RISC-V:转变结合fpga和微控制器的SoC器件的开发

直到最近，与微控制器集成FPGA结构的开发人员在选择IP许可选项中严重限制，具有核心和工具的封闭式生态系统，几乎没有或根本没有将软件移植到其他架构。

RISC-V开放式指令集体系结构(ISA)改变了这一切，ISA消除了授权IP核的特许权使用费和其他限制，同时在当今快速发展的市场上推出了一种新的开发和防未来的片上系统(SoC)系统的方法。采用RISC-V的开发人员有宝贵的机会来提高设计可移植性，减少和保留软件投资，以及今天和将来的面向未来的设计。对于许多不同的应用程序，在FPGA中使用带有RISC-V内核的开源工具是一个令人信服的选择。

灵活的创新基础

RISC-V处理器不是建立在一个体系结构上，而是建立在一个固定的指令集(ISA)上。处理器微架构设计灵活;供应商可以自由地实现他们认为最适合自己应用程序的任何架构。

为了实现广泛的使用，RISC-V基金会，由其成员控制的非营利组织，冻结了2014年的指令，以便市场可以决定其处理器架构。通过利用开源社区的强大力量，在FPGA中使用RISC-V微控制器解决方案的开发人员效益于硬件便携性，软件可预测性和广泛的创新机会。

可移植性

可以升级为大容量的设计将受益于RISC-V的可移植性。开发人员可以使用RISC-V核的软门版本的FPGA启动设计，然后开始运送产品（例如，热摄像头）。

图1所示。热像相机的框图。

相机中的RISC-V核心实现了微控制器支持的所有传统功能：它最初配置图像传感器并在需要调整时会定期更新设置。RISC-V核也可以运行外部存储器存储堆栈以设置图像或视频帧的传输。由于该软件将完全可移植跨RISC-V核心的所有设备，因此可以在任何硬件中实现“免版税”处理器子系统寄存器传输级别（RTL）代码。因此，如果本相机的卷达到足够高的级别，只需将RTL源重新终止到ASIC，而无需支付任何法律或签收费用。

软件稳定性

长寿是RISC-V的一个主要好处。开发人员可以依靠固定的ISA和保留软件投资。通常要持续几年甚至几十年的工业设计可以依赖于软件的连续性。在前面提到的摄像机示例中，为初始解决方案编写和验证的软件代码将来可以在任何RISC-V核心上运行。最初的制造可以使用IGLOO2 FPGA中的软RISC-V核心完成，当创建ASIC时，代码将完全兼容。

开源创新

Linux的出现作为嵌入式市场中的主要操作系统是开源的权力证明。人们可以想到RISC-V的创新：RISC-V是硬件设计Linux是软件的。已经存在用于RISC-V的开源工具，例如Eclipse Guis，RTOS操作系统，仿真工具和调试软件。开源社区进一步利益RISC-V的用户，因为创新的步伐可以加快实现核心和软件工具的许多额外开发人员。可以创建自定义微架构，并且可以识别错误修复/安全修补程序比专有处理器架构更快地识别。

Microsemi最近推出的RISC-V生态系统Mi-V就是一个很好的例子。Mi-V生态系统包含第一个基于fpga的开放架构RISC-V IP核和一个全面的软件集成开发环境(IDE)解决方案，称为SoftConsole。

图2。Microsemi - Mi-V RISC-V生态系统。

SoftConsole是一个基于Eclipse的IDE托管在Linux或Windows平台上，提供完整的开发支持，包括C或C ++编译器和完整的调试器功能。设计人员可以在基于多个闪存的FPGA中为RISC-V IP内核开发，包括MicroSemi的PolarFire和IGLOO2设备，以及来自其他供应商的RISC-V核心。嵌入式工程师可以通过使用利比罗SOC设计套件在其FPGA设计中利用MI-V RISC-V IP的优势。此易于采用的开发软件使设计人员能够为其特定应用程序进一步优化RISC-V RTL核心。

想要在FPGA中集成微控制器的设计人员现在具有带RISC-V的引人注目的解决方案。设计便携性，软件稳定性和开源创新的优点可以从几乎所有应用中受益。客户还可以依靠固定的ISA来确保架构的软件兼容性和寿命。使用RISC-V核心向SOC设计人员提供新一代创新。

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