在本文中，我们将探讨如何通过可选择使用 RTL 源代码构建的开源 RISC-V 微控制器来配置经济实惠、基于 Xilinx Artix-7 的 Digilent Arty 电路板 - 其设计过程充分考虑了制造商和爱好者的需要，然后通过 Arduino IDE 或者 makefile 驱动型 GNU 工具链进行编程。
假设对 Linux、git 和 makefile 驱动型软件构建流程有基本认识。
Freedom E310
E300 平台的顶层块图，© 2017 SiFive 公司版权所有。
RISC-V 是一款免费开放式指令集架构 (ISA)，发布时提供自由许可，鼓励广泛应用并允许任何个人实施他们自己的兼容设备，无论是模拟环境、FPGA（现场可编程门阵列）或 ASIC（专用集成电路）中均可实现。这些设备可能包括从超低功率 IoT（物联网）级设备到移动设备、笔记本电脑/台式机、服务器级设备，甚至还包括专门面向 HPC（高性能计算）应用程序的设备。
注意：RISC-V 本身并非处理器 — 而是一种 ISA 规范。尽管如此，RISC-V 基金会确实提供了一个叫做 Rocket （https://github.com/ucb-bar/rocket）的参考处理器实例，还有可帮助生成内核的工具和 GNU 编译器工具链。
SiFive 是由 RISC-V 的投资者成立的商业组织，产品包括 IP 内核和 SoC 平台，获得多个咨询服务公司的支持。他们的 Freedom E300 SoC 平台基于 E3 Coreplex，可以用作 ASIC 并面向 FPGA。
我们将要载入 Arty 电路板配置内存中的 Freedom E310 芯片的设计是以上图所示的 SoC 架构为基础的。
硬件
尽管 Digilent Arty 410-319（RS st 编号：134-6478） 集成了可以用于直接编程 Xilinx Artix-35T FPGA 的 USB-JTAG 适配器，以及通常用于在启动时配置 FPGA 的四路 SPI 闪存，但是还需要 ARM-USB-TINY-H USB JTAG 适配器才能调试/编程 RISC-V 内核的连接。
接口和选项非常丰富！记住，我们谈论的是完全可编程的平台，您可以在这里自由修改 MCU（微控制器单元）本身的设计，还能上传自己的代码以便在平台上运行。
USB-JTAG 布线
Freedom E300 Arty FPGA 开发套件入门指南（https://www.sifive.com/documentation/freedom-soc/freedom-e300-arty-fpga-dev-kit-getting-started-guide/）详细介绍了如何给适配器接线，并说明了如何构建 SoC 和 GNU 工具链以及如何对电路板进行编程等操作。如果您不能确定如何操作，该指南显然是您要参考的规范文档，而且本文描述的步骤都以该指南中的说明为基础的。
PMOD 连接器 JD 布线
使用指南建议的电线颜色，不需要在随附的电路板上安装跳线或从中移除跳线，只要确保您连接的是 PMOD JD，而不是其他连接器即可。
此外，还需要添加新的 udev 规则，以便访问 ARM-USB-TINY-H：
编辑 /etc/udev/rules.d/99-openocd.rules，然后添加：
这些命令行用于 Olimex 调试器，以便和 E310 Arty 开发套件搭配使用
SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="15ba", ATTR{idProduct}=="002a", MODE="664", GROUP="plugdev"
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="15ba", ATTRS{idProduct}=="002a", MODE="664", GROUP="plugdev"
然后输入：
$ sudo udevadm control --reload-rules
如果您的用户账户尚未编入 plugdev 组，请将您的用户账户添加到该组，然后退出再重新登录。
FPGA 工具链
免费的“WebPACK”版 Vivado HL 工具就已经足够了，您可以登录 Xilinx 网站获取下载程序。安装完成后，必须添加 Digilent 电路板支持功能，也就是获取文件并把它们复制到合适的位置。（https://www.sifive.com/documentation/freedom-soc/freedom-e300-arty-fpga-dev-kit-getting-started-guide/）
例如，下载 Vivado 2017.1 安装程序后的流程是：
作为根用户执行和运行安装程序：
$ chmod +x Xilinx_Vivado_SDK_2017.1_0415_1_Lin64.bin
$ sudo ./Xilinx_Vivado_SDK_2017.1_0415_1_Lin64.bin
安装电缆驱动程序：
$ cd /opt/Xilinx/Vivado/2017.1/data/xicom/cable_drivers/lin64/install_script/install_drivers
$ sudo ./install_drivers
获取 Digilent 电路板支持文件并将它们复制到：
$ git clone https://github.com/Digilent/vivado-boards.git
$ sudo cp -r vivado-boards/new/board_files/* /opt/Xilinx/Vivado/2017.1/data/boards/board_files/
返回至主目录和设置环境变量：
$ cd
$ source /opt/Xilinx/Vivado/2017.1/settings64.sh
每次登录或者打开新的终端时，都需要源加载此脚本。
此时，可以输入以下命令启动 GUI：
$ vivado
电路板配置
闪存编程文件集成了预构建 FPGA 比特流和演示程序，可以从 SiFive 网站下载（https://dev.sifive.com/dashboard/ 需要注册账号）。
启动 Vivado 后，打开 Hardware Manager（硬件管理器），然后连接到目标电路板。之后，右键单击 FPGA，选择 Add Configuration Memory Device（添加配置内存设备），然后选择 Micron 零件 n25q128-3.3v。如果您要对设备进行编程，则可以选择 downloaded .mcs 文件。
ARV_VivadoAddConfigurationMemoryDevice.png1089x944 68.6 KB 完成编程后，按一下标示为 PROG 的红色按钮将会配置 FPGA，同时开始运行演示程序，并且 LED1 和 LED2 指示灯也会亮起。
如果您使用终端模拟器连接 /dev/ttyUSB1，则会看见一条消息输出。
此时，您可以跳过下一部分并直接通过 Arduino IDE / GNU 工具链对 SoC 进行编程，或者继续尝试构建 SoC 本身。
构建芯片！
首先，我们需要重复克隆包含 Chisel RTL （https://chisel.eecs.berkeley.edu/） 源的 GitHub 储存库，以便用于 SiFive E300 和 U500 平台。
$ git clone --recursive https://github.com/sifive/freedom.git
克隆需要一点时间，在此过程中，引入依赖项目的所有 git 子模块，如 Rocket Chip Generator 和 Chisel 等，均被克隆。
完成克隆后，可输入以下命令行，对 Chisel 源进行编译，得到 Verilog：
$ make -f Makefile.e300artydevkit verilog
为生成配置内存文件，我们首先要确保已经通过如前所述源加载恰当的 shell 文件设置了 Vivado 环境变量，然后输入：
$ make -f Makefile.e300artydevkit mcs
这会驱动 Xilinx FPGA 合成以及布局布线等，过一段时间，您就会获得全新的 .mcs 文件，用于对配置闪存进行编程。
请注意，默认情况下，生成的闪存图像不包含演示程序，这点和预构建版本一样。但是，可以通过编辑恰当的 makefile （https://github.com/sifive/freedom/blob/master/fpga/e300artydevkit/Makefile#L9），将程序融入到图像中。
兼容 Arduino
到目前为止，开发 Freedom E310 软件的最简单的方法就是利用 Arduino IDE（集成开发环境），将其指向 Arty 电路板。我们要做的是，首先打开 File（文件）→ Preferences（首选项）→ Settings（设置）选项卡，然后添加 Board Manager（电路板管理器）URL：
http://static.dev.sifive.com/bsp/arduino/package_sifive_index.json
然后，打开 Tools（工具）→ Board（电路板）→ Board Manager（电路板管理器），搜索 SiFive Freedom Boards，然后安装这些支持。之后，我们可以选择 Freedom E300 Arty 开发套件电路板，然后打开信任的闪烁示例，对该示例编译并将其上传到电路板。
请注意，如果此时编程失败，有可能是因为 USB-JTAG 没有正确连接到 PMOD 连接器，udev 未配置，或者您不在 plugdev 组中。
freedom-e-sdk
如果使用您选择的文本编辑器，makefile 驱动型开发则主要由您完成，别担心，这就像是构建独立的 GNU 工具链 freedom-e-sdk （https://github.com/sifive/freedom-e-sdk）一样简单。
首先，我们需要获取构建的依赖项目：
$ sudo apt-get install autoconf automake libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev gawk bison flex texinfo libtool libusb-1.0-0-dev make g++ pkg-config libexpat1-dev zlib1g-dev
然后克隆源并构建：
$ git clone --recursive https://github.com/sifive/freedom-e-sdk.git
$ cd freedom-e-sdk
$ make tools
最后，针对构建和上传演示程序，输入：
$ make software PROGRAM=demo_gpio BOARD=freedom-e300-arty
$ make upload PROGRAM=demo_gpio BOARD=freedom-e300-arty
自由改装
如果只有少量预算，您可以使用可自定义的微控制器平台立即启动和运行程序，也就是说，您可以自由修改 SoC 设计。或者，如果这稍稍超出了您的舒适区，您将立即获得可能是最出色的 Arduino 兼容性。
— Andrew Back
来源：DesignSpark
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