本發(fā)明涉及原型驗(yàn)證系統(tǒng)，特別涉及一種基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)。
背景技術(shù)：
1、risc-v是一種開(kāi)源指令集架構(gòu)(isa)，以其簡(jiǎn)潔、模塊化、可擴(kuò)展的特點(diǎn)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。越來(lái)越多的risc-v芯片被設(shè)計(jì)和投入應(yīng)用。為了驗(yàn)證risc-v芯片的功能和性能，通常需要構(gòu)建原型驗(yàn)證平臺(tái)。傳統(tǒng)的驗(yàn)證平臺(tái)大多基于asic或者fpga，但存在成本高、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)等問(wèn)題。
2、fpga由于其可編程、靈活的特性，非常適合用于構(gòu)建原型驗(yàn)證系統(tǒng)。將risc-v芯片移植到fpga平臺(tái)上，可以顯著降低驗(yàn)證成本，縮短開(kāi)發(fā)周期。此外，fpga還可以提供豐富的硬件資源如dsp、bram等，用戶(hù)可以根據(jù)需求靈活構(gòu)建自定義電路，從而擴(kuò)展risc-v芯片的功能，優(yōu)化系統(tǒng)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明目的是：提供一種基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，以克服現(xiàn)有驗(yàn)證平臺(tái)的局限性。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：
3、一種基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，包括：
4、risc-v芯片，在fpga邏輯資源中實(shí)例化risc-v處理器核，risc-v處理器核實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)risc-v指令集，支持rv32i/rv64i基礎(chǔ)整數(shù)指令集、m標(biāo)準(zhǔn)乘除法擴(kuò)展、a原子操作擴(kuò)展、f單精度浮點(diǎn)擴(kuò)展；
5、片外存儲(chǔ)器，使用fpga片外存儲(chǔ)資源為risc-v芯片提供代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；通過(guò)存儲(chǔ)控制器和總線(xiàn)接口，實(shí)現(xiàn)risc-v芯片與片外存儲(chǔ)器的連接；
6、外設(shè)接口電路，實(shí)現(xiàn)了i/o接口外接傳感器、執(zhí)行器，擴(kuò)展risc-v芯片的應(yīng)用范圍；
7、可編程邏輯電路，利用fpga的可編程邏輯資源，根據(jù)需要構(gòu)建各類(lèi)硬件加速單元，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)axi總線(xiàn)或自定義總線(xiàn)與risc-v芯片互連，硬件加速單元協(xié)同risc-v芯片工作，提升系統(tǒng)性能；
8、軟硬件協(xié)同系統(tǒng)，提供軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境和硬件開(kāi)發(fā)套件。
9、優(yōu)選的，所述軟硬件協(xié)同系統(tǒng)，在軟件方面，移植risc-v的標(biāo)準(zhǔn)編譯工具鏈、操作系統(tǒng)和常用庫(kù)，支持c/c++開(kāi)發(fā)；在硬件方面，提供了參考設(shè)計(jì)和ip核，用戶(hù)基于此快速構(gòu)建和定制系統(tǒng)。
10、優(yōu)選的，所述外設(shè)接口電路，還支持pcie，滿(mǎn)足高帶寬數(shù)據(jù)傳輸需求。
11、優(yōu)選的，所述risc-v處理器核還支持自定義指令集擴(kuò)展，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用需求。
12、優(yōu)選的，平臺(tái)基于fpga器件，使用hdl在可編程邏輯中實(shí)例化risc-v處理器核、片外存儲(chǔ)控制器、外設(shè)接口控制器以及用戶(hù)自定義加速單元，并使用fpga工具完成綜合、布局布線(xiàn)，生成比特流文件。
13、優(yōu)選的，比特流文件生成后，將比特流文件下載到fpga器件，risc-v芯片和各個(gè)模塊被構(gòu)建在fpga中，通過(guò)器件配置引腳選擇啟動(dòng)方式，上電啟動(dòng)系統(tǒng)。
14、優(yōu)選的，啟動(dòng)系統(tǒng)后，risc-v芯片從片外存儲(chǔ)器中讀取指令和數(shù)據(jù)，開(kāi)始執(zhí)行程序；程序配置和訪問(wèn)外設(shè)接口電路，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的交互。
15、優(yōu)選的，對(duì)于計(jì)算密集型任務(wù)，在可編程邏輯中構(gòu)建定制化加速單元，通過(guò)總線(xiàn)與risc-v芯片互聯(lián)；risc-v芯片將任務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送給加速單元處理，處理完成后結(jié)果返回給risc-v芯片，從而獲得性能提升。
16、優(yōu)選的，通過(guò)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，用戶(hù)根據(jù)應(yīng)用需求快速搭建原型系統(tǒng)，驗(yàn)證risc-v芯片的功能和性能，評(píng)估其在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用可行性。
17、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
18、1.?本發(fā)明基于開(kāi)源risc-v架構(gòu)，芯片設(shè)計(jì)靈活，避免了版稅和許可問(wèn)題，降低了驗(yàn)證平臺(tái)的搭建成本。
19、2.?本發(fā)明采用fpga實(shí)現(xiàn)，充分利用了fpga的可編程特性，用戶(hù)可以靈活配置risc-v芯片的核數(shù)、頻率、緩存等參數(shù)，并可添加自定義指令集，搭建個(gè)性化的驗(yàn)證平臺(tái)。
20、3.?本發(fā)明利用可編程邏輯電路實(shí)現(xiàn)硬件加速，通過(guò)硬件軟件協(xié)同充分發(fā)揮fpga的并行計(jì)算能力，從而提升系統(tǒng)性能。
21、4.?本發(fā)明提供完善的軟硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境，降低了用戶(hù)的開(kāi)發(fā)難度，縮短了原型系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期。
22、5.?本發(fā)明可適應(yīng)多種risc-v芯片，具有廣泛的適用性。在芯片研發(fā)、教學(xué)科研等場(chǎng)景均可應(yīng)用。
1.一種基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，其特征在于，所述軟硬件協(xié)同系統(tǒng)，在軟件方面，移植risc-v的標(biāo)準(zhǔn)編譯工具鏈、操作系統(tǒng)和常用庫(kù)，支持c/c++開(kāi)發(fā)；在硬件方面，提供了參考設(shè)計(jì)和ip核，用戶(hù)基于此快速構(gòu)建和定制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，其特征在于，所述外設(shè)接口電路，還支持pcie，滿(mǎn)足高帶寬數(shù)據(jù)傳輸需求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，其特征在于，所述risc-v處理器核還支持自定義指令集擴(kuò)展，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用需求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，其特征在于，平臺(tái)基于fpga器件，使用hdl在可編程邏輯中實(shí)例化risc-v處理器核、片外存儲(chǔ)控制器、外設(shè)接口控制器以及用戶(hù)自定義加速單元，并使用fpga工具完成綜合、布局布線(xiàn)，生成比特流文件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，其特征在于，比特流文件生成后，將比特流文件下載到fpga器件，risc-v芯片和各個(gè)模塊被構(gòu)建在fpga中，通過(guò)器件配置引腳選擇啟動(dòng)方式，上電啟動(dòng)系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，其特征在于，啟動(dòng)系統(tǒng)后，risc-v芯片從片外存儲(chǔ)器中讀取指令和數(shù)據(jù)，開(kāi)始執(zhí)行程序；程序配置和訪問(wèn)外設(shè)接口電路，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的交互。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，其特征在于，對(duì)于計(jì)算密集型任務(wù)，在可編程邏輯中構(gòu)建定制化加速單元，通過(guò)總線(xiàn)與risc-v芯片互聯(lián)；risc-v芯片將任務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送給加速單元處理，處理完成后結(jié)果返回給risc-v芯片，從而獲得性能提升。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗(yàn)證平臺(tái)，其特征在于，通過(guò)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，用戶(hù)根據(jù)應(yīng)用需求快速搭建原型系統(tǒng)，驗(yàn)證risc-v芯片的功能和性能，評(píng)估其在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用可行性。