Sipeed TANG PriMER を使ってみた [2] – Arduino IDE で RISC-V 開発

前回の記事で SiPeed 製 TANG PriMER FPGA 開発ボードの環境のセットアップができ、サンプルの論理合成と書き込みまで確認できました．

Sipeed TANG PriMER を使ってみた [1] – 開発環境のセットアップ

https://mytoolbox.tech/tec/2021/12/21/sipeed_tang_primer_setup/

中国 SiPeed 製 TANG PriMER FPGA 開発ボードを入手しました．環境のセットアップと使い方について記します．Sipeed TANG PriMER FPGA 開発ボードSipeed TANG PriMER FPGA 開発ボードは、Anlogic EG4S20 FPGA を搭載した小型の FPGA 開発ボードです．Hummingbird RISC-V ソフトコアをサポートしています．ハードウェアの主な仕様としては、・FPGA：EG4S20BG256・ロジックユニット： 20K (LUT4/LUT5 ハイブリッドアーキテクチャ)・SRAM ：約 130KB・SDRAM ：64Mb・フラッシュ： FPGA コンフィグレーションフラッシュ（FPGA configura...

今回は RISC-V プロセッサを論理合成し FPGA に書き込み、さらにソフトウェアを Arduino IDE を使ってビルド、ボード上の ROM に書き込むところまでを立ち上げていきたいと思います．

RISC-V E203 Core の論理合成と FPGA への書き込み

まずは RISC-V コア（Tang_E203_Mini）の論理合成を行ないます．以下から必要ファイル一式をダウンロードしておきます．

https://github.com/riktw/Tang_E203_Mini

FPGA 開発環境 TD を起動し、Open Project のメニューからプロジェクトファイル e203egmini_new.al を開き、Process → Run で論理合成を実行します．

ソフトウェア開発環境のセットアップ

続いて、RISC-V のソフトウェア開発環境を構築していきます．今回は Arduino IDE でソフトウェアをビルド、RV デバッガと OpenOCD を使って Flash への書き込みを行ないますが、OpenOCD が TANG PriMER ボード上の Flash ROM に対応しておらず、そのままでは書き込みができないため、OpenOCD の再構築が必要となります．

Arduino IDE のダウンロードとセットアップ

以下の公式サイトより Arduino IDE をダウンロード、インストールしておきます．

https://www.arduino.cc/en/software

Arduino IDE を起動し、ファイル → 環境設定で追加のボードマネージャの URL に以下の URL を追加します．

https://bigbits.oss-cn-qingdao.aliyuncs.com/Arduino_for_Licheetang_with_hbird_e203_mini/v0_1/package_licheetang_index.json

続いて、ツール → ボード → ボードマネージャから LicheeTang Hbird E203 Board を選択します．また、ツール → 書込装置で LicheeTang OpenOCD を選択しておきます．

Open OCD のビルド環境セットアップ

上記にも書いたとおり今回は OpenOCD の再構築が必要となるため、そのビルド環境（minGW）を構築します．以下の公式サイトからインストーラを入手しインストールします．

http://www.msys2.org/

インストールが完了したら MSYS2 MinGW x64 を起動し、まずは以下のコマンドでパッケージデータベースの情報を更新します．

pacman -Sy

続いて、必要なパッケージのアップグレードを行ないます．

pacman -Su

続いて、開発環境（GCC）をはじめ開発に必要となるツール群をインストールしていきます．

pacman -S mingw-w64-x86_64-toolchain

pacman -S mingw-w64-x86_64-libusb

pacman -S make autoconf automake

pacman -S libtool mingw-w64-x86_64-libftdi git

LicheeTang 用 openocd のソース取得とビルド

上記で開発環境のセットアップが完了しましたので、続いて openocd のソース取得してビルドしていきます．開発用に適当なディレクトリを作成し、その中で以下のコマンドを実行し LicheeTang 用 openocd のソースを取得します．

git clone https://github.com/Lichee-Pi/LicheeTang_openocd.git

ダウンロード後、取得したソースのディレクトリに移動し、以下のコマンドを実行します．

./bootstrap

CFLAGS=-D_FTDI_DISABLE_DEPRECATED CFLAGS=-Wno-stringop-overflow ./configure

続いて Make を行ないます．私の環境では、上記 make 時にビルドエラーが発生したため、いくつかソースに修正を加えてビルドを通しました．

make

ビルドが完了すると /src の下に新たな openocd.exe が作成されますので、これと mingw64/bin 下の libftdi1.dll を ArduinoIDE のフォルダ（C:\Users\ユーザ名\AppData\Local\Arduino15\packages\licheetang\tools\openocd\a1\bin）にコピー（置き換え）します．
以上で、ArduinoIDE で LicheeTang RISC-V (E203) のソフトウェア開発環境が整いました．

RV デバッガと TANG PriMER ボードの接続

プログラム書き込み用の RV デバッガと TANG PriMER ボード間の JTAG / UART を接続します．対応する端子は以下の通りです．

Lichee Tang Pin	RV
H13 (U0_Tx)	Tx
J13 (U0_Rx)	Rx
C9 (TMS)	TMS
B6 (TDI)	TDI
C5 (TCK)	TCK
A4 (TDO)	TDO
G (GND)	GND

プログラムの作成と書き込み

以下のプログラムを ArduinoIDE 上で作成し、書き込みを行ないます．

#define LED_RED 9
#define LED_BLUE 10
#define LED_GREEN 11
#define DELAY_TIME 100

void setup()
{
  Serial.begin(9600);

pinMode(LED_RED, OUTPUT);
  pinMode(LED_BLUE, OUTPUT);
  pinMode(LED_GREEN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_RED, HIGH);
  digitalWrite(LED_BLUE, HIGH);
  digitalWrite(LED_GREEN, HIGH);
  Serial.println("===== Blink Test =====");
}

void loop()
{
  digitalWrite(LED_RED, LOW);
  Serial.println("RED : ON");
  delay(DELAY_TIME);
  digitalWrite(LED_RED, HIGH);
  Serial.println("RED : OFF");
  delay(DELAY_TIME);
  digitalWrite(LED_BLUE, LOW);
  Serial.println("BLUE : ON");
  delay(DELAY_TIME);
  digitalWrite(LED_BLUE, HIGH);
  Serial.println("BLUE : OFF");
  delay(DELAY_TIME);
  digitalWrite(LED_GREEN, LOW);
  Serial.println("GREEN : ON");
  delay(DELAY_TIME);
  digitalWrite(LED_GREEN, HIGH); 
  Serial.println("GREEN : OFF");
  delay(DELAY_TIME);
}

ボード上のフルカラー LED が 100ms ごとに赤 → 青 → 緑の点灯を繰り返せば書込み成功です．

参考

以下を参考とさせていただきました．
http://galaxystar.image.coocan.jp/tangprimer.htm

https://ameblo.jp/takeoka/entry-12607107193.html

https://qiita.com/Nanchite4618/items/62ff04e3345519b3a939

https://blog.csdn.net/u013507936/article/details/86737964

Sipeed TANG PriMER を使ってみた [2] – Arduino IDE で RISC-V 開発

RISC-V E203 Core の論理合成と FPGA への書き込み

ソフトウェア開発環境のセットアップ

Arduino IDE のダウンロードとセットアップ

Open OCD のビルド環境セットアップ

LicheeTang 用 openocd のソース取得とビルド

RV デバッガと TANG PriMER ボードの接続

プログラムの作成と書き込み

参考

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RISC-V E203 Core の論理合成と FPGA への書き込み

ソフトウェア開発環境のセットアップ

Arduino IDE のダウンロードとセットアップ

Open OCD のビルド環境セットアップ

LicheeTang 用 openocd のソース取得とビルド

RV デバッガと TANG PriMER ボードの接続

プログラムの作成と書き込み

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