설명합니다.

SW6 스위치를 사용하여 보드의 전원이 꺼져 있는지 확인하십시오.

다음 표와 같이 RTG4 개발 키트의 점퍼를 연결합니다.
표 4 • 점퍼

점퍼 다음에서 핀 핀에 댓글

J11, J17, J19, J23, J26, J21, J32 및 J27 1 2 기본

J16 2 3 기본

J33 1 2 기본

3 4
USB 케이블을 사용하여 호스트 PC를 J47 커넥터에 연결합니다.
USB to UART 브리지 드라이버가 자동으로 감지되는지 확인합니다. 이는 호스트 PC의 장치 관리자에서 확인할 수 있습니다.

그림 7과 같이 COM13의 포트 속성은 USB 직렬 변환기 C에 연결되어 있음을 보여줍니다. 따라서 이 예에서는 COM13을 선택했습니다.amp르. COM 포트 번호는 시스템마다 다릅니다.
그림 7 • 장치 관리자
메모: USB to UART 브리지 드라이버가 설치되지 않은 경우 다음에서 드라이버를 다운로드하여 설치하십시오. www.microsemi.com//documents/CDM_2.08.24_WHQL_Certified.zip.
전원 공급 장치를 J9 커넥터에 연결하고 전원 공급 장치 스위치 SW6을 켭니다.

그림 8 • RTG4 개발 키트

데모 실행

이 장에서는 참조 디자인으로 RTG4 장치를 프로그래밍하고, 대상 애플리케이션으로 SPI 플래시를 프로그래밍하고, Mi-V 부트로더 GUI를 사용하여 DDR 메모리에서 대상 애플리케이션을 부팅하는 단계를 설명합니다.

데모 실행에는 다음 단계가 포함됩니다.

RTG4 장치 프로그래밍, 11페이지
Mi-V 부트로더 실행, 11페이지

RTG4 장치 프로그래밍
RTG4 장치는 FlashPro Express 또는 Libero SOC를 사용하여 프로그래밍할 수 있습니다.

작업으로 RTG4 개발 키트를 프로그래밍하려면 file 디자인의 일부로 제공 fileFlashPro Express 소프트웨어를 사용하는 경우 부록 1: FlashPro Express를 사용하여 장치 프로그래밍, 14페이지를 참조하십시오.
Libero SoC를 사용하여 장치를 프로그래밍하려면 부록 2: Libero SoC를 사용하여 장치 프로그래밍, 17페이지를 참조하십시오.

Mi-V 부트로더 실행
프로그래밍이 성공적으로 완료되면 다음 단계를 따르십시오.

setup.exe 실행 file 다음 디자인에서 사용 가능 file위치.
<$Download_Directory>\rtg4_ac490_df\GUI_Installer\Mi-V Bootloader_Installer_V1.4
설치 마법사를 따라 Bootloader GUI 응용 프로그램을 설치합니다.
그림 9는 RTG4 Mi-V 부트로더 GUI를 보여줍니다.
그림 9 • Mi-V 부트로더 GUI
그림 7과 같이 USB 직렬 변환기 C에 연결된 COM 포트를 선택합니다.

연결 버튼을 클릭합니다. 성공적으로 연결되면 그림 10과 같이 빨간색 표시기가 녹색으로 바뀝니다.
그림 10 • COM 포트 연결
가져오기 버튼을 클릭하고 대상 애플리케이션을 선택합니다. file (.큰 상자). 가져온 후 경로는 file 그림 11과 같이 GUI에 표시됩니다.
<$Download_Directory>\rtg4_ac490_df\소스_files
그림 11 • 대상 애플리케이션 가져오기 File
그림 11에 표시된 대로 프로그램 SPI 플래시 옵션을 클릭하여 SPI 플래시에서 대상 애플리케이션을 프로그래밍합니다. 그림 12와 같이 SPI 플래시가 프로그래밍된 후 팝업이 표시됩니다. 확인을 클릭합니다.
그림 12 • 프로그래밍된 SPI 플래시

Start Boot 옵션을 선택하여 애플리케이션을 SPI 플래시에서 DDR3 메모리로 복사하고 DDR3 메모리에서 애플리케이션 실행을 시작합니다. DDR3 메모리에서 대상 애플리케이션을 성공적으로 부팅한 후 애플리케이션은 그림 1과 같이 UART 메시지를 인쇄하고 온보드 사용자 LED2, 3, 4 및 13를 깜박입니다.
그림 13 • DDR에서 애플리케이션 실행
응용 프로그램은 DDR3 메모리에서 실행되며 이것으로 데모를 마칩니다. Mi-V 부트로더 GUI를 닫습니다.

FlashPro Express를 사용하여 장치 프로그래밍

이 섹션에서는 프로그래밍 작업으로 RTG4 장치를 프로그래밍하는 방법을 설명합니다. file FlashPro Express를 사용하여.

장치를 프로그래밍하려면 다음 단계를 수행하십시오.

보드의 점퍼 설정이 UG3의 표 0617에 나열된 것과 동일한지 확인합니다.
RTG4 개발 키트 사용자 안내서.

내장형 FlashPro32를 사용하기 위해 기본 점퍼 설정 대신 외부 FlashPro2, FlashPro3 또는 FlashPro4 프로그래머를 사용할 때 점퍼 J5를 핀 6-5에 연결하도록 선택적으로 설정할 수 있습니다.
메모: 점퍼를 연결하는 동안 전원 공급 스위치 SW6을 꺼야 합니다.
전원 공급 장치 케이블을 보드의 J9 커넥터에 연결합니다.
전원 공급 장치 SW6의 전원을 켭니다.

임베디드 FlashPro5를 사용하는 경우 USB 케이블을 커넥터 J47과 호스트 PC에 연결합니다.
또는 외부 프로그래머를 사용하는 경우 리본 케이블을 J에 연결합니다.TAG J22 헤더를 만들고 프로그래머를 호스트 PC에 연결합니다.
호스트 PC에서 FlashPro Express 소프트웨어를 실행합니다.
새로 만들기를 클릭하거나 프로젝트 메뉴의 FlashPro Express 작업에서 새 작업 프로젝트를 선택하여 다음 그림과 같이 새 작업 프로젝트를 만듭니다.
그림 14 • FlashPro Express 작업 프로젝트

FlashPro Express 작업의 새 작업 프로젝트 대화 상자에 다음을 입력합니다.
- 프로그래밍 작업 file: 찾아보기를 클릭하고 .job이 있는 위치로 이동합니다. file 위치를 선택하고 file. 기본 위치는 다음과 같습니다. \rtg4_ac490_df\프로그래밍_작업
- FlashPro Express 작업 프로젝트 위치: 찾아보기를 클릭하고 원하는 FlashPro Express 프로젝트 위치로 이동합니다.
  그림 15 • FlashPro Express 작업의 새 작업 프로젝트

확인을 클릭합니다. 필요한 프로그래밍 file 선택되어 장치에 프로그래밍할 준비가 되었습니다.
다음 그림과 같이 FlashPro Express 창이 나타납니다. 프로그래머 필드에 프로그래머 번호가 나타나는지 확인하십시오. 그렇지 않은 경우 보드 연결을 확인하고 Refresh/Rescan Programmers를 클릭합니다.
그림 16 • 장치 프로그래밍
실행을 클릭합니다. 장치가 성공적으로 프로그래밍되면 다음 그림과 같이 RUN PASSED 상태가 표시됩니다.
그림 17 • FlashPro Express - 실행 통과

FlashPro Express를 닫거나 프로젝트 탭에서 종료를 클릭합니다.

Libero SoC를 사용하여 장치 프로그래밍

레퍼런스 디자인 files에는 Libero SoC를 사용하여 만든 Mi-V 프로세서 하위 시스템 프로젝트가 포함됩니다. RTG4 장치는 Libero SoC를 사용하여 프로그래밍할 수 있습니다. Libero SoC 프로젝트는 합성, 배치 및 라우팅, 타이밍 검증, FPGA 어레이 데이터 생성, μPROM 메모리 콘텐츠 업데이트, 비트스트림 생성, FPGA 프로그래밍에서 완전히 구축되고 실행됩니다.

Libero 설계 흐름은 다음 그림과 같습니다.

그림 18 • Libero 설계 흐름

RTG4 장치를 프로그래밍하려면 Libero SoC에서 Mi-V 프로세서 하위 시스템 프로젝트를 열고 다음 단계를 다시 실행해야 합니다.

uPROM 메모리 내용 업데이트: 이 단계에서 μPROM은 부트로더 애플리케이션으로 프로그래밍됩니다.
비트스트림 생성: 이 단계에서 작업 file RTG4 장치에 대해 생성됩니다.
FPGA 프로그래밍: 이 단계에서는 작업을 사용하여 RTG4 장치를 프로그래밍합니다. file.

다음 단계를 따르세요.

Libero 설계 흐름에서 uPROM 메모리 콘텐츠 업데이트를 선택합니다.
추가 옵션을 사용하여 클라이언트를 생성합니다.

클라이언트를 선택한 다음 편집 옵션을 선택합니다.
다음에서 콘텐츠 선택 file 그런 다음 그림 19와 같이 찾아보기 옵션을 선택합니다.
그림 19 • 데이터 스토리지 클라이언트 편집
다음 디자인으로 이동 files 위치를 선택하고 miv-rv32im-bootloader.hex를 선택합니다. file 그림 20과 같이 <$Download_Directory>\rtg4_ac490_df
- 설정하다 File Intel-Hex(*.hex)로 입력합니다.
- 프로젝트 디렉터리에서 상대 경로 사용을 선택합니다.
- 확인을 클릭합니다.
  그림 20 • 메모리 가져오기 File

확인을 클릭합니다.
μPROM 콘텐츠가 업데이트됩니다.
그림 21과 같이 Generate Bitstream을 두 번 클릭합니다.
그림 21 • 비트스트림 생성
Run PROGRAM Action을 두 번 클릭하여 그림 21과 같이 장치를 프로그래밍합니다.
RTG4 장치가 프로그래밍됩니다. 11페이지 데모 실행을 참조하십시오.

TCL 스크립트 실행

TCL 스크립트는 디자인에 제공됩니다. fileTCL_Scripts 디렉토리 아래의 s 폴더. 필요에 따라 디자인 구현부터 작업 생성까지 디자인 흐름을 재현할 수 있습니다. file.

TCL을 실행하려면 다음 단계를 따르십시오.

Libero 소프트웨어를 실행합니다.

프로젝트 > 스크립트 실행…을 선택합니다.
찾아보기를 클릭하고 다운로드한 TCL_Scripts 디렉토리에서 script.tcl을 선택합니다.
실행을 클릭합니다.

TCL 스크립트를 성공적으로 실행하면 TCL_Scripts 디렉토리 내에 Libero 프로젝트가 생성됩니다.
TCL 스크립트에 대한 자세한 내용은 rtg4_ac490_df/TCL_Scripts/readme.txt를 참조하십시오.
TCL 명령에 대한 자세한 내용은 Libero® SoC TCL 명령 참조 안내서를 참조하십시오. 연락하다
TCL 스크립트를 실행할 때 발생하는 모든 쿼리에 대한 기술 지원.

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문서 / 리소스

Microsemi AC490 RTG4 FPGA: Mi-V 프로세서 서브시스템 구축 [PDF 파일] 사용자 가이드
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참고문헌

사용자 설명서

Microsemi AC490 RTG4 FPGA: Mi-V 프로세서 서브시스템 구축

Mi-V 프로세서 서브시스템 구축