2022世界杯预选赛欧洲赛区赛程(www.9cx.net):基于 RISC-V 的微控制器入门指南

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在不停创新并珍爱其知识产权 (IP) 的同时,还需兼顾低功耗和低成本,致使设计职员延续面临着压力。因此,对于移动应用处置器的设计职员而言,RISC-V 开源硬件指令集架构 (ISA) 值得注重。既然 RISC-V 已成为微控制器的一个选项,嵌入式系统和消费类装备的设计职员需要学习若何着手将 RISC-V 整合至自己的设计。

GroupGets LLC 的 FE310 LoFive-R1 开发板为此提供了一条捷径。在先容 LoFive-R1 之前,本文将先容 RISC-V 并说明开发职员应思量使用该架构的缘故原由。然后,本文将详细先容 LoFive-R1,说明若何着手应用开发以及可用的一些技巧与诀窍。

什么是 RISC-V?

RISC-V 是一个开源硬件指令集架构项目,2010 年始于加州大学伯克利分校。构建 RISC-V 架构的缘故原由许多,包罗:

知足对开源指令集架构 (ISA) 的需求,以供大学项目学术研究和学生使用

ISA 开发设计专业知识的途径

制止向现有芯片公司支付特许权使用费以节约成本的方式

珍爱架构(公司 IP)的设计细节以保持商业可行性

就设计职员而言,RISC-V 是一种专为高速和低功耗而设计的简化架构。因此,基于 RISC-V 的芯片不仅适用于学术界,也异常适合商业应用。现实上,RISC-V 基金会备受关注,现在已吸纳约 325 名成员,其中包罗 Si-Five、Google、Microchip Technology、NVIDIA 和 Qualcomm 等公司。

为 RISC-V 开发做出孝顺的公司虽不少,但对于通俗开发职员而言,获得 RISC-V 实践履历的最佳方式是找到一款基于 RISC-V 处置器的开发板。

LoFive FE310 开发板

GroupGets LLC 的 LoFive-R1 开发板正是其中之一(图 1)。

首先,LoFive R1 包罗的 RISC-V 处置器最高可在 320 MHz 下运行。该处置器包罗 8 KB 的一次性可编程 (OTP) 存储器、8 KB 的掩膜 ROM、16 KB 的指令缓存和 16 KB 的 SRAM。此外,该处置器还具有三个自力脉冲宽度调制 (PWM) 控制器、SPI、I2C、UART,甚至 QSPI 闪存接口。

其次,该开发板既可焊接针座,也可直接焊接到载板上用作处置器模块(由于其边缘呈圆齿形),无需费时分外采购处置器,从而极大简化了开发职员对定制硬件的设计流程。

再者,该开发板的板载 QSPI 闪存由 Integrated Silicon Solution Inc . (ISSI) 的 IS25LP128 闪存模块提供。IS25LP128 闪存模块容量为 128 Mb(即 16 MB),在四通道输入/输出模式下 SPI 总线接口速率高达 133 MHz(图 2)。该 SPI 闪存模块可用于存储以确保足够的应用程序空间,也可用于存储应用程序日志等运行时数据。

另外,该开发板也可接纳 5 V 的事情电压,通过 MaxLinear 的 SPX3819M5 线性稳压器转换为 3.3 V。该稳压器接纳 SOT23-5 封装,却可提供高达 500 mA 的电流。该开发板消耗电流较小,因此可支持其他传感器和器件,而无需分外添加电源电路。

最后,该开发板的原理图和物料清单等所有设计细节均可从 github 获取。这些信息有助于开发职员明晰该开发板的事情原理,也可用作定制开发项目的设计指南。

RISC-V 工具链设置和开发板编程

开发职员会发现 RISC-V 可用的工具链有多种,详细取决于所选择的开发板。需要注重的是,适用于 RISC-V 的 SDK 支持 Windows、macOS 和 Linux。本文将展示用于 Linux 的开发板设置方式。

首先,在终端上使用以下下令从 git 中签出 LoFive Freedom-E SDK:

git clone --recursive

然后,使用以下下令进入按 SDK 确立的目录:

cd freedom-e-sdk

该开发板可用的 SDK 有两款。第一款称为“旧版 SDK”,由于版本较旧。请使用新版 SDK,其中包罗预构建的工具链和用于调试的 OpenOCD。使用以下下令签出 SDK:

git checkout lofive-r1

git submodule sync

git submodule update –init –recursive

开发板编程可通过几种差其余方式完成。首先,该处置用具有尺度 JTAG 信号,可通过 LoFive-R1 扩展毗邻器获取该信号。开发职员可以使用任何支持 JTAG 的编程器,例如 SEGGER 的 J-Link 。若没有响应的编程器,开发职员也可使用 FTDI 的 FT2232H-56Q Mini MDL 等低成本的 USB 转串口转换器(图 4)。FT2232H-56Q Mini MDL 模块可提供毗邻 LoFive-R1 开发板所需的所有毗邻和分线。SDK 可使用 FT2232H-56Q 的通用 I/O 来构建需要的 JTAG 毗邻,实现对微控制器的编程。

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LoFive-R1 开发板与 FT2232H-56Q 模块之间需要九个差其余毗邻(表 1)。

表 1:LoFive-R1 开发板与 FT2232H-56Q 模块的毗邻简表。(表格泉源:Digi-Key Electronics)

上述毗邻可以总结为:

电源和接地

JTAG 信号

UART 信号

毗邻可以接纳直连法,也可使用 Global Specialties 的 PB-83M 等试验板来完成(图 5)。该试验板的香蕉插孔可用于毗邻两个电压源和接地,以简化原型开发。

首次使用 LoFive-R1 时,建议先安装板载指导程序。指导程序只需安装一次,后续即可轻松升级。通过执行以下下令,即可从 SDK 中加载指导程序:

make PROGRAM=lofive-boot TARGET=lofive-r1-bootloader upload

然后,使用以下下令将 "hello world" 应用程序加载到开发板:

make PROGRAM=sifive-welcome TARGET=lofive-r1 upload

至此,开发职员就已完成了首个 RISC-V 应用程序编写,今后的扩展则具有无限可能。

RISC-V 的使用技巧与诀窍

RISC-V 处置器入门与尺度微控制器生态系统有所差异。 以下是几点“技巧与诀窍”:

签出 LoFive-R1 SDK 后,花时间查看主目录下的 README.md 文件。其中包罗了在那边能找到 SDK 说明文档、板级支持包及其他有用信息。

若有 SEGGER 的 J-Link 等专业调试探测器,即可用于 RISC-V 处置器的应用程序编程。自 2017 年以来,J-Link 一直支持 RISC-V。

若是开发职员偏好使用 IDE 而横死令行工具,可以思量使用 Freedom Studio(基于 Eclipse 的 IDE)举行 RISC-V 开发。

首次使用 RISC-V 时,只需遵照这些“技巧与诀窍”,开发职员即可节约大量时间和精神。

总结

对于希望使用开源硬件架构的开发职员而言,RISC-V 架构值得注重。现在,市面上已有基于 RISC-V 处置器的开发板,如本文所述,工具链设置难度与任何其他尺度微控制器差异不大。

RISC-V 虽令人着迷,然则请别遗忘,其生态系统对比现有的许多微控制器平台相对穷困,因此开发职员选择深入探索 RISC-V 后,就会发现可用的选择和资源很少。权衡取舍不失为良策,详细取决于最终应用以及开发职员的偏好和资源。

泉源:Digi-Key

作者:Jacob Beningo

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