【高云半导体Combat开发套件试用体验】RISC-V处理器蜂鸟E203在高云FPGA平台上的移植实践

本文来源电子发烧友社区，作者：yuzhiwen1986， 帖子地址：https://bbs.elecfans.com/jishu_2295853_1_1.html

高云FPGA 平台介绍

Combat开发套件是以高云半导体 GW2A 系列 FPGA 产品为核心，是高云半导体晨熙®家族第一代产品，内部资源丰富，具有高性能的 DSP资源，高速LVDS 接口以及丰富的 BSRAM 存储器资源，这些内嵌的资源搭配精简的FPGA 架构以及 55nm 工艺使 GW2A 系列 FPGA 产品适用于高速低成本的应用场合。

外设接口管脚说明

本次项目中用到的I/O口如表下描述

信号名	FPGA管脚序号	BANK	描述	I/O电平
SYS_CLK	M19	2	50Mhz有源晶振	3.3V
FPGA_RST	AB3	5	复位，低电平有效	3.3V
LED1	U17	3	LED指示灯1	1.5V
LED2	U19	3	LED指示灯2	1.5V
LED3	U18	3	LED指示灯3	1.5V
LED4	T17	3	LED指示灯4	1.5V
QSPI_DQ[0]
QSPI_DQ[0]
QSPI_DQ[0]
QSPI_DQ[0]
QSPI_CS
QSPI_SCK
MCU_TCK	C22	2
MCU_TDI	F22	2
MCU_TMS	J22	2
MCU_RST	V14	4
MCU_WAKE_UP	R18	3	按键3唤醒MCU	1.5V
PMU_PADRST	T19	3	按键2复位PMU	1.5V
PMU_PADRST

时钟复位电路

开发板为 FPGA 提供了一个 50MHz 有源晶振，连接到了全局时钟引脚。

LED指示灯

开发板中有 4 个绿色 LED 灯，用户可通过 LED 灯显示所需状态。可通过以下方式对 LED 灯进行测试： 当 FPGA 对应管脚输出信号为逻辑高电平时，LED 被点亮；当输出信号为低电平时，LED 熄灭

MCU 唤醒电路

开发板有4个按键开关，用户可以通过手动控制对应FPGA管脚输入低电平，触发MCU唤醒。本项目中使用KEY2/3/4作为复位和唤醒电路,电路图如下

复用J17作为MCU的JTAG调试接口
LCD_PWM ->C22 -> MCU_TCK

LCD_SDA ->F22 ->MCU_TDI

LCD_VSYNC->G22 -> MCU_TDO

LCD_DE -> J22 ->MCU_TMS

LCD_B7 ->V14 -> MCU_RST

FPGA 原型平台和MCU调试仿真器

FPGA 原型主要分为两部分：FPGA 开发板，和调试器。接下来章节分别予以介绍。完整的 FPGA 开发板原型（包括 FPGA 开发板和MCU调试器）如下图所示：

蜂鸟E203开源SoC

对于一个处理器核，还需要配套的 SoC 才能具备完整的功能。蜂鸟 E203 内核不仅仅完全开源了 Core的实现，还搭配完整的开源 SoC 平台，请参见《蜂鸟 E203 开源 SoC 简介》了解更多 SoC 的介绍与信息。蜂鸟 E203 开源 SoC 的Subsys 模块的款图如下：

Linux平台环境搭建

这里以Ubuntu系统为例进行说明。

代码下载和基本环境配置

1. 下载E203源码

git clone https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource.git

2. 下载iverilog源码

`git clone https://github.com/steveicarus/iverilog.git

3. 切换到v11分支(必须用V11或以上的版本)

git checkout v11-branch

4. 安装依赖

sudo apt-get install autoconf gperf flex bison build-essential

5. 编译、安装iverilog和vvpsh autoconf.sh

./configure
make
make install

6. 创建python软链接

查看一下python的版本，我的还是Python2,新更新一下：

查看一下/usr/bin目录下面有哪些版本，如果有python3版本就创建一个新的软连接

sudo ln -s /usr/bin/python3.8 /usr/bin/python
其中/usr/bin/python3.8对应你实际安装的python版本。7. 安装gtkwave

sudo apt-get install gtkwave

HBird-E-SDK 下载和配置1. 将 HBird-E-SDK 项目下载到本机 Linux 环境中，使用如下命令：

git clone [https://github.com/SI-RISCV/hbird-e-sdk](https://github.com/SI-RISCV/hbird-e-sdk)

2. 由于编译软件程序需要使用到GNU 工具链，假设使用完整的 riscv-tools 来自己编译 GNU 工具链则费

时费力，因此本文档推荐使用预先已经编译好的 GCC 工具链。我们已经将工具链上传至网盘，网盘具体地址记载于

hbird-e-sdk 项目（https://github.com/SI-RISCV/hbird-e-sdk）的 prebuilt_tools 目录下的 README

中，用户可以在网盘中的“RISC-V SoftwareTools/RISC-V_GCC_201801_Linux”目录下载压缩包gnu-mcu-eclipse-riscv-none-gcc-7.2.0-2-20180111-2230-centos64.tgz和gnu-mcu-eclipse-openocd-0.10.0-6-20180112-1448-centos64.tgz，然后按照如下步骤解压使用（注意：上述链接网盘上的工具链可能会不断更新，用户请注意自行判断使用最新日期的版本，下列步骤仅为特定版本的示例）。

cp gnu-mcu-eclipse-riscv-none-gcc-7.2.0-2-20180111-2230-centos64.tgz ~/
cp gnu-mcu-eclipse-openocd-0.10.0-6-20180112-1448-centos64.tgz ~/

//将两个压缩包均拷贝到用户的根目录下

cd ~/

tar -xzvf gnu-mcu-eclipse-riscv-none-gcc-7.2.0-2-20180111-2230-centos64.tgz

tar –xzvf gnu-mcu-eclipse-openocd-0.10.0-6-20180112-1448-centos64.tgz

// 进入根目录并解压上述两个压缩包，解压后可以看到一个生成的 gnu-mcu-eclipse 文件夹

cd ~/hbird-e-sdk    // 进入 hbird-e-sdk 目录文件夹

mkdir ~p work/build/openocd/prefix
// 在 hbird-e-sdk 目录下创建上述这个 prefix 目录 cd work/build/openocd/prefix // 进入到 prefix 该目录

ln –s ~/gnu-mcu-eclipse/openocd/0.10.0-6-20180112-1448/bin bin

// 将用户根目录下解压的

OpenOCD 目录下的 bin 目录作为软链接链接到该

prefix 目录下

cd ~/hbird-e-sdk    // 进入 hbird-e-sdk 目录文件夹

mkdir -p work/build/riscv-gnu-toolchain/riscv32-unknown-elf/prefix/

// 在 hbird-e-sdk 目录下创建上述这个 prefix 目录

cd work/build/riscv-gnu-toolchain/riscv32-unknown-elf/prefix

// 进入到 prefix 该目录

ln -s ~/gnu-mcu-eclipse/riscv-none-gcc/7.2.0-2-20180111-2230/bin bin

// 将用户根目录下解压的 GNU

Toolchain 目录下的 bin 目录作为软链接链接到

// 该 prefix 目录下 注意：此步骤完成工具链的安装之后，后续开发程序示例无需重复执行此步骤。

Verilog 仿真测试

使用E203 源代码运行基于 Verilog 的仿真测试程序，可以使用如下步骤进行。

**步骤一：**准备好自己的电脑环境，可以在公司的服务器环境中运行，如果是个人用户，推荐如下配置：

（1）本项目使用 Ubuntu 18操作系统

（2）由于 Linux 操作系统的版本众多，推荐使用 Ubuntu 18.04 版本的 Linux 操作系统有关如何安装 Ubuntu 操作系统本文不做介绍，有关 Linux 的基本使用本文也不做介绍，请用户自行查阅资料学习。

**步骤二：**将 e200_opensource 项目下载到本机 Linux 环境中，使用如下命令：

git clone https://github.com/SI-RISCV/e200_opensource.git

**步骤三：**编译 RTL 代码，使用如下命令：

cd /vsim

// 进入到 e200_opensource 目录文件夹下面的 vsim 目录。

make install CORE=e203

// 运行该命令指明需要为 e203 进行编译，该命令会在 vsim 目录下生成一个 install

// 子文件夹，在其中放置所需的脚本，且将脚本中的关键字设置为 e203。

make compile

// 编译 Core 和 SoC 的 RTL 代码

// 注意：在此步骤之中，编译 Verilog 代码需要使用到仿真器工具，在 github 上的 Makefile

// 中使用的是免费的 iverilog 工具，如果需要使用商业 EDA 的用户需要自行修改 Makefile 中的

// 对于免费的 iverilog 工具如何安装请用户在互联网上自行搜索。

步骤四 ：运行默认的一个 testcase（测试用例），使用如下命令：

make  run_test

注意：在此步骤中，运行仿真需要使用仿真器工具，在 github 上的 Makefile 中此部分空缺，实际运行的是”echo PASS”命令打印一个虚假的 PASS 到 log 文件中。用户需要使用真正的仿真器运行仿真得到真实的运行结果。

注意：make run_test 将执行 e200_opensource/riscv-tools/

riscv-tests/isa/generated 目录中的一个默认 testcase，如果希望运行所有的

回归测试，请参见步骤五。

当用make去编译Makefile文件的时候,如果有出现/bin/sh:Syntax error: 的错误时候,一般是当前默认的shell不正确的原因首先可以用命令ls -l /bin/sh 看看当前默认的是什么shell，Ubuntu一般默认为bash再用要修改默认的shell，可以采用命令sudo dpkg-reconfigure dash。会出现如下窗口，然后选择否。

步骤五 ：运行回归（regression）测试集，使用如下命令：

make regress_run

注意：这使用 e200_opensource/ riscv-tools/riscv-tests/isa/generated 目录中 testcases，逐个的运行 testcase。

步骤六 ：查看回归测试结果： make

regress_collect // 该命令将收集步骤五中运行的测试集的结果，将打印若干行的结果，每一行对应一个测 // 试用例，如果那个测试用例运行通过，那一行则打印的 PASS，如果运行失败，那一行则 // 打印的 FAIL。如图 所示

代码编译下载

工程导入

在Opensource

目录下FPGA文件夹创建一个新的文件夹gowin，

将相关的rtl文件拷入,并对top文件进行的对应修改，文件目录如下图：

打开gowin软件，创建工程，选择好对应的器件并导入文件。导入具体软件操作说明参见SUG100-1.7_Gowin云源软件用户指南，本项目中导入之后界面如下：

程序编译和下载

修改完程序之后保存点击Process 点击Place&Route编译，编译通过之后前面会出现绿

.编译通过后双击Program Device弹出下载窗口，点击开始下载

运行和调试软件

HBird-E-SDK介绍

HBird-E-SDK 并不是一个软件，它本质上是由一些 Makefile、板级支持包（Board Support Package，

BSP）、脚本和软件示例组成的一套开发环境。HBird-E-SDK 基于 Linux 平台，使用标准的 RISC-V GNU

工具链对程序进行编译，使用 OpenOCD+GDB 将程序下载到硬件平台中并进行调试。

HBird-E-SDK 代码结构

编译 demo_gpio 示例程序，使用如下命令： cd // 进入 hbird-e-sdk 目录文件夹 make dasm PROGRAM=demo_gpio NANO_PFLOAT=0 //注意：由于 Demo_GPIO 程序的 printf 函数不需要输出浮点数，上述选项 NANO_PFLOAT=0 指明 newlib-nano 的 printf 函数无需支持浮点数，请参见《RISC-V 架构与嵌入式开发快速入门》第 11 章了解相关信 息。

将编译好的

demo_gpio 程序下载至 FPGA 原型开发板中，使用如下命令：

很遗憾，我这里因为使用的下载器有问题，最终还是没有成功下载MCU bin文件。
但是基本的流程走通了。时间有限试用期已经结束了。期待下一次还会有继续！