Microsemi AC490 RTG4 FPGA: Bygge et Mi-V-prosessorundersystem

Revisjonshistorie

Revisjonshistorikken beskriver endringene som ble implementert i dokumentet. Endringene er oppført etter revisjon, og starter med den nyeste publikasjonen.

Revisjon 3.0

Følgende er en oppsummering av endringene som er gjort i denne revisjonen.

• Oppdaterte dokumentet for Libero SoC v2021.2.
• Oppdatert figur 1, side 3 til og med figur 3, side 5.
• Erstattet figur 4, side 5, figur 5, side 7 og figur 18, side 17.
• Oppdatert tabell 2, side 6 og tabell 3, side 7.
• Lagt til vedlegg 1: Programmere enheten ved hjelp av FlashPro Express, side 14.
• Lagt til vedlegg 3: Kjøre TCL-skriptet, side 20.
• Fjernet referansene til Libero versjonsnumre.

Revisjon 2.0
Følgende er en oppsummering av endringer som er gjort i denne revisjonen.

• Lagt til informasjon om COM-portvalget i Konfigurere maskinvaren, side 9.
• Oppdatert hvordan du velger riktig COM-port i Kjøre demoen, side 11.

Revisjon 1.0
Den første utgivelsen av dokumentet.

Bygge et Mi-V-prosessorundersystem

Microchip tilbyr Mi-V-prosessoren IP, en 32-bits RISC-V-prosessor og programvareverktøykjede for å utvikle RISC-V-prosessorbaserte design. RISC-V, en standard åpen instruksjonssettarkitektur (ISA) under styringen av RISC-V Foundation, tilbyr en rekke fordeler, som inkluderer å sette åpen kildekode-fellesskapet i stand til å teste og forbedre kjerner i et raskere tempo enn lukkede ISA-er.
RTG4® FPGA-er støtter Mi-V myk prosessor for å kjøre brukerapplikasjoner. Dette applikasjonsnotatet beskriver hvordan du bygger et Mi-V-prosessorundersystem for å kjøre en brukerapplikasjon fra de angitte struktur-RAM-ene eller DDR-minnet.

Designkrav
Tabellen nedenfor viser maskinvare- og programvarekravene for å kjøre demoen.

Tabell 1 • Designkrav

Programvare

• Libero® System-on-Chip (SoC)
• FlashPro Express
• SoftConsole

Note: Se readme.txt file gitt i designet files for programvareversjonene som brukes med denne referansedesignen.

Note: Libero SmartDesign og konfigurasjonsskjermbilder vist i denne veiledningen er kun ment som illustrasjon.
Åpne Libero-designet for å se de siste oppdateringene.

Forutsetninger

Før du starter:

1. Last ned og installer Libero SoC (som angitt i webnettsted for dette designet) på verts-PCen fra følgende plassering: https://www.microsemi.com/product-directory/design-resources/1750-libero-soc
2. For demodesign files nedlastingslink: http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=rtg4_ac490_df

Design Beskrivelse

Størrelsen på RTG4 μPROM er 57 KB. Brukerapplikasjoner som ikke overskrider μPROM-størrelsen kan lagres i μPROM og kjøres fra interne Large SRAM-minner (LSRAM). Brukerapplikasjoner som overskrider μPROM-størrelsen må lagres i et eksternt, ikke-flyktig minne. I dette tilfellet kreves en bootloader som kjører fra μPROM for å initialisere interne eller eksterne SRAM-minner med målapplikasjonen fra det ikke-flyktige minnet.
Referansedesignet demonstrerer bootloader-evnen til å kopiere målapplikasjonen (av størrelse 7 KB) fra SPI-flash til DDR-minne, og kjøre fra DDR-minnet. Oppstartslasteren kjøres fra interne minner. Kodedelen er plassert i μPROM, og datadelen ligger i den interne Large SRAM (LSRAM).

Note: For mer informasjon om hvordan du bygger Mi-V bootloader Libero-prosjektet og hvordan du bygger SoftConsole-prosjektet, se TU0775: PolarFire FPGA: Building a Mi-V Processor Subsystem Tutorial
Figur 1 viser toppnivåblokkdiagrammet for designet.

Figur 1 • Toppnivå blokkdiagram

Som vist i figur 1 beskriver følgende punkter dataflyten til designet:

• Mi-V-prosessoren kjører oppstartslasteren fra μPROM og utpekte LSRAM-er. Oppstartslasteren har grensesnitt med GUI gjennom CoreUARTapb-blokken og venter på kommandoene.
• Når SPI-flash-programkommandoen mottas fra GUI, programmerer bootloader SPI-flashen med målapplikasjonen mottatt fra GUI.
• Når oppstartskommandoen mottas fra GUI, kopierer oppstartslasteren applikasjonskoden fra SPI-flashen til DDR og kjører den deretter fra DDR.

Klokkestruktur
Det er to klokkedomener (40 MHz og 20 MHz) i designet. Den innebygde 50 MHz krystalloscillatoren er koblet til PF_CCC-blokken som genererer 40 MHz og 20 MHz klokker. 40 MHz-systemklokken driver hele Mi-V-prosessorundersystemet bortsett fra μPROM. 20 MHz-klokken driver RTG4 μPROM- og RTG4 μPROM APB-grensesnittet. RTG4 μPROM støtter en klokkefrekvens på opptil 30 MHz. DDR_FIC er konfigurert for AHB-bussgrensesnittet, som opererer på 40 MHz. DDR-minnet opererer på 320 MHz.
Figur 2 viser klokkestrukturen.

Figur 2 • Klokkestruktur

Tilbakestill struktur
POWER_ON_RESET_N og LOCK-signalene er ANDed, og utgangssignalet (INIT_RESET_N) brukes til å tilbakestille RTG4FDDRC_INIT-blokken. Etter å ha sluppet FDDR-tilbakestillingen, blir FDDR-kontrolleren initialisert, og deretter bekreftes INIT_DONE-signalet. INIT_DONE-signalet brukes til å tilbakestille Mi-V-prosessoren, periferiutstyr og andre blokker i designet.

Figur 3 • Tilbakestill struktur

Maskinvareimplementering
Figur 4 viser Libero-designet til Mi-V-referansedesignet.

Figur 4 • SmartDesign-modul

Note: Libero SmartDesign-skjermbildet vist i dette applikasjonsnotatet er kun ment som illustrasjon. Åpne Libero-prosjektet for å se de siste oppdateringene og IP-versjonene.

IP-blokker
Figur 2 viser IP-blokkene som brukes i Mi-V-prosessorens delsystemreferansedesign og deres funksjon.

Tabell 2 • IP-blokker1

Alle IP-brukerveiledningene og håndbøkene er tilgjengelige fra Libero SoC -> Catalog.

RTG4 μPROM lagrer opptil 10,400 36 374,400-bits ord (32 0 biter med data). Den støtter kun leseoperasjoner under normal enhetsdrift etter at enheten er programmert. MIV_RV32_C0-prosessorkjernen omfatter en instruksjonshentingsenhet, en utførelsespipeline og et dataminnesystem. MIV_RV32_C0 prosessorminnesystemet inkluderer instruksjonsbuffer og databuffer. MIV_RVXNUMX_CXNUMX-kjernen inkluderer to eksterne AHB-grensesnitt - AHB-minne (MEM) buss-mastergrensesnitt og AHB Memory Mapped I/O (MMIO) buss-mastergrensesnitt. Bufferkontrolleren bruker AHB MEM-grensesnittet til å fylle på instruksjonene og databufferne. AHB MMIO-grensesnittet brukes for en ubufret tilgang til I/O-periferiutstyr.

Minnkartene til AHB MMIO-grensesnittet og MEM-grensesnittet er henholdsvis 0x60000000 til 0X6FFFFFFF og 0x80000000 til 0x8FFFFFFF. Prosessorens tilbakestilte vektoradresse kan konfigureres. MIV_RV32_C0s tilbakestilling er et aktivt-lavt signal, som må deaktiveres synkronisert med systemklokken gjennom en tilbakestillingssynkronisering.

MIV_RV32_C0-prosessoren får tilgang til applikasjonskjøringsminnet ved å bruke AHB MEM-grensesnittet. CoreAHBLite_C0_0 bussforekomsten er konfigurert til å gi 16 slavespor, hver på størrelse 1 MB. RTG μPROM-minnet og RTG4FDDRC-blokkene er koblet til denne bussen. μPROM brukes til å lagre bootloader-applikasjonen.

MIV_RV32_C0-prosessoren dirigerer datatransaksjonene mellom adressene 0x60000000 og 0x6FFFFFFF til MMIO-grensesnittet. MMIO-grensesnittet er koblet til CoreAHBLite_C1_0-bussen for å kommunisere med eksterne enheter koblet til slavesporene. CoreAHBLite_C1_0-bussforekomsten er konfigurert til å gi 16 slavespor, hver av størrelsen 256 MB. UART, CoreSPI og CoreGPIO periferiutstyr er koblet til CoreAHBLite_C1_0-bussen via CoreAHBTOAPB3-broen og CoreAPB3-bussen.

Minnekart
Tabell 3 viser minnekartet over minnene og periferiutstyret.

Tabell 3 • Minnekart

Programvareimplementering

Referansedesignet files inkluderer SoftConsole-arbeidsområdet som inneholder følgende programvareprosjekter:

• Bootloader
• Målapplikasjon

Bootloader
Bootloader-applikasjonen programmeres på μPROM under enhetsprogrammering. Oppstartslasteren implementerer følgende funksjoner:

• Programmere SPI Flash med målapplikasjonen.
• Kopierer målapplikasjonen fra SPI Flash til DDR3-minne.
• Bytter programkjøringen til målapplikasjonen som er tilgjengelig i DDR3-minnet.
  Bootloader-applikasjonen må kjøres fra μPROM med LSRAM som stack. Derfor blir adressene til ROM og RAM i linkerskriptet satt til startadressen til henholdsvis μPROM og utpekte LSRAM-er. Kodedelen kjøres fra ROM og datadelen kjøres fra RAM som vist i figur 5.

Figur 5 • Bootloader Linker Script

Linkerskriptet (microsemi-riscv-ram_rom.ld) er tilgjengelig på
SoftConsole_Project\mivrv32im-bootloader-mappen til designet files.

Målapplikasjon
Målapplikasjonen blinker de innebygde LED-ene 1, 2, 3 og 4 og skriver ut UART-meldinger. Målapplikasjonen må kjøres fra DDR3-minne. Derfor er kode- og stabelseksjonene i linkerskriptet satt til startadressen til DDR3-minnet som vist i figur 6.

Figur 6 • Target Application Linker Script

Linkerskriptet (microsemi-riscv-ram.ld) er tilgjengelig i SoftConsole_Project\miv-rv32imddr- applikasjonsmappen til designet files.

Sette opp maskinvaren

Følgende trinn beskriver hvordan du setter opp maskinvaren:

1. Sørg for at kortet er slått AV ved hjelp av SW6-bryteren.
2. Koble til jumperne på RTG4-utviklingssettet, som vist i følgende tabell:
   Tabell 4 • Jumpere

   Jumper	Pin fra	Fest til	Kommentarer
   J11, J17, J19, J23, J26, J21, J32 og J27	1	2	Misligholde
   J16	2	3	Misligholde
   J33	1	2	Misligholde
   	3	4

3. Koble verts-PC-en til J47-kontakten ved hjelp av USB-kabelen.
4. Sørg for at USB til UART-brodriverne oppdages automatisk. Dette kan verifiseres i enhetsbehandlingen til verts-PC-en.
5. Som vist i figur 7, viser portegenskapene til COM13 at den er koblet til USB Serial Converter C. Derfor er COM13 valgt i denne eks.ample. COM-portnummeret er systemspesifikt.
   Figur 7 • Enhetsbehandling
   Note: Hvis USB til UART-brodriverne ikke er installert, last ned og installer driverne fra www.microsemi.com//documents/cdm_2.08.24_whql_certified.zip.
6. Koble strømforsyningen til J9-kontakten og slå PÅ strømforsyningsbryteren, SW6.

Figur 8 • RTG4 Development Kit

Kjører demo

Dette kapittelet beskriver trinnene for å programmere RTG4-enheten med referansedesignet, programmere SPI Flash med målapplikasjonen og starte målapplikasjonen fra DDR-minne ved å bruke Mi-V Bootloader GUI.

Å kjøre demoen innebærer følgende trinn:

1. Programmere RTG4-enheten, side 11
2. Kjøre Mi-V Bootloader, side 11

Programmere RTG4-enheten
RTG4-enheten kan programmeres enten ved hjelp av FlashPro Express eller Libero SOC.

• For å programmere RTG4 Development Kit med jobben file gitt som en del av designet files bruker FlashPro Express-programvare, se vedlegg 1: Programmere enheten ved hjelp av FlashPro Express,side 14.
• For å programmere enheten ved hjelp av Libero SoC, se vedlegg 2: Programmere enheten med Libero SoC, side 17.

Kjører Mi-V Bootloader
Følg disse trinnene når programmeringen er fullført:

1. Kjør setup.exe file tilgjengelig i følgende design files plassering.
   <$Download_Directory>\rtg4_ac490_df\GUI_Installer\Mi-V Bootloader_Installer_V1.4
2. Følg installasjonsveiviseren for å installere Bootloader GUI-applikasjonen.
   Figur 9 viser RTG4 Mi-V Bootloader GUI.
   Figur 9 • Mi-V Bootloader GUI
3. Velg COM-porten koblet til USB Serial Converter C som vist i figur 7.
4. Klikk på koble til-knappen. Etter vellykket tilkobling blir den røde indikatoren grønn som vist i figur 10.
   Figur 10 • Koble til COM-port
5. Klikk på Importer-knappen og velg målapplikasjonen file (.bin). Etter import, banen til file vises på GUI som vist i figur 11.
   <$Download_Directory>\rtg4_ac490_df\Source_files
   Figur 11 • Importer målapplikasjonen File
6. Som vist i figur 11, klikk på alternativet Programmer SPI Flash for å programmere målapplikasjonen på SPI Flash. Et popup-vindu vises etter at SPI Flash er programmert som vist i figur 12. Klikk OK.
   Figur 12 • SPI Flash Programmert
7. Velg alternativet Start Boot for å kopiere programmet fra SPI Flash til DDR3-minnet og begynne å kjøre programmet fra DDR3-minnet. Etter vellykket oppstart av målapplikasjonen fra DDR3-minnet, skriver applikasjonen ut UART-meldinger og blinker innebygd bruker-LED1, 2, 3 og 4 som vist i figur 13.
   Figur 13 • Utfør applikasjon fra DDR
8. Applikasjonen kjører fra DDR3-minnet og dette avslutter demoen. Lukk Mi-V Bootloader GUI.

Programmere enheten ved hjelp av FlashPro Express

Denne delen beskriver hvordan du programmerer RTG4-enheten med programmeringsjobben file ved hjelp av FlashPro Express.

For å programmere enheten, utfør følgende trinn:

1. Sørg for at jumperinnstillingene på brettet er de samme som er oppført i tabell 3 i UG0617:
   Brukerveiledning for RTG4 Development Kit.
2. Eventuelt kan jumper J32 settes til å koble til pinner 2-3 når du bruker en ekstern FlashPro4, FlashPro5 eller FlashPro6 programmerer i stedet for standard jumperinnstillingen for å bruke den innebygde FlashPro5.
   Note: Strømforsyningsbryteren, SW6 må være slått AV mens du foretar jumpertilkoblingene.
3. Koble strømforsyningskabelen til J9-kontakten på kortet.
4. Slå PÅ strømforsyningsbryteren SW6.
5. Hvis du bruker den innebygde FlashPro5, koble USB-kabelen til kontakt J47 og verts-PCen.
   Alternativt, hvis du bruker en ekstern programmerer, kobler du båndkabelen til JTAG header J22 og koble programmereren til verts-PCen.
6. Start FlashPro Express-programvaren på verts-PCen.
7. Klikk Ny eller velg Ny jobbprosjekt fra FlashPro Express Job fra Prosjekt-menyen for å opprette et nytt jobbprosjekt, som vist i følgende figur.
   Figur 14 • FlashPro Express Job Project
8. Skriv inn følgende i dialogboksen Nytt jobbprosjekt fra FlashPro Express Job:
   • Programmeringsjobb file: Klikk på Bla gjennom, og naviger til plasseringen der .jobben file er plassert og velg file. Standardplasseringen er: \rtg4_ac490_df\Programmering_Job
   • FlashPro Express-jobbprosjektplassering: Klikk Bla gjennom og naviger til ønsket FlashPro Express-prosjektplassering.
     Figur 15 • Nytt jobbprosjekt fra FlashPro Express Job
9. Klikk OK. Nødvendig programmering file er valgt og klar til å programmeres i enheten.
10. FlashPro Express-vinduet vises som vist i følgende figur. Bekreft at et programmerernummer vises i programmeringsfeltet. Hvis den ikke gjør det, bekrefter du korttilkoblingene og klikker på Refresh/Rescan Programmers.
    Figur 16 • Programmere enheten
11. Klikk KJØR. Når enheten er programmert vellykket, vises en KJØRET PASSERT status som vist i følgende figur.
    Figur 17 • FlashPro Express—LØP PASSERT
12. Lukk FlashPro Express eller klikk Avslutt i Prosjekt-fanen.

Programmere enheten ved hjelp av Libero SoC

Referansedesignet files inkluderer Mi-V-prosessor-delsystemprosjektet opprettet ved hjelp av Libero SoC. RTG4-enheten kan programmeres ved hjelp av Libero SoC. Libero SoC-prosjektet er fullstendig bygget og kjørt fra syntese, sted og rute, tidsverifisering, FPGA-array-datagenerering, oppdatering av μPROM-minneinnhold, bitstrømsgenerering, FPGA-programmering.

Libero designflyten er vist i følgende figur.

Figur 18 • Libero Design Flow

For å programmere RTG4-enheten må Mi-V-prosessor-delsystemprosjektet åpnes i Libero SoC og følgende trinn må kjøres på nytt:

1. Oppdater uPROM-minneinnhold: I dette trinnet programmeres μPROM med bootloader-applikasjonen.
2. Bitstrømgenerering: I dette trinnet, jobben file er generert for RTG4-enheten.
3. FPGA-programmering: I dette trinnet programmeres RTG4-enheten ved hjelp av jobben file.

Følg disse trinnene:

1. Fra Libero Design Flow velger du Oppdater uPROM-minneinnhold.
2. Opprett en klient ved å bruke alternativet Legg til.
3. Velg klienten og velg deretter Rediger-alternativet.
4. Velg Innhold fra file og velg deretter Bla gjennom-alternativet som vist i figur 19.
   Figur 19 • Rediger datalagringsklient
5. Naviger til følgende design files plassering og velg miv-rv32im-bootloader.hex file som vist i figur 20. <$Download_Directory>\rtg4_ac490_df
   • Still inn File Skriv inn som Intel-Hex (*.hex).
   • Velg Bruk relativ bane fra prosjektkatalogen.
   • Klikk OK.
     Figur 20 • Importer minne File
6. Klikk OK.
   μPROM-innholdet er oppdatert.
7. Dobbeltklikk Generer bitstrøm som vist i figur 21.
   Figur 21 • Generer bitstrøm
8. Dobbeltklikk Kjør PROGRAM-handling for å programmere enheten som vist i figur 21.
   RTG4-enheten er programmert. Se Kjøre demoen, side 11.

Kjøre TCL-skriptet

TCL-skript er gitt i designet files-mappen under katalogen TCL_Scripts. Om nødvendig kan designflyten reproduseres fra designimplementering til generering av jobb file.

For å kjøre TCL, følg trinnene nedenfor:

1. Start Libero-programvaren.
2. Velg Prosjekt > Utfør skript….
3. Klikk på Bla gjennom og velg script.tcl fra den nedlastede TCL_Scripts-katalogen.
4. Klikk Kjør.

Etter vellykket utførelse av TCL-skript, opprettes Libero-prosjektet i TCL_Scripts-katalogen.
For mer informasjon om TCL-skript, se rtg4_ac490_df/TCL_Scripts/readme.txt.
Se Libero® SoC TCL Command Reference Guide for flere detaljer om TCL-kommandoer. Kontakt
Teknisk støtte for alle spørsmål som oppstår når du kjører TCL-skriptet.

Microsemi gir ingen garantier, representasjoner eller garantier angående informasjonen heri eller egnetheten til produktene og tjenestene for noe bestemt formål, og Microsemi påtar seg heller ikke noe ansvar som oppstår som følge av bruken eller bruken av et produkt eller en krets. Produktene som selges nedenfor og alle andre produkter som selges av Microsemi har vært gjenstand for begrenset testing og skal ikke brukes sammen med virksomhetskritisk utstyr eller applikasjoner. Eventuelle ytelsesspesifikasjoner antas å være pålitelige, men er ikke verifisert, og kjøperen må gjennomføre og fullføre all ytelse og annen testing av produktene, alene og sammen med, eller installert i, eventuelle sluttprodukter. Kjøper skal ikke stole på data og ytelsesspesifikasjoner eller parametere levert av Microsemi. Det er kjøperens ansvar å uavhengig avgjøre egnetheten til ethvert produkt og å teste og verifisere det samme. Informasjonen gitt av Microsemi nedenfor er gitt "som den er, hvor den er" og med alle feil, og hele risikoen forbundet med slik informasjon er utelukkende hos kjøperen. Microsemi gir ikke, eksplisitt eller implisitt, til noen part noen patentrettigheter, lisenser eller andre IP-rettigheter, enten det gjelder slik informasjon i seg selv eller noe som er beskrevet av slik informasjon. Informasjonen gitt i dette dokumentet tilhører Microsemi, og Microsemi forbeholder seg retten til å gjøre endringer i informasjonen i dette dokumentet eller til produkter og tjenester når som helst uten varsel.

Om Microsemi
Microsemi, et heleid datterselskap av Microchip Technology Inc. (Nasdaq: MCHP), tilbyr en omfattende portefølje av halvleder- og systemløsninger for luftfart og forsvar, kommunikasjon, datasenter og industrielle markeder. Produktene inkluderer høyytelses og strålingsherdede analoge integrerte kretser med blandede signaler, FPGA-er, SoC-er og ASIC-er; strømstyring produkter; timing- og synkroniseringsenheter og presise tidsløsninger, setter verdens standard for tid; stemmebehandling enheter; RF-løsninger; diskrete komponenter; bedriftslagrings- og kommunikasjonsløsninger, sikkerhetsteknologier og skalerbar anti-tamper produkter; Ethernet-løsninger; Power-over-Ethernet ICer og midspans; samt tilpassede designfunksjoner og tjenester. Lær mer på www.microsemi.com.

Mikrosemi hovedkvarter
One Enterprise, Aliso Viejo,
CA 92656 USA
Innenfor USA: +1 800-713-4113
Utenfor USA: +1 949-380-6100
Salg: +1 949-380-6136
Faks: +1 949-215-4996
E-post: sales.support@microsemi.com
www.microsemi.com

©2021 Microsemi, et heleid datterselskap av Microchip Technology Inc. Alle rettigheter forbeholdt. Microsemi og Microsemi-logoen er registrerte varemerker for Microsemi Corporation. Alle andre varemerker og tjenestemerker tilhører sine respektive eiere

Dokumenter / Ressurser

Microsemi AC490 RTG4 FPGA: Bygge et Mi-V-prosessorundersystem [pdfBrukerhåndbok AC490 RTG4 FPGA Bygge et Mi-V-prosessorundersystem, AC490 RTG4, FPGA Bygge et Mi-V-prosessorundersystem, Mi-V-prosessorundersystem

Referanser

• Brukerhåndbok