RISCuinho (Risquinho), in portuguese is a small scratch on the surface of something, and this represents the proposal of this project that starts in a very didactic way, doing the minimum necessary by scratching the surface of what can be done with a Core or multiple RISC Cores.
This project is educational and aims at my study on microprocessors and to teach my introductory courses about microcontroller programming and architecture at Arduino Minas (Curso Maker/Geringonça Maker Space). RISCuinho (Risquinho) will also be used for my RTOS studies when it is possible to multiply its core to simulate multicore microcontrollers.
I am a autodidata student, I do not have a computer science course and no course that gives me the basis to create such a microcontroller, however I am graduated in "Computer Network Design and Implementation", I have some programming courses, Project Management and other related areas, I used to create it was through studies of specialized books such as those discussed in the bibliography section and on websites on the internet.
All this material was assimilated with the help of conversations in the RISC-V Brasil group on Telegram, where participants from different areas related to IT and exchange experience on microprocessors and microcontrollers, some renowned professionals in the sector, which I am very grateful in the sector, in particular:
- Marcelo Samsoniuk (@samsoniuk) Core Risc DarkRiscv
- Gustavo Nunes (@namoscagnm) Um Interpretador Assembly RISC-V em Python
- Paulo Matias (@thotypous)
- Lucas Teske (@racerxdl) Core RISC RISCow
- Marcus Medereiros (@zxmarcos) Core RISC Riscado-V
- Jecel Jr
I will use Portuguese as the official language of this project, but English can also be used for requests for information and suggestions.
Eu usarei o português como idioma oficial deste projeto, porém o inglês também pode ser usado para solicitações de informações e sugestões.
O Repositório do RISCuinho foi alterado para uma nova Organização, assim os repositórios relativos a projetos ficarão melhor organizado. o DuinOS ficará especificamente com projetos RTOS em especial para Arduino e similares, isso inclui o RISCuinho. O repositório principal do projeto agora tem novo nome, agora chamado "core", e serão criados repositórios complementáres. Bibliotecas como FPGA-MyLib serão revistas e póderão ter seu nome alterado.
A Organziação ter os seguintes repositórios de maior relevancia:
- core conterá o core do RISCuinho, o RTL principal para construção do microcontrolador, outros RTL e bibliotecas FPGA são adiconadas como submodulos quando necessário, como a FPGA-Lib
- FPGA-Lib um conjunto de exemplos e módulos FPGA uteis a qualquer projeto, muito útil para aprendizado e de grande valia para o core do RISCuinho.
- workspace agrega todos os repositórios relevantes como submódulos e permite que rápidamente se construa um ambiente de trabalho em qualquer outro computador.
- examples pasta de exemplos de códigos documentados usados pra testar o RISCuinho e também pra estudo de assembly, quem quiser testar o RISCuinho deve começar propondo exemplos neste repositorio.
A pasta examples possui exemplos para testes, na sua maioria obtidos no curso oferecido pela Vicilogic, tais exemplos podem ser obtidos no link https://www.vicilogic.com/vicilearn/run_step/?s_id=1452
Caso você queira colaborar com o RISCuinho uma boa forma de começar é criando exemplos em Assembly RISC-V para teste, procure desafiar o core em sua proposta, em especial na especificação RISC-V RV32I, caso queira propor melhorias e precise de instruçes de outras especificaço, abra um issue para justificar e discutir isso.
O RISCuinho (Risquinho) usa aa Arquitetura Havard simples, com a memória de programa espelhada no endereço de memória de dados, para que possa ser reprogramada aquente (over the air - OTA).
O RISCuinho possui 32 registradores conforme a especificação RV32I. Possui todas as intruções básicas para operação com números inteiros implementadas. Ele não possui instruções de Sistema, Sincronismo e Controle implementadas nesta versão.
O RISCuinho também é um core de um 3 estágio de um único ciclo de clock, em versões futuras será desenvolvido um pipeline mais complexo.
A Especificação RISC-V que estou sendo seguindo está disponível no seguinte link: https://github.com/riscv/riscv-isa-manual/releases/tag/Ratified-IMAFDQC, é a versão 20191213.
As Simulações estão sendo feitas com IVerilog no Windows 10 com WSL, a condificação é feita no VSCode, e a verificação dos sinais gerados com GTKWave.
As instruções são testadas tanto no ambiente Vicilogic como no simulador emulsiV
Estou escolhendo algumas ferramentas mais populares e consagradas para sintetizar o RISCuinho e coloca-lo funcionando em um FPGA físico, abaixo listo algumas informações sobre isso.
GoWin é uma empresa de semicondutores chinesa que produz uma linha facinante de FPGA com uma abordagem bastante intrigante que tem causando bastante embaraço na comunidade, já que com sua abordagem consegue reduzir drásticamente o uso de LUTs, pois vem dotado de um grande número de recursos como ALUs e registradores.
Ainda estou me familiarizando com ela, mas já descobrindo que pode ser uma grande aliada para o RISCuinho.
TangNano é uma placa de prototipação que vem empoderada com um FPGA GW1N-LV1QN48C6/I5, equipado com 1152 LUT4, 1 PLL e um total de 72Kbit SRAM em 4 Block, enpacotado numa QFN48.
A TangNano disponibiliza todas as portas de forma bem acessível.
Também vem com uma PSRAM de 64MBits e possui um conector para LCD RGB e a pinagem para uso com VGA, já vem conectada a um LED RGB também. Além de um cristal de 24Mhz, porta USB Type-C e JTAG.
Estou usando o Quartus 20.4 Prime Lite Edtion para fazer os testes em uma placa De0-nano.
Placa de prototipação e estudos da Terasic.
Estou usando a De0-nano versão 1.6:
- FPGA: Altera Cyclone IV EP4CE22FE22F17C6N
Como estou apredendo não posso tirar muitas dúvidas sobre Verilog ou sobre Risc-V, mas aprendi que a melhor forma de aprender é tirar dúvidas, é um paradoxo, então vamos lá, criei um canal no Twitch para isso, assim caso queira perguntar algo ou participar ao vivo neste projeto entre no canal e poste sua dúvida, se eu não souber vou pesquisar, assim aprendo mais e te ajudo a aprender também. https://twitch.tv/calrosdelfino_tv ou https://twitch.tv/arduinominas
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- Dentre elas doando via PIX: apoio.projetos@carlosdelfino.eti.br
- Ou comprando nas lojas Merch ArduinoMinas ou Merch CarlosDelfino_BR
Porque você faria isso?, porque é barato, porque você pode ter uma caneca, ou mouse pad, ou camiseta de excelente qualidade, ou porque vai me ajudar a ter mais placas para ter um material de melhor qualidade e assim você poderá usar este código em seus projetos e pesquisas com melhor resultados e todo mundo sai ganhando.
