E200 开源顶目的代码层次结构

Hummingbird E203 FPGA-Board and JTAG-Debugger ================ 注意：本文档复制于文档《蜂鸟FPGA开发板和JTAG调试器介绍》（位于本目录 https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource/blob/master/boards 下），用户可以方便下载其文档。 有关如何烧写蜂鸟E203项目（包括SoC和处理器内核）至此FPGA开发板，和如何使用FPGA开发板进行软件开发与调试的具体操作步骤，请参见https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource/blob/master/doc 目录下的文档： * 《蜂鸟E203快速上手介绍》。 * FPGA开发板和JTAG调试器的淘宝购买链接：https://item.taobao.com/item.htm?id=580813056318 * 如您有关于此开发板的任何信息咨询，请致信[email protected] 目录 ----------- <!--ts--> * 1 概述 * 2 蜂鸟FPGA开发板 * 2.1 FPGA开发板总体说明 * 2.2 FPGA开发板的购买途径 * 2.3 FPGA开发板的硬件指标 * 2.4 FPGA开发板的电路原理图 * 2.5 FPGA开发板的MCU部分 * 2.6 FPGA开发板的常规功能部分 * 2.7 烧写蜂鸟E203项目至FPGA开发板 * 2.8 使用FPGA开发板进行软件开发与调试 * 3 蜂鸟JTAG调试器 * 3.1 JTAG调试器总体说明 * 3.2 JTAG调试器的购买途径 * 3.3 JTAG调试器与FPGA开发板相连 * 3.4 使用JTAG调试器进行软件下载与调试 * 4 更多图片欣赏 <!--te--> 1 概述 ----------- 为了便于初学者能够快速地学习RISC-V CPU设计和RISC-V嵌入式开发，蜂鸟E203开源MCU原型SoC（在本文中将其简称为“MCU SoC”或者“SoC”）定制了基于Xilinx FPGA的专用开发板（在本文中将其简称为“FPGA开发板”）和专用JTAG调试器（在本文中将其简称为“JTAG调试器”）。 完整的FPGA开发板原型（包括FPGA开发板和调试器）如图1-1所示。 * 图1-1 蜂鸟FPGA开发板和JTAG调试器 <img src="https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource/blob/master/boards/pics/p3.jpg" width="680"> 后文将分别予以详述。   2 蜂鸟FPGA开发板 ----------- #### 2.1 FPGA开发板总体说明 为了便于蜂鸟FPGA开发板的使用，FPGA开发板具备如下特点： ·一板两用，该开发板不仅可以用于一块FPGA开发板作为电路设计使用，同时由于其预烧了蜂鸟E203开 源SoC（包括E203内核），因此其可以直接作为一块MCU SoC原型开发板进行嵌入式软件开发。即： * 对于不懂FPGA软件开发的用户完全无需做任何的操作，该开发板会预先烧写开源的蜂鸟E203 Core和 配套SoC，上电后即可当做一块MCU嵌入式开发板来用。 * 对于了解FPGA使用的硬件用户而言，也可以将其当做普通的FPGA开发板来烧写普通的Verilog电路以 进行FPGA开发。 ·由于其预先烧写的蜂鸟E203 Core和配套SoC源代码完全开源，可以对其任意进行修改或二次开发。 ·并且由于开源的蜂鸟E203 MCU SoC的 “FPGA烧写文件（mcs格式）”会上传 到https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource/tree/master/fpga/nucleikit/prebuilt_mcs 目录下， 用户可以随时重新烧写此FPGA板将其恢复成为预装的MCU嵌入式开发板。 #### 2.2 FPGA开发板的购买途径 * FPGA开发板的淘宝购买链接：https://item.taobao.com/item.htm?id=580813056318 #### 2.3 FPGA开发板的硬件指标 蜂鸟E203专用FPGA开发板是一款入门级Xilinx FPGA开发板，如图2-1所示。 * 图2-1 蜂鸟FPGA开发板总体图 <img src="https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource/blob/master/boards/pics/2-1.jpg" width="680"> 该FPGA开发板的硬件特性如下： ·使用的FPGA型号为Xilinx XC7A100T。 ·板载双晶振设计：100MHz主时钟和32.768K RTC时钟。 ·配备单独直流5V供电，并设有电源开关，如图2-1中的“DC：5V供电及开关”标注。 ·配备独立的FPGA_RESET按键，用户可用此按键作为FPGA的复位按键。 ·配备多达126个引出的FPGA GPIO，用于用户自定义使用。 ·配备多个电源状态指示LED灯。 ·配备板载的Xilinx Platform Cable USB JTAG下载器，用于对FPGA进行比特流的烧写，如图2-1中的“FPGA JTAG”标注。 ·配备两颗MT41K128M16JT-125K DDR III 颗粒。 ·配备独立的128M-bit FPGA SPI Flash，此Flash用于存储mcs格式的比特流文件： * 熟悉Vivado和Xilinx FPGA使用的用户应该了解，bitstream文件烧录到FPGA中去之后FPGA不能掉电，因为一旦掉电之后FPGA烧 录的内容即丢失，需要重新使用Vivado的Hardware Manager进行烧录方能使用。为了方便用户使用，Xilinx的FPGA开发板可以将 需要烧录的内容写入开发板上的Flash中（以mcs格式），然后在每次FPGA上电之后通过硬件电路自动将需要烧录的内容从外部的 Flash中读出并烧录到FPGA之中（该过程非常的快，不影响用户使用）。由于Flash是非易失性的内存，具有掉电后仍可保存的特 性，因此意味着将需要烧录的内容写入 Flash后，每次掉电后无需使用Hardware Manager人工重新烧录（而是硬件电路快速自动完 成），即等效于，FPGA上电即可使用。 * 除了上电自动对FPGA重新进行烧录外，用户还可以通过强行按FPGA开发板上的“FPGA_PROG”按键触发硬件电路使用此Flash中的内 容对FPGA重新进行烧录。FPGA开发板上的“FPGA_PROG”按键位置请参见图2-1中标注所示。 ·为了便于此开发板直接作为MCU原型嵌入式开发板使用，将蜂鸟E203开源SoC的顶层引脚直接连到开发板上，并配有明显的丝印 标注。请参见第2.5节了解详细介绍。 ·为了便于此开发板作为常规FPGA开发板使用，配备分离的拨码开关和LED灯，请参见第2.6节了解详细介绍。 #### 2.4 FPGA开发板的电路原理图 该开发板的电路原理图保存于https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource/tree/master/boards 目录下，请用户自行查阅。 #### 2.5 FPGA开发板的MCU部分 为了便于此开发板直接作为MCU原型嵌入式开发板使用，将“蜂鸟E203开源SoC”（简称SoC）的顶层引脚直接连到开发板上，并配有明显的丝印标注，详细描述如图2-2中所示，其要点如下： ·FPGA预先烧写成为“蜂鸟E203开源MCU SoC”（简称SoC） ·为了实现MCU的功能，在FPGA开发板上专门配备了一个Nor Flash用于存储MCU的软件程序。 ·MCU SoC的两个输入时钟输入分别按照如下方式产生： * 低速的实时时钟直接由FPGA开发板上的32.768KHz时钟源输入。 * 高速时钟由FPGA开发板上的100MHz时钟经过FPGA内部PLL降频而得（16MHz）。 ·将SoC的相关输入输出管脚明确的做到FPGA开发板上，并且用印刷字体明确的表明端口号。 ·有关此SoC的输入输出管脚列表的详细信息请参见https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource/blob/master/doc 目录下的文档《蜂鸟E203开源SoC简介》。 ·注意：所有的管脚都只是映射到FPGA内部的普通端口（双向IO）上，然后通过FPGA Project通过设置端口映射把FPGA端口映 射到这些外部预定义的开发板引脚。有关FPGA Project的详细信息请 参见https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource/blob/master/doc 目录下的文档《蜂鸟E203快速上手介绍》。 ·更多详细描述如图2-2中所示。 * 图2-2 蜂鸟FPGA开发板的MCU定制部分 <img src="https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource/blob/master/boards/pics/2-2.jpg" width="680"> #### 2.6 FPGA开发板的常