4.5 KiB
1.初衷
本开源项目的初衷是本人想入门RISC-V,熟悉RISC-V的指令内容和汇编语法。
本人对RISC-V很感兴趣,很看好RISC-V的发展前景,觉得RISC-V就是CPU界中的Linux。由于RISC-V是这两年才开始迅速发展的,因此关于RISC-V的学习参考资料目前还很少,特别是适合入门的资料,因此学习起来进度很缓慢,于是萌生了自己从零开始写RISC-V处理器核的想法。
本人是一名FPGA小白,为了快速入门、深入掌握RISC-V,我开始了学习FPGA和verilog的"艰难"历程。我工作的内容是和嵌入式软件相关的,平时根本不会接触到FPGA,也不会用到RISC-V,因此只能用业余时间来学习RISC-V。
网上有不少关于RISC-V的开源项目,但是大多都写得很"高深",对于我这种小白来说学习起来是非常吃力的,不太适合入门。本项目目前的代码量非常少,是很简单易懂的,对于想入门RISC-V的同学来说是一个很好的参考,希望能吸引更多的同学能够参与到RISC-V的学习中来,促进RISC-V的发展,如果能起到抛砖引玉的作用的话那就更好了,也许说是砖的话就有点夸大了,但哪怕是起到一颗沙子的作用,也就足矣。
2.介绍
本项目实现的是一个小型RISC-V处理器核(tinyriscv),采用verilog语言编写。tinyriscv有以下特点:
- 支持RV32IM指令集,通过RISC-V指令兼容性测试;
- 采用三级流水线,即取指,译码,执行;
- 可以运行C语言程序;
- 支持JTAG,可以通过openocd读写内存(在线更新程序);
- 支持中断;
- 支持总线;
项目中的各目录说明:
rtl:该目录包含tinyriscv的所有verilog源码;
sim:该目录包含仿真的顶层testbench代码和批处理bat文件;
tests:该目录包含测试程序源码,其中example目录为c语言程序例程源码,isa目录为RV32指令测试源码;
tools:该目录包含编译汇编和c语言程序所需GNU工具链和将二进制文件转成仿真所需的mem格式文件的工具BinToMem。BinToMem_CLI.exe需要在cmd窗口下执行,BinToMem_GUI.exe提供图形界面,双击即可运行;
pic:存放图片;
tinyriscv的整体框架如下:
3.如何使用
本项目运行在windows平台,编译仿真工具使用的是iverilog和vpp,波形查看工具使用的是gtkwave。
在使用之前需要安装以下工具:
- 安装iverilog工具
可以在这里http://bleyer.org/icarus/下载,安装过程中记得同意把iverilog添加到环境变量中,当然也可以在安装完成后手动进行添加。安装完成后iverilog、vvp和gtkwave等工具也就安装好了。
- 安装GNU工具链
可以通过百度网盘下载(链接: https://pan.baidu.com/s/1bYgslKxHMjtiZtIPsB2caQ 提取码: 9n3c),下载完成后将压缩包解压到本项目的tools目录下。
- 安装make工具
可以通过百度网盘下载(链接: https://pan.baidu.com/s/1nFaUIwv171PDXuF7TziDFg 提取码: 9ntc),下载完成后直接解压,然后将make所在的路径添加到环境变量里。
下面以add指令为例,说明如何使用本项目。
打开CMD窗口,进入到sim目录,执行以下命令:
sim_new_nowave.bat ..\tests\isa\generated\rv32ui-p-add.bin inst.data
如果运行成功的话就可以看到"PASS"的打印。其他指令使用方法类似。
4.未来计划
- 完善代码注释;
- 写设计文档;
- 支持FreeRTOS;
- ......
5.更新记录
2020-04-05:支持CSR指令;
2020-03-29:重大更新,主要更新如下:
- 支持RIB(RISC-V Internal Bus)总线;
- 优化乘法代码,节省了2/3的DSP资源;
- 优化除法代码,解决了除法模块的BUG;
- 完善C语言例程、启动代码和链接脚本;
- 增加一次性对所有指令进行测试的脚本;
2020-03-08:支持中断,为此增加了timer模块来验证。
2020-03-01:支持JTAG,配合openocd可进行内存读写。JTAG文档参考深入浅出RISC-V调试。
2020-02-23:支持在Xilinx Artix-7平台上运行。详见tinyriscv_vivado。
2020-01-13:支持RV32M的除法指令。其C语言实现详见div。
2020-01-02:支持RV32M的乘法指令。