关于FPGA在开源方面的探索浅析.docx

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1、关于FPGA在开源方面的探索浅析开源硬件领域MCU板卡很火,著名的ArCIUin0、树莓派（RaspberryPi）Micro：bit,开源的MCU也是个热门的适题，除了老牌的8051、OPenRiSC等,这两年的明星就是RiSCV了，在中国赢山路大跃进的加持下,它兀菽了中国处理器追赶世界的一剂春药。两天前穷途末路的MIPS也宣布要开源了。开源要成功，最重要的是要形成一个良性的生态，这个生态中缺少一个环节，无论吵吵的多热闹，最后还是会散场。很多人在问，迫领域有没有开源的平台呢？在以前还真的难找见，本来FPGA的器件匚冏就凤毛麟角了（本身也说明了一定的问题），支持FPGA开发的工具更是难以靠民间

2、的力量搞定了，从商业角度貌似没有足够的吸引力让一些大的玩家去投入足够的资源来构建这么一个生态。但在民间，仍不乏一些痴迷的技术高手，他们以玩转技术、让不可能变成可能作为人生最大的乐趣，他们利用仅有的一个后门通道一可tt作e的iCE40系列，热烈地玩着，不问前途，虽然小众，但也收获了越来越多的喝彩。他们是小脚YFPGA的榜样，也许我们没有足够的力量像他们一样在技术上探索如此之深，但我们的使命是让FPGA更加接地气、亲民，通过自己的努力构建尽可能完整的学习生态系统，让每个学习数字逻辑的学生都能掌握FPGA的使用。在FPGA领域，1attice的iCE40系列是硬件开源领域最受欢迎的一款，在海外的骇客

3、（HaCker,水平远高于我们碰到的Maker）工程师中知名度极高,无论是基于这个系列的板卡还是开发工具都有众多的玩家，尤其是1attice最近新推出的iCE40UP5K一非常低的价格（估计批量的单片售价低于10元RMB）虽然有限的逻辑资源但能够支持SenS更A1的功能，乃至支持现在如日中天的开源处理器RiseV软核，无疑iCE40UP5K将成为开源FPGA届的新星。借Crowsupp1y上的一个众筹产品来简单看看FPGA在开源方面的一些探索，也让一些学习fpga的朋友更直观地体会一下究竟怎样玩FPGA才能学到真的技能，对这个板子有兴趣的朋友可以点击左下角“阅读原文”到达相应的页面上去详细阅读

4、：iCEBreakerFPGA板专为FPGA的初学者量身定制的，它支持最新的开源FPGA开发工具以及下一代的开源四架构。iCEBreaker很轻松地跟各种PmOd外设进行连接，可以有大量得第三方Pmod模块可以选用，本板卡的设计者也专门制作了一系列的Pmod专用模块。性能指标核心器件使用1atticeiCE40UP5kFPGA5280逻辑单元(4-1UT+Carry+FF),跟我们1attiCe版本的小脚YFPGA资源相当，比AItera版本的逻辑资源少;120Kbit双口RAM1Mbit(128KByte)单口RAM,这个存储量超过了我们小脚Y用的FPGA的内部存储器容量，这是它能支持CNN

5、的原因；P11,2XSPI,2XI2C硬化的IPs两个内部振荡器(10kHzand48MHz)大大简化设计8个DSP乘法器块用于信号处理,比如语音合成以及软件定义无线电；非常低的功耗，用于电池幽得场合3个24mA驱动和3XhardIPPwM(可以直接驱动RGB1ED灯和小电流的马达)足够多、足够快的存储器128Mbit(16MB)quadSPIdoub1edatarate(QSPI-DDR)f1ash例如：可以向1ED点阵传送视频流很多的I/O(其实UP5KFPGA的管脚很少，但也够用了)3个管脚用于RGB1ED2个用于板上的1EDS一个UART端口,RX管脚和TX管脚可以通过虚拟IJSB串口

6、进行访问一个按键两个PmoC1连接器(总计16x管脚)有一个可以掰下来的PmOd(8Xpins)5个星型排列的1ED灯3个按键足够的资源支持CPU软核!picorv32pcosocRISC-V以及其它软核板上FPGA编程器以及USB到串行适配器兼容IceStormiceprog工具简单，同主机连接无需驱动Pmod连接器和Pmod模块这个板子有3种标准的Pmod连接器，可以做非常丰富的扩展一可以用市场上众多的现成的Pmod模块，也可以自己设计专用的Pmod模块，比如他们自己开发得7段数码管PmOd、DIP开关Pmod1ED屏驱动Pmod和一个HDM1输出Pmod.开源的工具链ICEBreaker

7、FPGA原型板支持一下的开源设计工具：Yosys：用于Veri1OgRT1综合的框架；Arachnepnr：针对iCE40FPGA的布局布线工具nextpnr：时序驱动的FPGA布局布线工具；IceStorm:针对iCE40FPGA进行分析和创建bitstr归些_的工具；icestudio：基于ICeStOrm的可视化编辑器Migen：基于Python的FPGA硬件设计工具包iCEBreaker板子的框图:数码管显示Pmod和8位开关PmodHDMI输出Pmod这个板子上用到的iCE40UP5kFPGA速度足够快，能够输出720p的视频！通过上图中的HDM1PmocI模块（支持12bits/pixe1）可以输出800X600分辨率的测试图案以及一个720p的图案。1ED屏幕驱动Pmod大的视频广告板，采用很多小型的RGB1ED灯组成，可以驱动产生动画效果和视频。驱动大的1ED屏幕的Pmod下面的表格是国外一些成型的开源FPGA平台的简单对比，从这个表格中可以看出，所有的FPGA器件都是来自1attice的iCE40系列。