基于安路sf1开发板的soc设计实验 西南交通大学-yabo亚博88
发布时间 2025-04-14
实验指导手册：基于安路sf1开发板的fpga入门
目录
1 安路 sf1 开发板和工具概述 .............................................................................1
1.1 sf1 开发板...................................................................................................................... 1
1.1.1 fpga 逻辑......................................................................................................................1
1.1.2 risc-v 处理器...............................................................................................................2
1.2 开发工具 ........................................................................................................................ 3
1.2.1 td 概述...........................................................................................................................3
2 使用 td 完成 fpga 逻辑设计 ...............................................................................5
2.1 td 使用流程................................................................................................................... 5
2.1.1 新建工程文件 ................................................................................................................5
2.2.2 添加 rtl 文件...............................................................................................................6
2.2.3 逻辑综合 ........................................................................................................................7
2.2.4 管脚约束 ........................................................................................................................8
2.2.5 生成 bit 文件..................................................................................................................9
2.2.6 使用 fd 进行 risc-v 的编程和调试 ........................................................................10
2.2 使用 modelsim 完成功能仿真 .................................................................................... 23
2.2.1 实验概述 ......................................................................................................................23
2.2.2 实验原理 ......................................................................................................................23
2.2.3 创建 td 工程...............................................................................................................23
2.2.4 打开 modelsim 新建工程文件.....................................................................................24
2.2.5 加入源文件并编译 ......................................................................................................25
2.2.6 仿真源文件 ..................................................................................................................27
2.2.7 代码覆盖率仿真（选做） ..........................................................................................29
2.3 协同 modelsim 完成时序仿真 .................................................................................... 34
2.3.1 实验原理 ......................................................................................................................34
2.3.1 物理仿真 ......................................................................................................................35
2.3.2 修改优化设置 ..............................................................................................................35
2.3.3 联合 modelsim 进行仿真............................................................................................39
3 fpga 的基本 ip 核调用.........................................................................................43
3.1 锁相环 .......................................................................................................................... 43
3.1.1 实验原理 ......................................................................................................................43
3.1.2 新建工程 ......................................................................................................................43
i3.1.3 工程中例化创建的 pll ip..........................................................................................47
3.2 调用 sram 实验步骤 ................................................................................................. 49
3.2.1 basic 配置 ....................................................................................................................49
3.2.2 port a options 配置......................................................................................................49
3.2.3 port b options 配置 ......................................................................................................50
3.2.4 other options 配置 ........................................................................................................50
3.5 调用 fifo 实验步骤.................................................................................................... 50
4 基于 sf1 开发板完成 risc-v 处理器的开发 ......................................................52
4.1 点亮流水灯................................................................................................................... 52
4.1.1 系统设计 ......................................................................................................................52
4.1.2 实验步骤 ......................................................................................................................53
4.2 使用串口完成数据输入和输出................................................................................... 63
4.2.1 实验概述 ......................................................................................................................63
4.2.2 系统设计 ......................................................................................................................63
4.2.3 工程建立 ......................................................................................................................64
4.2.4 编写 c 代码..................................................................................................................64
4.2.5 主频设置 ......................................................................................................................67
4.2.6 串口波特率设置 ..........................................................................................................67
4.3.5 烧录与结果查看 ..........................................................................................................68
4.3 实现 cordic 算法...................................................................................................... 69
4.3.1 实验概述 ......................................................................................................................69
4.3.2 系统设计 ......................................................................................................................69
4.3.1 工程建立 ......................................................................................................................71
4.3.2 编写 c 代码..................................................................................................................71
4.3.3 烧录与结果查看 ..........................................................................................................73
4.4 移植 freertos ............................................................................................................ 75
4.4.1 实验概述 ......................................................................................................................75
4.4.2 系统设计 ......................................................................................................................76
4.4.3 td 工程建立.................................................................................................................78
4.4.4 fd 工程建立.................................................................................................................84
4.4.5 编写 c 代码..................................................................................................................84
4.4.6 烧录与结果查看 ..........................................................................................................89
ii5 基于 sf1 开发板完成 fpga 逻辑与 mcu 协同开发.........................................90
5.1 在 fpga 逻辑部分设计 cordic 算法的 ip 核 ........................................................ 90
5.2 实验原理 .........................................................................................................................90
5.2.1 系统设计 ......................................................................................................................90
5.2.2 工程建立 ......................................................................................................................93
5.2.3 cordic ip 核设计.......................................................................................................96
5.2.4 fd 工程建立...............................................................................................................102
6 安路 sf1 fpga 开发板的图像边沿检测系统设计...........................................108
6.1 概述：canny 算法..................................................................................................... 108
6.2 逻辑设计 .................................................................................................................... 108
6.2.1 canny 边缘检测算法的具体原理.............................................................................109
6.2.2 fpga 端逻辑的设计与仿真.....................................................................................112
6.2.3 mcu 端代码的设计 ..................................................................................................114
6.3 mcu 与 fpga 协同完成系统设计........................................................................... 114
7 基于 sf1 的小游戏机设计...................................................................................120
7.1 实验概述 .................................................................................................................... 120
7.2 实验原理 .................................................................................................................... 120
7.2.1 系统设计 ....................................................................................................................120
7.2.2 fpga 侧硬件设计......................................................................................................121
7.2.3 mcu 侧软件设计 ....................................................................................................130
7.2.4 mcu 与 fpga 通信..................................................................................................135
7.2.5 实验步骤 ....................................................................................................................141
7.2.5 fd 工程建立...............................................................................................................150
7.2.6 关键模块仿真波形 ....................................................................................................155
7.2.7 整体功能测试 ............................................................................................................157
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如有需要请联系大学计划项目负责人：师妍
邮箱：yan.shi@anlogic.com
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