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396
fpga/README.md
396
fpga/README.md
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@ -1,204 +1,192 @@
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# 1.概述
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# 1.概述
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介绍如何将tinyriscv移植到FPGA平台上和如何通过JTAG或者UART下载程序到FPGA。
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介绍如何将tinyriscv移植到FPGA平台上和如何通过JTAG下载程序到FPGA。
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1.软件:xilinx vivado(以2018.1版本为例)开发环境。
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1.软件:xilinx vivado(以2018.1版本为例)开发环境。
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2.FPGA:xilinx Artix-7 35T。
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2.FPGA:xilinx Artix-7 35T。
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3.调试器:CMSIS-DAP或者DAPLink。
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3.调试器:CMSIS-DAP或者DAPLink。
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这里只是以Xilinx平台为例,实际上可以移植到任何FPGA平台(只要资源足够)。
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这里只是以Xilinx平台为例,实际上可以移植到任何FPGA平台(只要资源足够)。
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# 2.FPGA移植步骤
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# 2.FPGA移植步骤
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## 2.1创建工程
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## 2.1创建工程
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首先打开vivado软件,新建工程,方法如下图所示:
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首先打开vivado软件,新建工程,方法如下图所示:
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![](./images/create_prj_1.png)
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![](./images/create_prj_1.png)
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或者通过File菜单新建工程,如下图所示:
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或者通过File菜单新建工程,如下图所示:
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![](./images/create_prj_2.png)
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![](./images/create_prj_2.png)
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然后进入下一步,如下图所示:
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然后进入下一步,如下图所示:
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![](./images/create_prj_3.png)
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![](./images/create_prj_3.png)
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直接点击Next按钮,进入下一步,如下图所示:
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直接点击Next按钮,进入下一步,如下图所示:
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![](./images/create_prj_4.png)
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![](./images/create_prj_4.png)
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输入工程名字和工程路径,勾选上Create project subdirectiry选项,然后点击Next按钮,如下图所示:
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输入工程名字和工程路径,勾选上Create project subdirectiry选项,然后点击Next按钮,如下图所示:
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![](./images/create_prj_5.png)
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![](./images/create_prj_5.png)
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选择RTL Project,并勾选上Do not specify sources at this time,然后点击Next按钮,如下图所示:
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选择RTL Project,并勾选上Do not specify sources at this time,然后点击Next按钮,如下图所示:
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![](./images/create_prj_6.png)
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![](./images/create_prj_6.png)
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在Search框里输入256-1,然后选中xc7a35tftg256-1这个型号,然后点击Next按钮,如下图所示:
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在Search框里输入256-1,然后选中xc7a35tftg256-1这个型号,然后点击Next按钮,如下图所示:
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![](./images/create_prj_7.png)
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![](./images/create_prj_7.png)
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直接点击Finish按钮。
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直接点击Finish按钮。
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至此,工程创建完成。
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至此,工程创建完成。
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## 2.2添加RTL源文件
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## 2.2添加RTL源文件
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在工程主界面,点击左侧的Add Sources按钮,如下图所示:
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在工程主界面,点击左侧的Add Sources按钮,如下图所示:
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![](./images/add_src_1.png)
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![](./images/add_src_1.png)
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进入到如下图的界面:
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进入到如下图的界面:
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![](./images/add_src_2.png)
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![](./images/add_src_2.png)
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选中第二项Add or create design sources,然后点击Next按钮,如下图所示:
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选中第二项Add or create design sources,然后点击Next按钮,如下图所示:
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![](./images/add_src_3.png)
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![](./images/add_src_3.png)
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点击Add Directories按钮,选择tinyriscv项目里的整个rtl文件夹,如下图所示:
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点击Add Directories按钮,选择tinyriscv项目里的整个rtl文件夹,如下图所示:
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![](./images/add_src_4.png)
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![](./images/add_src_4.png)
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勾选上红色框里那两项,然后点击Finish按钮。
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勾选上红色框里那两项,然后点击Finish按钮。
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至此,RTL源文件添加完成。
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最后,还要添加顶层文件,即fpga/xilinx/perf-v/tinyriscv_soc_top.sv文件。
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## 2.3添加约束文件
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至此,RTL源文件添加完成。
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在工程主界面,点击左侧的Add Sources按钮,如下图所示:
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## 2.3添加约束文件
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![](./images/add_src_1.png)
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在工程主界面,点击左侧的Add Sources按钮,如下图所示:
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进入到如下图的界面:
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![](./images/add_src_1.png)
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![](./images/add_src_5.png)
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进入到如下图的界面:
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选择第一项Add or create constraints,然后点击Next按钮,如下图所示:
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![](./images/add_src_5.png)
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![](./images/add_src_6.png)
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选择第一项Add or create constraints,然后点击Next按钮,如下图所示:
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点击Add Files按钮,选择tinyriscv项目里的FPGA/constrs/tinyriscv.xdc文件,如下图所示:
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![](./images/add_src_6.png)
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![](./images/add_src_7.png)
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点击Add Files按钮,选择tinyriscv项目里的fpga/xilinx/perf-v/constrs/tinyriscv.xdc文件,如下图所示:
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勾选上Copy constraints files into project,然后点击Finish按钮。
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![](./images/add_src_7.png)
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**注意:如果你的开发板和我的不一样,则需要将约束文件里的引脚配置改成你的开发板上对应的引脚**。
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勾选上Copy constraints files into project,然后点击Finish按钮。
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至此,约束文件添加完成。
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**注意:如果你的开发板和我的不一样,则需要将约束文件里的引脚配置改成你的开发板上对应的引脚**。
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## 2.4生成Bitstream文件
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至此,约束文件添加完成。
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点击下图所示的Generate Bitstream按钮,即可开始生成Bitstream文件。
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## 2.4生成Bitstream文件
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这包括综合、实现(布局布线)等过程,因此时间会比较长。
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点击下图所示的Generate Bitstream按钮,即可开始生成Bitstream文件。
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![](./images/add_src_8.png)
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这包括综合、实现(布局布线)等过程,因此时间会比较长。
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## 2.5下载Bitstream文件到FPGA
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![](./images/add_src_8.png)
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连接好下载器和FPGA开发板,将下载器插入PC,然后给板子上电,接着点击vivado主界面的左下角的Open Hardware Manager按钮,如下图所示:
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## 2.5下载Bitstream文件到FPGA
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![](./images/download_1.png)
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连接好下载器和FPGA开发板,将下载器插入PC,然后给板子上电,接着点击vivado主界面的左下角的Open Hardware Manager按钮,如下图所示:
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接着,点击Open target按钮,然后选择Auto Connect,如下图所示:
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![](./images/download_1.png)
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![](./images/download_2.png)
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接着,点击Open target按钮,然后选择Auto Connect,如下图所示:
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连接成功后,点击Program device按钮,如下图所示:
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![](./images/download_2.png)
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![](./images/download_3.png)
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连接成功后,点击Program device按钮,如下图所示:
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弹出如下界面,然后直接点击Program按钮。
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![](./images/download_3.png)
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![](./images/download_4.png)
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弹出如下界面,然后直接点击Program按钮。
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至此,即可将Bitstream文件下载到FPGA。
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![](./images/download_4.png)
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## 2.6固化软核到FPGA
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至此,即可将Bitstream文件下载到FPGA。
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对于下载Bitstream文件到FPGA这种方式,当断电后再上电就要重新下载,因此可以将tinyriscv软核固化到FPGA,这样每次上电后就不需要重新下载Bitstream文件了,只需要下载bin文件就可以。
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## 2.6固化软核到FPGA
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点击vivado工具栏的Tools-->Generate Memory Configuration File...选项后会出现以下界面:
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对于下载Bitstream文件到FPGA这种方式,当断电后再上电就要重新下载,因此可以将tinyriscv软核固化到FPGA,这样每次上电后就不需要重新下载Bitstream文件了,只需要下载bin文件就可以。
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![config_mcs](./images/config_mcs.png)
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点击vivado工具栏的Tools-->Generate Memory Configuration File...选项后会出现以下界面:
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按照图中红色框来设置,然后点击确定。
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![config_mcs](./images/config_mcs.png)
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然后点击Open Hardware Manager,按下图选择:
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按照图中红色框来设置,然后点击确定。
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![add_mcs_device](./images/add_mcs_device.png)
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然后点击Open Hardware Manager,按下图选择:
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然后按下图设置:
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![add_mcs_device](./images/add_mcs_device.png)
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![select_spi](./images/select_spi.png)
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然后按下图设置:
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弹出如下对话框,点击确定。
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![select_spi](./images/select_spi.png)
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![mcs_ok](./images/mcs_ok.png)
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弹出如下对话框,点击确定。
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最后按下图设置:
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![mcs_ok](./images/mcs_ok.png)
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![mcs_prog](./images/mcs_prog.png)
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最后按下图设置:
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点击确定后开始固化。固化过程比下载Bitstream文件的时间要长,耐心等待一下即可。
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![mcs_prog](./images/mcs_prog.png)
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# 3.下载程序到FPGA
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点击确定后开始固化。固化过程比下载Bitstream文件的时间要长,耐心等待一下即可。
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## 3.1通过JTAG方式下载
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# 3.下载程序到FPGA
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将CMSIS-DAP调试器连接好FPGA板子和PC电脑。
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## 3.1通过JTAG方式下载
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打开一个CMD窗口,然后cd进入到tinyriscv项目的tools/openocd目录,执行命令:
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将CMSIS-DAP调试器连接好FPGA板子和PC电脑。
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`openocd.exe -f tinyriscv_cmsisdap.cfg`
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打开一个CMD窗口,然后cd进入到tinyriscv项目的tools/openocd目录,执行命令:
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如果执行成功的话则会如下图所示:
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`openocd_win.exe -f tinyriscv_cmsisdap_jtag.cfg`
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![openocd](./images/openocd.png)
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如果执行成功的话则会如下图所示(由于项目一直在更新,图片上的信息可能会跟实际的不一致,以文字描述为准):
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然后打开另一个CMD窗口,执行以下命令来连接openocd,注意电脑要启用telnet host服务。
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![openocd](./images/openocd.png)
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`telnet localhost 4444`
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然后打开另一个CMD窗口,执行以下命令来连接openocd,注意电脑要启用telnet host服务。
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然后在这个CMD窗口下使用load_image命令将固件下载到FPGA,这里以freertos.bin文件为例,如下所示:
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`telnet localhost 4444`
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`load_image D:/gitee/open/tinyriscv/tests/example/FreeRTOS/Demo/tinyriscv_GCC/freertos.bin 0x0 bin 0x0 0x1000000`
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然后在这个CMD窗口下使用load_bin命令将固件下载到FPGA,这里以freertos.bin文件为例,如下所示:
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使用verify_image命令来校验是否下载成功,如下所示:
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`load_bin D:/gitee/open/tinyriscv/tests/example/FreeRTOS/Demo/tinyriscv_GCC/freertos.bin 0x20000000 1`
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`verify_image D:/gitee/open/tinyriscv/tests/example/FreeRTOS/Demo/tinyriscv_GCC/freertos.bin 0x0`
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load_bin命令用法:
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如果下载出错的话会有提示的,没有提示则说明下载成功。
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`load_bin file address verify[0|1]`
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最后执行以下命令让程序跑起来:
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file:表示要下载的bin文件
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`resume 0`
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address:表示要下载的地址
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**注意:每次下载程序前记得先执行halt命令停住CPU。**
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verify:表示是否检验,1:校验,0:不校验
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# 4.Vivado仿真设置
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最后执行以下命令让程序跑起来:
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如果要在vivado里进行RTL仿真的话,还需要添加tb目录里的tinyriscv_soc_tb.v文件,具体方法和添加RTL源文件类似,只是在源文件类型里选择simulation sources,如下图所示:
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`resume 0`
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![add_sim](./images/add_sim.png)
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或者短按一下开发板上的复位按键。
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最后设置一下define.v文件的路径,如下图所示:
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**注意:每次下载程序前记得先执行halt命令停住CPU。**
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![defines](./images/defines.png)
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最后,还要指定inst.data文件的路径,即修改tinyriscv_soc_tb.v文件里的下面这一行:
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```
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// read mem data
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initial begin
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$readmemh ("F://yourpath/inst.data", tinyriscv_soc_top_0.u_rom.u_gen_ram.ram);
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end
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```
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设置完成后,即可进行RTL仿真。
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@ -0,0 +1,16 @@
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本目录包含FPGA约束文件,vivado tcl脚本和顶层文件。
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```
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constrs:包含FPGA约束文件
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scripts:包含vivado tcl脚本
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tinyriscv_soc_top.sv:整个SOC的顶层文件
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```
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根据vivado的安装路径,修改Makefile文件。
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生成bit文件:
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`make bit`
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即可在out目录下生成bit文件。
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@ -0,0 +1,16 @@
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|
本目录包含FPGA约束文件,vivado tcl脚本和顶层文件。
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```
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|
constrs:包含FPGA约束文件
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||||||
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scripts:包含vivado tcl脚本
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||||||
|
tinyriscv_soc_top.sv:整个SOC的顶层文件
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||||||
|
```
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||||||
|
根据vivado的安装路径,修改Makefile文件。
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生成bit文件:
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`make bit`
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即可在out目录下生成bit文件。
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