Board從入門到精通系列（六）

由于更新了開發工具，所以本篇博客有必要重復前面的內容，今天首先演示如何利用Vivado開發純邏輯工程，即只在PL上進行開發。恰好最近在看雷思磊的《步步驚芯——軟核處理器內部設計分析》，于是將一部分實驗搬到了ZED-Board上進行驗證。對OpenRISC感興趣的童鞋可以關注Rill的專欄進一步獲得學習資源。

先簡要介紹下OpenRISC軟件開發，參考了雷思磊書上建立開發環境的步驟。
1.下載GNU開發環境，可以直接下載配置好的VirtualBox鏡像，鏈接為 ftp://openrisc.opencores.org/virtualbox-image/ ，FTP用戶名和密碼都是openrisc。下載2011-12-15版本。
2.下載安裝VirtualBox。新建虛擬機，配置為Linux, Ubuntu，512MB內存（需求并不高），使用現有虛擬硬盤（OpenRISC_Ubuntu_2011-12-15.vdi）
安裝完成即可啟動。GNU工具鏈為or32-elf-...（可以是ar, as, g++, gcc等等）。root密碼：openrisc
VirtualBox中設置Windows和虛擬機的共享文件夾。關閉Ubuntu系統，在VirtualBox主界面中選擇“設置”，在“數據空間”中增加Windows共享文件夾E:\Share，在Ubuntu中名稱為Share。設置完成后，啟動Ubuntu系統，終端輸入命令sudo mount -t vboxsf Share /mnt/sharefolder

虛擬機運行后如圖（如果圖太大看不完全，可以右鍵另存為圖片后在本地查看）。

3.編寫簡單測試匯編代碼example.s
# Comments like this
# Begin
.section .text, "ax"

.org 0x100

.global _start
_start:
l.andi r0,r0,0
l.extwz r1,r0
l.extwz r2,r0
l.addi r1,r1,0x0A
l.add r2,r2,r1
l.nop 0x0001
# End

4.
編譯：or32-elf-as example.s -o example.o
鏈接：or32-elf-ld -T ram.ld example.o -o example.or32
鏈接輸入腳本ram.ld內容如下：
MEMORY
{
ram : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 0x00005000
}
SECTIONS
{
.text :
{
*(.text)
} > ram

.data :
{
*(.data)
} > ram

.bss :
{
*(.bss)
} > ram
}

ENTRY (_start)

OR1KSim 模擬器運行：sim -t example.or32 -m1M > example.trace

生成的跟蹤文件example.trace內容如下：
Seeding random generator with value 0x88a2d16e
Or1ksim 2011-08-15
Building automata... done, num uncovered: 0/213.
Parsing operands data... done.
Resetting PIC.
loadcode: filename example.or32 startaddr=00000000 virtphy_transl=00000000
Not COFF file format
ELF type: 0x0002
ELF machine: 0x005c
ELF version: 0x00000001
ELF sec = 5
Section: .text, vaddr: 0x00000000, paddr: 0x0 offset: 0x00002000, size: 0x00000118
S 00000100: a4000000 l.andi r0,r0,0 r0 = 00000000 flag: 0
S 00000104: e020004d l.extwz r1,r0 r1 = 00000000 flag: 0
S 00000108: e040004d l.extwz r2,r0 r2 = 00000000 flag: 0
S 0000010c: 9c21000a l.addi r1,r1,0xa r1 = 0000000a flag: 0
S 00000110: e0420800 l.add r2,r2,r1 r2 = 0000000a flag: 0
exit(0)
@reset : cycles 0, insn #0
@exit : cycles 5, insn #6
diff : cycles 5, insn #6

從上述結果可以看到軟件仿真的結果，注意r1,r2的值變化情況，后面硬件仿真時會看到。

導出二進制文件：or32-elf-objcopy -O binary example.or32 mem.bin

上述步驟、命令行參數具體含義請參考原書，此處略過不提。

為了將mem.bin文件轉換為Vivado Simulator可識別的格式，博主用matlab編寫了格式轉換程序bin2mem.m，代碼如下：
clear;
clc;
close all;

fid = fopen('mem.bin','rb');
mem = fread(fid,'uint8');
fclose(fid);
mem = reshape(mem,4,[]);
mem = [65536*256,65536,256,1]*mem;
fid = fopen('mem.data','w');
fprintf(fid,'%08x\r\n',mem);
fclose(fid);

得到mem.data后宣告OpenRISC軟件開發的結束。下面利用Vivado進行硬件平臺開發。

首先獲得Vivado 2013.2軟件，可以從xilinx官網下載。最新版的博主沒有用過，不能保證所有操作步驟都一致，需要讀者自行協調。

安裝完成后，運行Vivado，雙擊下面圖標，左側為IDE，右側為HLS，本實驗只用IDE。

啟動后歡迎界面如下