MicroBlade 串口設(shè)計(jì)

MicroBlade 處理器軟核 IP是實(shí)現(xiàn)基于 RISC-V（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計(jì)算機(jī)）指令集架構(gòu)的 32 位處理器軟核，支持 RV32IM 指令集，支持 AXI4-Lite 接口，用于簡化 FPGA 中復(fù)雜的控制邏輯。MicroBlade 處理器軟核框架如下圖所示：

MicroBlade 串口設(shè)計(jì)，開發(fā)板實(shí)現(xiàn)使用的是億海神針系列EQ6HL45型FPGA。本篇通過原理圖設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)MicroBlade基本結(jié)構(gòu)，通過創(chuàng)建簡單的MicroBlade工程，實(shí)現(xiàn)MicroBlade調(diào)用AXI Uartlite模塊和AXI GPIO模塊，完成串口打印功能，掌握在模塊化設(shè)計(jì)中，MicroBlade最小系統(tǒng)的組成，學(xué)會(huì)導(dǎo)出、建立以及運(yùn)行基于SDK的工程。

設(shè)計(jì)原理

本系統(tǒng)中的MicroBlade模塊通過AXI Lite總線與AXI Uartlite IP和AXI GPIO IP進(jìn)行通信，完成led指示燈的狀態(tài)改變以及串口打印功能。

操作步驟

基于GUI界面創(chuàng)建工程

1

創(chuàng)建新的工程項(xiàng)目

1）雙擊桌面圖標(biāo)打開eLinx3.0；2）點(diǎn)擊Create Project，或者單擊File>New Project創(chuàng)建工程文件；3）將新的工程項(xiàng)目命名TEST_MICROBLADE，選擇工程保存路徑，勾選Create project subdirectory，創(chuàng)建一個(gè)新的工程文件夾，點(diǎn)擊Next繼續(xù)；4）選擇新建一個(gè)RTL工程，由于本工程無需創(chuàng)建源文件，故將Do not specify sources at this time(不指定添加源文件)勾選上。點(diǎn)擊 Next繼續(xù)；5）選擇目標(biāo)FPGA器件：Family:eHiChip6 Package:CSG324Available devices: EQ6HL456）最后在新工程總結(jié)中，檢查工程創(chuàng)建是否有誤。沒有問題，則點(diǎn)擊Finish，完成新工程的創(chuàng)建。

2

創(chuàng)建原理圖，添加IP，進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)

1）在Flow Navigator下，展開IP INTEGRATOR，選擇Create Block Design創(chuàng)建新的原理圖設(shè)計(jì)；2）將新的設(shè)計(jì)命名為design1；

3）在Diagram中添加MicroBlade IP；

4）添加完成后如下圖所示，點(diǎn)擊Run Block Automation；

5) 在彈出窗口中，使用以下設(shè)置替換默認(rèn)設(shè)置:

Local Memory: 64KB

Debug Module: Debug

Peripheral AXI Port: Enabled

6）完成之后，eLinx會(huì)基于之前的設(shè)置自動(dòng)生成一些額外的IP，并且會(huì)自動(dòng)連接完畢，此時(shí)不要點(diǎn)擊Run Connection Automation；

7）在Diagram中添加AXI Uartlite IP和AXI GPIO IP;

8）完成后，點(diǎn)擊Run Connection Automation，在彈出窗口中勾選所有端口，點(diǎn)擊OK繼續(xù)；

9）完成后，雙擊MicroBlade IP,打開界面,取消勾選Enable Interrupt隱藏Interrupt端口;10）雙擊AXI_Lite Interconnect IP,打開界面，把master端口的數(shù)量修改為2。手動(dòng)完成AXI_Lite Interconnect IP與AXI Uartlite IP，與AXI GPIO IP的連線; 11）雙擊AXI Uartlite IP，打開界面，把AXI CLK Frequency修改為50（板卡晶振為50M）。單擊UART端口，引出外設(shè)IO;12）雙擊AXI GPIO IP,打開界面，把GPIO通道GPIO Width修改為2，勾選Enable Dual Channel，把GPIO2通道GPIO Width修改為1。點(diǎn)擊展開GPIO端口，點(diǎn)擊gpio_io_o端口，引出外設(shè)IO;13）完成后，點(diǎn)擊布局重置按鈕重新布局，如下圖所示：

14）Ctrl+S保存設(shè)計(jì)。

3

綜合、實(shí)現(xiàn)、生成比特流文件

1）保存后，在Sources窗格中鼠標(biāo)右鍵design1，選擇Generate Output Products...，開始BD工程綜合，如下圖所示：

2）在Sources窗格中BD文件點(diǎn)擊右鍵，選擇Create HDL Wrapper，自動(dòng)更新Sources列表，同時(shí)工程沒有頂層，則自動(dòng)設(shè)置為頂層;3）在界面上方工具欄中，選擇Toos>Settings…在彈出的界面中點(diǎn)擊Synthesis欄，取消勾選Post_Synthesis Netlist Optimizing;

4）完成后繼續(xù)點(diǎn)擊Flow Navigator中的SYNTHESIS欄中的Run Synthesis進(jìn)行工程綜合；5）綜合結(jié)束后在界面上方工具欄中，選擇Toos >I/O Planning編輯管腳指定；

6）完成后在SYNTHESIS欄中點(diǎn)擊Edit Timing Constraints添加2個(gè)時(shí)序約束后保存；

7）完成后繼續(xù)點(diǎn)擊左側(cè)Run Implemenation按鈕進(jìn)行布局布線編譯實(shí)現(xiàn)；8）在PROGRAM AND DEBUG欄點(diǎn)擊Generate Bitstream。連接開發(fā)板，完成后點(diǎn)擊Open target啟動(dòng)Programmer下載碼流。下載成功后默認(rèn)狀態(tài)為led1和led2交替閃爍。

4

導(dǎo)出SDK并啟動(dòng)

1）在頂部工具欄中，選擇File>Export>Export Hardware導(dǎo)出硬件工程到SDK；

2）在工具欄中，選擇File>Launch SDK，使用默認(rèn)工程，啟動(dòng)SDK；

3）啟動(dòng)SDK后，如下界面，點(diǎn)擊Create a project,彈出如下界面：

4）選擇New Application->Application project,輸入工程名helloworld，依次默認(rèn)配置點(diǎn)擊Finish完成創(chuàng)建；

5）工程屬性無需配置，工程中集成了例程，如下圖：

6）構(gòu)建。構(gòu)建成功后左側(cè)生成Debug文件夾

7）進(jìn)行上板運(yùn)行a）在工程名稱上點(diǎn)擊右鍵，彈出界面選擇run as

b）點(diǎn)擊后彈出如下界面，在GDB OpenOCD Debugging按鈕雙擊即可

c）完成后，點(diǎn)擊run可開始板卡聯(lián)調(diào)，成功如下圖所示：

5）連接串口。選擇SDK界面下方的Terminal窗口，點(diǎn)擊下圖的按鈕

6）在彈出窗口中，進(jìn)行如下配置：

?

7）點(diǎn)擊OK后，點(diǎn)擊EQ6HL45板卡上的復(fù)位按鈕(F2)，Terminal界面出現(xiàn)了’Hello RISC-V World’字樣。