[米联客-安路飞龙DR1-FPSOC] SDK入门篇连载-01 FPSoc开发入门

软件版本：Anlogic -TD5.9.1-DR1_ES1.1

操作系统：WIN10 64bit

硬件平台：适用安路(Anlogic)FPGA

实验平台：米联客-MLK-L1-CZ06-DR1M90G开发板

板卡获取平台：https://milianke.tmall.com/

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1概述

1.1背景介绍

由于 FPSoc属于异构器件，同时包含处理器(Central Processing Unit，CPU)和可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)。故其应用开发具备特殊性，通常需要两步:

1、在 TD 中进行PL 侧的FPGA 开发,包括硬核IP 的配置和使用RTL 设计数字逻辑电路,并生成对应的比特流文件。

2、在 FD 中进行PS 侧嵌入式应用的开发、调试(这里特指裸机应用，即直接运行在开发板中，而非开发板的操作系统中，以下提到的应用、app等用语都是指裸机应用)。对应的开发流程为:

由上图中可以看出，FPSoc的开发需要经过以下步骤:

1、硬件设计:开发FPSoc应用时，推荐在硬件设计中使用IP Catalog和Design Integrator 来实例化IP，以便能正确生成HPF 文件。两者的区别是前者一次只能定制一个IP，需要手动生成IP 间连接的RTL;后者为一个图形化的集成工具，能帮助用户生成 IP 间连接的RTL。

2、生成比特流文件。该步骤可选，在需要用到p1端的情况下，需要完成此步骤。

3、导出 HPF 文件，该文件包含了硬件设计的信息，包括比特流文件(PL端的设计)和寄存器配置文件(PS 端的外设初始化)。

4、在 FD 中创建platform 工程。

5、在 FD 中创建、调试app 工程:

其中1~3 在TD 中进行，4、5 在FD 中进行。

2实验目的

    本实验是我们开始Anlogic FPSoc学习的第一个入门demo。

    实验目的：

    1:掌握基于FD-TD创建SoC工程

    2:掌握基于图形化Design Intergrator的设计方法

    3:掌握ARM IP核的调用

    4:掌握ARM IP核的参数配置方法

    5:掌握生成一个基于ARM IP核的最小系统方法

    6:导出硬件参数HPF文件

    7:使用FD-TD创建soc base工程

    8:使用FD-TD创建自带sdk helloworld APP工程

    10:使用FD-TD创建以太网测试程序

2系统框图

本方案构建基于ARM IP核的最小系统，包含了PS DDR、FLASH、EMMC、TF-Card、Uart、USB、ETH以太网

3搭建SoC系统工程

在 FPSoc中，CPU 资源作为整个SOC资源的一个硬核 IP(以下简称PS)，与其他IP 的使用没有任何区别，可以对其接口、IO等进行定制，后文会详细介绍。IP 的定制在TD 中进行，可以使用IP Catalog 和Design Integrator 工具。

3.1创建soc_prj工程

1:创建工程路径

米联客新版本资料里面SoC工程一级目录一般包含3个文件夹，用于管理各类文件：

soc_hw:文件夹放hdf文件

soc_prj:文件夹放FPGA工程

soc_sdk:文件夹放SDK相关的开发文件

2:新建TD工程

双击打开TD软件

3:创建FPSoc硬件工程

由于已经创建好了路径，所以不需要让软件再次创建以工程命名的路径

这一步选择默认的FPGA芯片型号，指定整个TD工程的路径，输入工程名，我们米联客习惯使用fpga_prj作为TD工程的工程名，点击OK，工程创建完成。

3.2创建图形化模块

1:使用Design Integrator 工具

进入Design Integrator 工具界面

下面我们可以选择新建一个图形化界面设计文件，或者我们也可以直接导入已经完成的图形化界面工程。这里我们先点击新建。

我们米联客习惯将图形化界面设计文件命名为system，并且选择路径保存在/uisrc/01_rtl中方便管理和调用。

点击OK，创建成功。

点击+号，选择ARM定制IP。

双击ARM Processor System IP（以下简称ARM IP）

未配置的IP就已经添加成功，可自定义IP名，这边我们保持默认，其他IP的添加也相同，后面就不再赘述。

2:配置IP的参数

双击IP对IP的各个功能参数进行配置，这个配置必须参考硬件原理图完成，所以FPGA或者SOC工程师必须具备一定的硬件分析能力，可以阅读原理图，实现对硬件资料在软件上的定义分配。

3.3 ARM IP的配置参数

以下我们针对主要的外设资源对IP的配置说明。

1:PSIO的BANK电压

AD101开发板的MIO BANK200设置3.3V, 核心板硬件原理图上的BANK201设置1.8V

2:PSIO接口功能定义

2-1:QSPI-FLASH接口

2-2:PS以太网接口

2-3:USB接口

2-4:SDIO0-EMMC

2-5:SDIO1-SD卡

2-6:串口1

2-7:剩余IO

2-8:DDR配置

2-9:时钟配置

2-10:取消PS-PL交互接口

相关PL的设置本demo没有用到，后面相关demo用到的时候再进行配置，点击OK完成配置。

3.4完成连线

完成配置后，可以引出接口，右键该接口

选择Create Design Port，引出接口

该界面保持默认，点击Add，添加完成后点击Close

图形化界面部分配置完成

3.5检验BD工程

点击ValidateDesign可以快速初步排查工程是否有错误

点击Design Navigation，选择Generate Design，完成图形化界面到TD的同步。

点击Generate，完成同步

3.6地址空间分配

由于没有使用任何PL资源，本demo中不需要地址分配，后续用到了我们再详细介绍。

3.7编译并导出平台文件

1:回到TD界面，双击可查看自动生成的TD顶层文件，如果没有任何PL逻辑使用的情况下，此时就能直接编译。但是为了我们后续工程的可拓展性和可重复利用性，所以我们依旧添加TOP文件。

2：添加我们准备好的TOP文件，点击OK添加完成

3：右键->Set As Top，注意该步骤非常重要，如果不设置，系统默认Generate产生的文件为Top文件，后续的demo中，会出现编译报接口错误的现象。

设置完成后，由于本demo不需要调用PL资源，所以不需要添加管教约束文件，直接编译即可。

4:依次双击，生成Bit文件。

5:导出到硬件: ProjectExport Hardware Platform

在 SoC 的应用开发过程中，需要将硬件设计信息通过文件的形式传递到软件开发工具(FD)中使用，该文件被称之为HPF(Hardware Platform File)文件。

6:勾选Include bitstream，位置选择/soc_hw，点击OK，导出成功

6:导出完成后，对应工程路径的soc_hw路径下有硬件平台文件：fpga_prj.hpf的文件。根据硬件平台文件fpga_prj.hpf来创建需要Platform平台。

4搭建SDK工程

创建soc_base sdk platform和APP工程。

4.1创建SDK Platform工程

双击打开FD软件

设置好路径/soc_sdk文件夹后点击Launch

米联客资料中的路径规范如下图：

soc_prj里面是基于SOC的硬件工程源码

soc_hw里面是hpf格式文件，soc_prj编译会导出fpga_prj.hpf到这个文件

soc_sdk里面是裸机的sdk工程，sdk工程创建依赖soc_hw中的fpga_prj.hpf

打开后，先显示的是Welcome界面，关闭

新建Platform Project

添加之前创建的hpf文件，名称我们根据米联客习惯，命名为soc_base，点击finish

创建完成后

展开soc_base可以看到

4.2创建hello_world APP工程

命名为hello_world，选择自带的工程模板，点击finish完成

添加完成后，点击build编译

编译完成后，等待测试

4.3以太网测试

1:创建lwip ping APP工程

创建lwip_ping工程，创建的时候发现缺少库文件，lwip工程需要添加库文件。

在soc_base中添加lwip库，勾选lwip库文件

点击ok，确认添加成功

添加成功后，再次添加lwip_ping APP，发现没有报错，成功添加，build之后等待测试

5方案演示

5.1硬件准备

本实验需要用到JTAG下载器、USB转串口外设，另外需要把SW1模式开关设置到JTAG模式。(模式开关错误，无法下载程序)

如下图所示把SW1模式开关切换到ON-ON，就是设置JTAG模式

注意：在使用FD OpenOCD调试之前，需要先关闭TD中的One Cable Hardware Server，否则One Cable处于占用状态，FD将无法进入调试模式。

点击stop server，关闭TD One Cable Server，点击Apply，修改完需重新插拔一下载器

具体One Cable下载器的安装以及使用方法，可以参考《快速入门篇》，本章节不再重复赘述。（One Cable下载器安装较为复杂，如果安装错误，将无法完成下载）

 

 

5.2hello_world实验结果

展开GDB OpenOCD Debugging，可以看到下方有我们的工程（目前仅支持此一种debug方式），点击debug

程序进入带触发状态。

此时，把串口线插入PS Uart接口，为了观察实现结果，需要打开串口。如果不清楚串口号的，可以查看下设备管理器,如果发现没装串口驱动的安装上驱动

在FD软件中，连接上串口，点击OK

点击run，触发程序

成功输出Hello world

5.3以太网测试

给开发板通电，连接网口， 并且根据以下步骤，设置电脑端IP地址

修改本地IP地址，确保与开发板在同一个IP域内，同时通过详细信息二次确认，防止IP被占用现象。

调试程序

打开命令终端，输入ping指令：ping 192.168.31.222 -t，ping指令用法如下

Ctrl+c结束