本發(fā)明涉及原型驗證系統(tǒng)，特別涉及一種基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺。
背景技術：
1、risc-v是一種開源指令集架構(isa)，以其簡潔、模塊化、可擴展的特點受到學術界和工業(yè)界的廣泛關注。越來越多的risc-v芯片被設計和投入應用。為了驗證risc-v芯片的功能和性能，通常需要構建原型驗證平臺。傳統(tǒng)的驗證平臺大多基于asic或者fpga，但存在成本高、開發(fā)周期長等問題。
2、fpga由于其可編程、靈活的特性，非常適合用于構建原型驗證系統(tǒng)。將risc-v芯片移植到fpga平臺上，可以顯著降低驗證成本，縮短開發(fā)周期。此外，fpga還可以提供豐富的硬件資源如dsp、bram等，用戶可以根據需求靈活構建自定義電路，從而擴展risc-v芯片的功能，優(yōu)化系統(tǒng)性能。
技術實現思路
1、本發(fā)明目的是：提供一種基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，以克服現有驗證平臺的局限性。
2、本發(fā)明的技術方案是：
3、一種基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，包括：
4、risc-v芯片，在fpga邏輯資源中實例化risc-v處理器核，risc-v處理器核實現了標準risc-v指令集，支持rv32i/rv64i基礎整數指令集、m標準乘除法擴展、a原子操作擴展、f單精度浮點擴展；
5、片外存儲器，使用fpga片外存儲資源為risc-v芯片提供代碼和數據存儲；通過存儲控制器和總線接口，實現risc-v芯片與片外存儲器的連接；
6、外設接口電路，實現了i/o接口外接傳感器、執(zhí)行器，擴展risc-v芯片的應用范圍；
7、可編程邏輯電路，利用fpga的可編程邏輯資源，根據需要構建各類硬件加速單元，通過標準axi總線或自定義總線與risc-v芯片互連，硬件加速單元協(xié)同risc-v芯片工作，提升系統(tǒng)性能；
8、軟硬件協(xié)同系統(tǒng)，提供軟件開發(fā)環(huán)境和硬件開發(fā)套件。
9、優(yōu)選的，所述軟硬件協(xié)同系統(tǒng)，在軟件方面，移植risc-v的標準編譯工具鏈、操作系統(tǒng)和常用庫，支持c/c++開發(fā)；在硬件方面，提供了參考設計和ip核，用戶基于此快速構建和定制系統(tǒng)。
10、優(yōu)選的，所述外設接口電路，還支持pcie，滿足高帶寬數據傳輸需求。
11、優(yōu)選的，所述risc-v處理器核還支持自定義指令集擴展，以滿足不同應用需求。
12、優(yōu)選的，平臺基于fpga器件，使用hdl在可編程邏輯中實例化risc-v處理器核、片外存儲控制器、外設接口控制器以及用戶自定義加速單元，并使用fpga工具完成綜合、布局布線，生成比特流文件。
13、優(yōu)選的，比特流文件生成后，將比特流文件下載到fpga器件，risc-v芯片和各個模塊被構建在fpga中，通過器件配置引腳選擇啟動方式，上電啟動系統(tǒng)。
14、優(yōu)選的，啟動系統(tǒng)后，risc-v芯片從片外存儲器中讀取指令和數據，開始執(zhí)行程序；程序配置和訪問外設接口電路，實現與外部設備的交互。
15、優(yōu)選的，對于計算密集型任務，在可編程邏輯中構建定制化加速單元，通過總線與risc-v芯片互聯；risc-v芯片將任務數據發(fā)送給加速單元處理，處理完成后結果返回給risc-v芯片，從而獲得性能提升。
16、優(yōu)選的，通過軟硬件協(xié)同設計，用戶根據應用需求快速搭建原型系統(tǒng)，驗證risc-v芯片的功能和性能，評估其在實際場景中的應用可行性。
17、本發(fā)明的優(yōu)點是：
18、1.?本發(fā)明基于開源risc-v架構，芯片設計靈活，避免了版稅和許可問題，降低了驗證平臺的搭建成本。
19、2.?本發(fā)明采用fpga實現，充分利用了fpga的可編程特性，用戶可以靈活配置risc-v芯片的核數、頻率、緩存等參數，并可添加自定義指令集，搭建個性化的驗證平臺。
20、3.?本發(fā)明利用可編程邏輯電路實現硬件加速，通過硬件軟件協(xié)同充分發(fā)揮fpga的并行計算能力，從而提升系統(tǒng)性能。
21、4.?本發(fā)明提供完善的軟硬件開發(fā)環(huán)境，降低了用戶的開發(fā)難度，縮短了原型系統(tǒng)的開發(fā)周期。
22、5.?本發(fā)明可適應多種risc-v芯片，具有廣泛的適用性。在芯片研發(fā)、教學科研等場景均可應用。
1.一種基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，其特征在于，所述軟硬件協(xié)同系統(tǒng)，在軟件方面，移植risc-v的標準編譯工具鏈、操作系統(tǒng)和常用庫，支持c/c++開發(fā)；在硬件方面，提供了參考設計和ip核，用戶基于此快速構建和定制系統(tǒng)。
3.根據權利要求1所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，其特征在于，所述外設接口電路，還支持pcie，滿足高帶寬數據傳輸需求。
4.根據權利要求1所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，其特征在于，所述risc-v處理器核還支持自定義指令集擴展，以滿足不同應用需求。
5.根據權利要求1所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，其特征在于，平臺基于fpga器件，使用hdl在可編程邏輯中實例化risc-v處理器核、片外存儲控制器、外設接口控制器以及用戶自定義加速單元，并使用fpga工具完成綜合、布局布線，生成比特流文件。
6.根據權利要求5所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，其特征在于，比特流文件生成后，將比特流文件下載到fpga器件，risc-v芯片和各個模塊被構建在fpga中，通過器件配置引腳選擇啟動方式，上電啟動系統(tǒng)。
7.根據權利要求6所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，其特征在于，啟動系統(tǒng)后，risc-v芯片從片外存儲器中讀取指令和數據，開始執(zhí)行程序；程序配置和訪問外設接口電路，實現與外部設備的交互。
8.根據權利要求7所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，其特征在于，對于計算密集型任務，在可編程邏輯中構建定制化加速單元，通過總線與risc-v芯片互聯；risc-v芯片將任務數據發(fā)送給加速單元處理，處理完成后結果返回給risc-v芯片，從而獲得性能提升。
9.根據權利要求8所述的基于risc-v芯片的fpga原型驗證平臺，其特征在于，通過軟硬件協(xié)同設計，用戶根據應用需求快速搭建原型系統(tǒng)，驗證risc-v芯片的功能和性能，評估其在實際場景中的應用可行性。