RISC-VをArty A7 FPGAに実際に書き込む

見習いタロー

RISC-Vが気になるんで、ちょっと動かしたいんだけど…

見習いタロー

RISC-Vが気になるあなたに、RISC-VをArty A7ボードで動かす方法を解説しますよ！

オープンソースのISAとして注目を集め始めているRISC-V、ハードでLinuxのような革命が起こせるのかと期待されています。

RISC-Vはオープンソースでコードも公開されているため、誰でもFPGAにRISC-Vコアをビルドして動作させることができます。

前回、開発環境を構築してXilinx Artix FPGAを搭載したDigilentのArty A7ボード用にFPGAとサンプルプログラムをビルドしました。

RISC-VをArty A7 FPGA用にビルドする方法オープンソースのISAとして注目を集め始めているRISC-V、ハードでLinuxのような革命が起こせるのかと期待されてい...

今回は、Xilinx Artix FPGAを搭載したDigilentのArty A7ボードに実際に書き込みます。

準備

環境構築前の準備

必要なもの

Digilent Arty A7

Xilinx Artix A7を搭載したDigilentの開発ボードです。

ザイリンクス Artix-7 35T Arty FPGA Evaluation Kit 【AES-A7MB-7A35T-G】

created by Rinker

Olimex

ARM-USB-TINY-H JTAGアダプタです。デバッグで必要となります。

ジャンパケーブル

Arty A7とOlimexを接続するために使用します。

端の茶色から使用すると、色が合うため配線の時に楽です。

ELEGOO 120pcs多色デュポンワイヤー、arduino用ワイヤーゲージ28AWG オス-メスオス-オスメスーメスブレッドボードジャンパーワイヤー

created by Rinker

ケーブルの作成

ジャンパケーブルを使ってOlimexとArty A7 FPGAボードを接続します。

Arty A7 ボードコネクタ

1	TDO	TDI	2
3	nTRST	TMS	4
5	TCK	nRST	6
7			8
9	GND	GND	10
11	VREF	VREF	12

Olimex ARM-USB-TINY-H

1	VREF	VREF	2
3	nTRST		4
5	TDI		6
7	TMS		8
9	TCK		10
11			12
13	TDO	GND	14
15	nRST	GND	16
17			18
19			20

写真は参考にした「Digikey Digilent Arty A7 with Xilinx Artix-7 Implementing SiFive FE310 RISC-V（英文）」のものです。

RISC-V FPGAの書き込み前準備

ドライバのインストール

UbuntuはWindowsとは異なり、ドライバがVivadoインストール時にインストールされないため、別途インストールが必要。

Vivadoインストールディレクトリ配下にあるinstall_driversを実行することでドライバーがインストールされます。

cd /home/user/riscv/tool/Xilinx/Vivado/2019.1/data/xicom/cable_drivers/lin64/install_script/install_drivers
sudo ./install_drivers

# 以下、コマンド実行結果
INFO: Installing cable drivers.
INFO: Script name = ./install_drivers
INFO: HostName = user
INFO: Current working dir = /home/user/riscv/tool/Xilinx/Vivado/2019.1/data/xicom/cable_drivers/lin64/install_script/install_drivers
INFO: Kernel version = 5.0.0-25-generic.
INFO: Arch = x86_64.
Successfully installed Digilent Cable Drivers
--File /etc/udev/rules.d/52-xilinx-ftdi-usb.rules does not exist.
--File version of /etc/udev/rules.d/52-xilinx-ftdi-usb.rules = 0000.
--Updating rules file.
--File /etc/udev/rules.d/52-xilinx-pcusb.rules does not exist.
--File version of /etc/udev/rules.d/52-xilinx-pcusb.rules = 0000.
--Updating rules file.

INFO: Digilent Return code = 0
INFO: Xilinx Return code = 0
INFO: Xilinx FTDI Return code = 0
INFO: Return code = 0
INFO: Driver installation successful.
CRITICAL WARNING: Cable(s) on the system must be unplugged then plugged back in order for the driver scripts to update the cables.

udevルール作成

デバイスは，コンピュータに接続された各種周辺機器のことを指します。

lsusbで接続しているデバイスを確認できます。下の例は不要なものを削除しています。実際はより多くのデバイスが表示されるはずです。

今回USBで接続するデバイスは、２つ。

・Olimex Debug Adapter

・Arty A7

user@user:~/riscv/freedom-e-sdk$ lsusb
Bus 002 Device 006: ID 0403:6010 Future Technology Devices International, Ltd FT2232C Dual USB-UART/FIFO IC
Bus 001 Device 004: ID 15ba:002a Olimex Ltd. ARM-USB-TINY-H JTAG interface

Linuxはデバイスを「デバイスファイル」という特殊なファイルとして認識します。

デバイスファイルを通じて入出力を行うようになっています。

udevのルールファイルを書いておくと、デバイスファイルを動的に作成、削除できるようになります。

lsusbで確認したベンダーIDとプロダクトIDを設定します。

sudo nano /etc/udev/rules.d/99-openocd.rules

# 下記を記載
# For Arty 7 board
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="0403",ATTRS{idProduct}=="6010", MODE="664", GROUP="plugdev"
SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="0403",ATTR{idProduct}=="6010", MODE="664", GROUP="plugdev"

# For Olimex debug adapter
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="15ba",ATTRS{idProduct}=="002a", MODE="664", GROUP="plugdev"
SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="15ba",ATTR{idProduct}=="002a", MODE="664", GROUP="plugdev"

Olimex ARM-USB-TINY-H JTAGアダプタを接続し、正しく設定できたか確認します

user@user:~/riscv/freedom-e-sdk$ ls -lha /dev/ttyUSB*
crw-rw-r-- 1 root plugdev 188, 0  8月 24 10:26 /dev/ttyUSB0
crw-rw-r-- 1 root plugdev 188, 1  8月 24 10:22 /dev/ttyUSB1
crw-rw-r-- 1 root plugdev 188, 2  8月 24 09:24 /dev/ttyUSB2