原创 Lattice CrossLinkNx LIFCL-40应用连载3-使用RISC-V软核

Lattice CrosslinkNX内部集成了RISC-V指令集，可以支持RISC-V软核处理器，因此能够进行SoC的开发。RISC-V软核可以运行C程序，实现一些控制、调度以及接口驱动的功能，相比纯FPGA而言更加的方便，特别是在图像采集、处理应用上，可以很便捷的配置CMOS、运行一些ISP的如自动曝光、自动白平衡的控制代码。

Lattice提供了SoC开发环境Propel，其中Propel Builder用于搭建硬件工程，Propel用于开发RISC-V的C代码。本例创建一个示例工程，包括RSIC-V软核及其运行必须的RAM和定时器、中断，一个GPIO外设和一个UART外设。

Step1：新建工程

  打开Propel，选择File->New Design,将工程命名为soc_uart,并指定好保存路径。

图1 新建SoC工程

Step2：配置工程

如下图所示，选择器件为LIFCL-40，处理器类型为RISC-V MC，为了快速实现，选择“Hello World Project”工程模板，这里面包含了最小工程所必须的配置和外设。

图2 配置工程

Step3：配置其他模块

工程默认时钟频率为112.5MHz（450MHZ OSC四分频），实际布局布线能跑80MHz左右，因此按照前篇所述方法将OSC的输出频率改为最接近的75MHz。

同时，双击原理图中的uart模块，将输入时钟改为75MHz，以准确产生115200的波特率。

Step4：确认地址空间

点击原理图左上角的Address选项，如果地址没有冲突，则将地址lock项打√，如下图所示。

图3 检查地址是否有冲突

Step5：规则检查和生成文件

如下图所示，标号①所在图标为生成文件，标号②所在图标为规则检查，标号③所在图标为生成地址报告（包含外设的寄存器地址和定义），标号④为调用Radiant，标号⑤为调用Propel SDK。

在规则检查无误后点击Generate生成输出文件，然后调用Radiant对工程进行综合和布局布线。

图4 图形化工程界面

Step6：Radiant编译

点击图4所示的标号④按钮进入Radiant集成开发环境，按照前偏介绍的方法编写顶层文件调用生成的SoC工程，编写pdc约束文件，一切准备好后Export Files生成bit文件。

图5 Radiant工程

将bit文件下载到FPGA即可进行RISC-V软核C代码调试。

RISC-V 软核C代码调试在Propel SDK下进行，具有单步Debug、查看内存数据等功能。

Step1：分配工作区

点击图4所示标号⑤图标按钮，给Propel软核分配一个工作空间。

图6 分配工作区

Step2：配置系统环境

内存分配、外设等相关信息均包含在sys_env.xml文件中，选择先前工程生成的该文件以及目标CPU，点击NEXT。

图7 配置系统环境

Step3：配置工程类型

如下图所示，给工程命名，并配置工程类型为“Lattice C Project”，然后一路Next创建好工程。

图8 设置工程类型

Step4：修改链接脚本

可根据系统的资源来修改链接脚本，本例中代码区和数据区在同一处SRAM，因此默认就行，仅将堆栈区做修改。

图9 修改链接脚本

Step5：配置Debug选项

如下图10，选中画圈的虫子，选择Debug Configurations，选择GDB OpenOCD Debugging，取好名字。

图10 配置Debug选项

Step6：扫描器件

在线调试之前一定要先将bit文件下载到FPGA，然后在GDB OpenOCD Debugging的CableConn下，侦测Cable和扫描器件，如下图所示，找到器件后点击Apply，如无特殊需求，其他的配置项可以不修改，点击Debug进入在线仿真。

图11 扫描器件

连接设备进行入Debug后，可设置断点、查看内存值等。

图12 在线调试界面

RISC-V处理器的代码在器件内部的SRAM中运行，因此需要将Propel生成的C可执行代码以内存初始化文件的形式编译到SRAM中去。

Step1：添加初始化文件

如图13所示，在Propel SDK工程目录的Debug目录下，文件扩展名为.mem的就是C可执行Hex文件。

图13 可执行文件示意图

如图13所示，在Propel Bulider的图形化工程界面下，双击内存模块，将Initialize Memeroy勾选，并选择格式为hex，将初始化文件路径指向Propel下生成的.mem文件，Generate即可。

重复前文所述的规则检查、生成文件、Radiant编译生成bit流，将bit流文件烧写固化到SPI Flash，上电重启，RISC-V软件代码即可自动运行。

图14 添加可执行文件到SRAM

软件入门介绍到此结束，希望能够起到抛转引玉的作用。同时，也欢迎大家扫描下面的二维码加入QQ讨论群或微信公众号共同讨论，共同进步。