1、初衷
本開(kāi)源項(xiàng)目的初衷是本人想入門(mén)RISC-V，熟悉RISC-V的指令內(nèi)容和匯編語(yǔ)法。

本人對(duì)RISC-V很感興趣，很看好RISC-V的發(fā)展前景，覺(jué)得RISC-V就是CPU中的Linux。由于RISC-V是這兩年才開(kāi)始迅速發(fā)展的，因此關(guān)于RISC-V的學(xué)習(xí)參考資料目前還很少，特別是適合入門(mén)的資料，因此學(xué)習(xí)起來(lái)進(jìn)度很緩慢，于是萌生了自己從零開(kāi)始寫(xiě)RISC-V處理器核的想法。

本人是一名FPGA小白，為了快速入門(mén)、深入掌握RISC-V，我開(kāi)始了學(xué)習(xí)FPGA和verilog的"艱難"歷程。我工作的內(nèi)容是和嵌入式軟件相關(guān)的，平時(shí)根本不會(huì)接觸到FPGA，也不會(huì)用到RISC-V，因此只能用業(yè)余時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)RISC-V。

網(wǎng)上有不少關(guān)于RISC-V的開(kāi)源項(xiàng)目，但是大多都寫(xiě)得很"高深"，對(duì)于我這種小白來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)起來(lái)是非常吃力的，不太適合入門(mén)。本項(xiàng)目目前的代碼量非常少，是很簡(jiǎn)單易懂的，對(duì)于想入門(mén)RISC-V的同學(xué)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的參考，希望能夠吸引更多的同學(xué)參與到RISC-V的學(xué)習(xí)中來(lái)，促進(jìn)RISC-V的發(fā)展，如果能起到拋磚引玉的作用的話(huà)那就更好了，也許說(shuō)是磚的話(huà)就有點(diǎn)夸大了，但哪怕是起到一顆沙子的作用，也就足矣。

2、介紹
本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)單核32位的小型RISC-V處理器核(tinyriscv)，采用verilog語(yǔ)言編寫(xiě)。設(shè)計(jì)目標(biāo)是對(duì)標(biāo)ARM Cortex-M3系列處理器。tinyriscv有以下特點(diǎn)：

1. 支持RV32IM指令集，通過(guò)RISC-V指令兼容性測(cè)試；
2. 采用三級(jí)流水線(xiàn)，即取指，譯碼，執(zhí)行；
3. 可以運(yùn)行C語(yǔ)言程序；
4. 支持JTAG，可以通過(guò)openocd讀寫(xiě)內(nèi)存(在線(xiàn)更新程序)；
5. 支持中斷；
6. 支持總線(xiàn)；
7. 支持FreeRTOS；
8. 支持通過(guò)串口更新程序；
9. 容易移植到任何FPGA平臺(tái)(如果資源足夠的話(huà))；
10. 項(xiàng)目中的各目錄說(shuō)明：

rtl：該目錄包含tinyriscv的所有verilog源碼；

sim：該目錄包含仿真批處理bat文件和腳本；

tests：該目錄包含測(cè)試程序源碼，其中example目錄為C語(yǔ)言程序例程源碼，isa目錄為RV32指令測(cè)試源碼；

tools：該目錄包含編譯匯編和C語(yǔ)言程序所需GNU工具鏈和將二進(jìn)制文件轉(zhuǎn)成仿真所需的mem格式文件的腳本，還有通過(guò)串口下載程序的腳本。

pic：存放圖片；

tb：該目錄包含仿真的testbench文件；

fpga：存放FPGA相關(guān)文件，比如約束文件；

tinyriscv的整體框架如下：


tinyriscv目前外掛了6個(gè)外設(shè)，每個(gè)外設(shè)的空間大小為256MB，地址空間分配如下圖所示：



3、CoreMark測(cè)試
目前tinyriscv在Xilinx Artix-7 35T FPGA平臺(tái)(時(shí)鐘50MHz)上運(yùn)行CoreMark跑分程序的結(jié)果如下圖所示：


可知，tinyriscv的跑分成績(jī)?yōu)?.4。

選了幾款其他MCU的跑分結(jié)果如下圖所示：


更多MCU的跑分結(jié)果，可以到coremark官網(wǎng)查詢(xún)。

4、如何使用
本項(xiàng)目可以運(yùn)行在Windows和Linux平臺(tái)(macOS平臺(tái)理論上也是可以的)，編譯仿真工具使用的是iverilog和vpp，波形查看工具使用的是gtkwave。

4.1Windows平臺(tái)環(huán)境搭建

使用之前需要安裝一下工具

1.安裝iverilog工具
可以在上面進(jìn)行下載，安裝過(guò)程中記得同意把iverilog添加到環(huán)境變量中，當(dāng)然也可以在安裝完成后手動(dòng)進(jìn)行添加。安裝完成后iverilog、vvp和gtkwave等工具也就安裝好了。

2.安裝GNU工具鏈
下載完成后將壓縮包解壓到本項(xiàng)目的tools目錄下。注意目錄的層次結(jié)構(gòu)，解壓后的工具路徑應(yīng)該如下所示：

3.安裝make工具
下載完成后直接解壓，然后將make所在的路徑添加到環(huán)境變量里。

4.安裝python3
到python官網(wǎng)下載win版本的python，注意要下載python3版本的。安裝完后將python添加到環(huán)境變量里。

5.下載tinyriscv代碼
使用git clone命令下載，不要使用zip方式下載，否則有些文件會(huì)有格式問(wèn)題。