时间：2025-01-22 来源：FPGA_UCY 关于我们 0
4.-20K开发板上运行-M1软核处理器
4.1.适用于GoWin FPGA的ARM -M1 简介
ARM针对FPGA领域，利用EDA软件，对自家的-M0内核的源文件进行加密，使得在保护IP源代码知识产权的情况下，终端用户可以直接采用ARM -M0内核作为FPGA的复杂逻辑控制的处理器，此时FPGA里的-M0软核处理器就被命名为-M1。
高云与ARM合作，将-M1内核，以及许多芯片内IP集成，形成一个完整功能的SoC，并以加密的形式发布，并提供了SoC的参考设计，从GoWin网站上下载 .6.5.zip ，解压后其内容结构以及加密后的M1内核源文件如图：
其中给出了两种不同配置-M1内核的SoC参考设计，一种带有JTAG/SW调试功能支持，另一种则不带。前者是后者的超集，包含了后者的功能，因此本实验主要采用前者，并在后续软件测试中，利用JTAG/SW的调试功能，实现代码下载、软件调试等。
4.2.FPGA软核SoC的构建
参考设计开发包针对GoWin官方的不同系列的几个开发板进行了适配，与本实验使用的-20K开发板接近的是.0。后续所有操作都是根据该开发板的项目文件来进行修改移植。
该开发板有两个适配项目，一个是，另一个是，出于简便考虑，先测试后者。
集成了多种IP核，包括GPIO、UART、I2C、SPI，以及（RGMII接口的）、SD卡（SPI模式）、等等，如图：
4.2.1.项目文件的概览与综合
按照FPGA开发软件的流程，打开 .下的项目文件，可以看到项目层次结构，与对应的文件：
综合后，可以看到资源利用率和关键时钟信号：
4.2.2.适配-20K开发板的IO引脚分配
打开，对引脚进行分配，由于原项目是针对开发板，配置的IO引脚也是跟该开发板匹配，如图：
为了移植到本次实验用到的开发板（-20K+），根据FPGA项目中的引脚需求和-20K的板载硬件资源，除了项目中的RGMII接口无法满足外，其余均可连接至-20K对应的硬件资源中。其中：
GPIO[3:0]分配到LED，GPIO[7:4]分配到S1~S4按键，GPIO[15:8]分配到2.54mm排母上；
rstn分配到按键S0，clk为板载27MHz；
JTAG分配到2.54mm排母上。
和spi-flash都分配到核心板上对应的信号，多出的几个信号分配到无关的LED/IO引脚；
RGMII相关信号分配到底板的HDMI接口上，并确保HDMI接口留空，避免信号冲突；
UART0分配到底板调试器的UART上，UART1、I2C、SPI分配到2.54mm排母上。
同时需要在菜单栏的->中，设置SSPI、MSPI、READY、DONE等多功能引脚作为通用IO引脚功能:
4.2.3.FPGA项目的编译与下载
按照EDA软件的编译流程，完成布局布线、时序、功耗分析，最终生成文件。各项流程报告如下：
使用软件下载到FPGA，由于没有软件代码，-M1内核处于异常状态，开发板无运行输出。
4.3.Keil软件开发和下载调试_led例程
选用的是带有JTAG/SW调试接口的-M1软核，因此可以使用Keil等开发工具进行在线代码下载、调试。
4.3.1.JLink调试器的连接与识别
采用JLink-OB作为调试器，连接到JTAG7（SWDIO）和JTAG9（SWCLK），和GND共三根信号线，连接后使用JLink-可以识别出ARM -M1内核：
4.3.2.Keil项目的设置、编译、下载与调试
使用Keil软件打开///led//led.，按照文档说明，由于本设计采用的是片内ITCM和DTCM，因此应改为对应的地址,如图：
调试初始化文件.ini中，也应改为对应的地址：
FUNC void Setup (void)
{
SP = _RDWORD(0x00000000);
PC = _RDWORD(0x00000004);
}
LOAD %L INCREMENTAL
Setup();
为适配-20K板载的27MHz时钟频率，需要将软件代码中，.c文件中的改为，如下：
/*---------------------------------------------------------------------------- Define clocks *----------------------------------------------------------------------------*/ #define XTAL (100000000UL) /* Oscillator frequency */ // #define SYSTEM_CLOCK (XTAL / 2U) /* 50MHz */ #define SYSTEM_CLOCK (27000000) /* 27MHz */
在Keil软件中开启Debug，Keil软件读取.ini并执行代码的下载，和SP、PC寄存器的初始化，然后可以设置断点，运行、单步调试等操作：
4.3.3.运行效果
运行效果如下：
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