RISC-Vの基礎をマスターできる講義ビデオ付きパーツセット
RISC-Vは、オープンソースで誰でも自由に使用できるマイコンの命令セットアーキテクチャで、CPUコアとして採用するメーカーが急速に増えています。本製品は、RISC-Vを採用したマイコンシステムのハードウェアからソフトウェアまでを学ぶことができる講義ビデオ付きパーツセットです。
マイコンの基礎からはじめて、RISC-Vが登場した意味とそのアーキテクチャの基礎を理解し、RISC-Vコアを使ったマイコンシステムを実際にFPGAボードの上に構築し、ソフトウェアの開発方法やデバッグ方法を学ぶことができます。
そのほか、マイコンシステムのバスやメモリ、パイプライン制御式RISC-V CPUコアの論理構造を解説し、論理シミュレータの上で機能動作を確認してFPGAボードに実装します。さらに、RISC-Vの開発環境を構築する方法とその使い方、ソースレベルデバッグの方法を学び、具体的なアプリケーションプログラムの開発方法を理解します。
パーツセットは、Raspberry Pi 4 model B 4GB、Terasic DE10-Lite FPGAボード、JTAGデバッガーなどで構成されています。はんだ付けが不要で、RISC-V実習環境セットアップ済みのmicroSDカードも付属しているので、すぐに学習を始めることができます。
本製品は、2022年9月10日～11日に開催されたオンラインセミナを録画・再編集した683分の講義ビデオと使用した568頁の講義テキスト、ソースコード、実習キットをセットにしたものです。
【著者・講師】
圓山 宗智【企画・制作】
ZEPエンジニアリング【ご注意】※本製品は、1人当たり1ライセンスです。
※同梱の説明書には、講義ビデオや講義テキストの視聴を可能にするパスワードが記載されています。
■特徴1. 工具はいっさい不要! すぐに実習を始められるパーツセット
1．Raspberry Pi 4 model B 4GBスタータキット：RISC-Vの開発環境として使用
2．Raspberry Pi用micro SDXC：64GB、必要な環境をインストール済み
3．Terasic DE10-Lite FPGAボード：USBケーブル(A-B)付き
4．Adafruit 2.8" TFT Touch Shield v2 - Capacitive Touch Panel：Arduinoシールド(FPGA基板に搭載。表示制御はSPI、タッチ制御はI2C)
5．OpenOCD JTAG Debugger(ZEPオリジナル)：RISC-Vの開発環境を構築した際、PCとRISC-VのJTAG端子を接続する
6．USBケーブル(A - mini B)：JTAG DebuggerとPCの接続用
7．メス-メス・ジャンパ 15cm(10本)：ラズパイ or DebuggerとFPGAを接続
※5と6は、RISC-Vの開発環境をRaspberry PiではなくPC上に整えたときに必要になります。講義ビデオでは使用方法の説明を行っています。
■特徴2. 充実の講義テキスト(全568頁)&講義ビデオ(683分)
第0章 セミナ受講前の準備
第1章 マイコンの基礎マイコンの歴史/本質的にコンピュータがやること/レジスタとメモリ/コンピュータシステム/コンピュータ内の数値表現ほか
第2章 RISC-Vの登場RISC-Vのインパクト/RISC-V CPUコアを自作する意味/自作RISC-Vのターゲット仕様ほか
第3章 メモリとバス- メモリアクセス(SoC/FPGA用SRAM)：SRAMの制御信号とタイミング/SRAMのVerilog記述/FPGA用SRAM
- マイコンのバス(mmRISC-0版):マルチレイヤバスマトリクス/バスの制御信号とタイミングほか
- mmBUSの論理設計とシミュレーション(mmRISC-0版)：システム構成/テストベンチ/Questaによる論理シミュレーション
- ARM標準バスAHB-Lite(mmRISC-1版)：マルチレイヤAHB/AHB-Liteバスの制御信号とタイミング/AHB-LiteとSRAM接続
- ARM標準バスAXI4：AXI4バスの特徴/チャネル/アクセス順序モデル/制御信号とタイミング
第4章 RISC-Vアーキテクチャ- RISC-Vの概要：プログラマーズモデル/RISC-Vシステムの基本/命令コードのアライメント/データのアライメント
- RISC-V命令セットアーキテクチャ：RV32I命令(基本命令)/RV32M命令(乗除算命令)/RV32A命令(アトミック命令)/
RV32F命令仕様(単精度浮動小数点命令)
- RISC-Vの例外処理と割り込み
- RISC-VのCSR
第5章 RISC-Vプログラム開発環境- C/C++開発環境:RISC-V用Toolchain/Eclipse IDE
- ソースレベルデバッグ(mmRISC-1)：OpenOCD
- サンプルプログラム
- RTOSの基礎:FreeRTOSとその概念と使い方
第6章 簡易版RISC-V「mmRISC-0」の設計- パイプライン型CPUの設計：CPUのブロック図/命令のパイプライン制御/データパスの構造/コントローラの構造/
実際のRTL記述
- 周辺機能：GPIO/UART/SPI/I2C/SDRAM/TIME
- FPGAシステム：システムブロック図/メモリマップと割込みアサイン/BOOT機能/FPGA最上位階層
- 論理シミュレーション
- RISC-Vコンプライアンステスト
- FPGA実装
- FPGA動作確認
第7章 実用版RISC-V「mmRISC-1」の設計- mmRISC-1 CPUコアの論理構造：デバッグポート機構/CPU命令のパイプライン動作/FPU命令のパイプライン動作
- 周辺機能
- 論理シミュレーション
- RISC-Vコンプライアンステスト
- FPGA実装
- FPGA動作確認：OpenOCDとGDBの接続/Eclipseによるデバッグ操作
第8章 セミナの終わりに
■特徴3.確実に動く!RISC-V CPUコア実習用の教材ファイル600本以上
自分の手でソースコードを入力することはとても重要ですが,慣れるまでは,なかなか思うように動いてくれないものです.教材データとして,CPUや周辺機能(GPIO/UART/SPI/I2C/SDRAM)のVerilog-HDLソースコードのほか,論理シミュレーションやコンプライアンス・テストのソースコードや実行ファイルなどを670本提供します.
■講演の目標
・RISC-Vをコアにしたマイコンシステムを独自に開発することができる
・セミナで教材に使ったシステムのメモリや周辺機能を拡張できるようになる
・RISC-Vのさまざまなアプリケーションプログラムの開発を通して,ハードウェアとソフトウェアを統合したシステム全体の開発ができるようになる
■受講対象
CPUコアを含むマイコンシステムをSoCやFPGAに実装する方法を学びたい電子技術者や学生,趣味として楽しもうとしている方々を対象としています.
マイコンシステムのハードウェアを開発するエンジニアは,本セミナで述べるような,ソフトウェア開発やデバッグサポート機能,さらには周辺機能の知識や経験を持った上で取り組むと,より使い勝手の良いシステムを完成させることができるでしょう.
■本製品を購入された方へ
講義ビデオと講義テキストの視聴方法は,下記リンク先(青字)をクリックし,本製品同梱の説明書に書かれたパスワードを入力してください.
●講義ビデオ(著作権保護のためパスワードがかけられています)
・0:00:10 本セミナの概要と自己紹介
・0:02:42 セミナ受講前の準備
・0:08:03 マイコンの基礎
・0:49:29 RISC-Vの登場
・1:21:10 メモリとバス
・1:21:35 メモリアクセス(SoC/FPGA用SRAM)
・1:36:29 マイコンのmmbusバス(mmRISC-0用)
・2:01:10 mmBUSの論理設計とシミュレーション(mmRISC-0用)
・2:26:20 ARM標準バスAHB-Lite(mmRISC-1用)
・2:37:59 ARM標準バスAXI4(mmRISC-x 将来用)
・2:39:31 RISC-Vの概要
・2:56:32 RISC-V命令セットアーキテクチャ
・3:47:40 RISC-Vの例外処理と割り込み
・4:04:18 RISCーVのCSR
・4:06:20 RISC-Vプログラム開発環境<
・4:06:55 C/C++開発環境
・5:02:57 mmRISC-1のソースレベルデバッグ
・5:08:05 mmRISC サンプルプログラム
・5:14:28 RISC-V RTOSの基本
・5:27:43 簡易版RISC-V「mmRISC-0」実習の準備
・0:00:10 簡易版RISC-V「mmRISC-0」の設計
・0:01:21 パイプラインCPUの設計
・2:01:15 周辺機能
・2:11:28 mmRISC-0のFPGAシステム
・2:24:53 mmRISC-0システムの論理シミュレーション
・2:42:52 RISC-V RV32Iコンプライアンステスト
・2:44:45 FPGA実装
・3:12:32 FPGA動作確認
・3:43:31 実用版RISC-V「mmRISC-1」の設計
・3:44:23 mRISC-1 CPUコアの論理構造
・4:16:54 周辺機能
・4:18:50 mmRISC-1のFPGAシステム
・4:26:45 mmRISC-1システムの論理シミュレーション
・4:50:30 RISC-V RV32IMCコンプライアンステスト
・4:55:06 FPGA実装
・5:04:57 FPGA動作確認
・5:41:17 セミナの終わりに
●講義資料(著作権保護のためパスワードがかけられています)
・RISC-V入門セミナ_Rev02.pdf
●教材ファイル(著作権保護のためパスワードがかけられています)
・RISCV_seminar.zip
※教材ファイル「RISCV_seminar.zip」をCドライブ直下に置いて解凍後,ディレクト構成が下記のようになるようにしてください.
C:\RISCV\mmRISC-0\... (ディレクトリmmRISC-0はC:\RISCVの直下)
C:\RISCV\mmRISC-1\... (ディレクトリmmRISC-1はC:\RISCVの直下)
C:\RISCV\mingw64\... (ディレクトリmingw64がC:\RISCVの直下)
●実習に必要なパソコンやソフトウェア
(1)パソコンの準備.64ビットWindows 10 or 11,空きディスク30GB以上,メモリ8GB以上
(2)Raspberry Pi 4用のモニタ(HDMI),キーボード(USB),マウス(USB)の準備
※本製品に付属のRaspberry Pi 4には,実習用書き込み済SDカード(64GB)をセットしてください.Raspbrry Pi 4 スタータキット付属のマイクロSDカード(32GB)は,講義では使いません.
※実習用マイクロSDカードが故障などに読み込めなくなった場合は,image_file.pdfを参照してイメージファイルを入手してください.本pdfファイルのパスワードは,本製品の説明書に記載されています.
(3)RISC-V入門セミナ_Rev02.pdfのpp.10～13を参照して下記のソフトウェアやライセンスを準備してください.
・IntelR QuartusR Prime Lite Edition Design Software Version 21.1 for Windows
・上記でインストールしたQuesta(論理シミュレーションツール)の無償ライセンスの取得
・お好みのWindows用テキストエディタ
・Raspberry PiとWindows PCの間で,ファイルを転送する手段を確保しておく
■紹介動画
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| RISC-Vプログラム開発環境の全体構造 |
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| 各命令のパイプライン制御② メモリ・ロード命令 |
■講師紹介
●略歴
出身地：京都市左京区
仕事：1986年からマイコンLSI・半導体デバイスの設計に従事
趣味：1978年からマイコン・FPGA・GPUと戯れ
執筆活動：2000年からマイコンを絡めた雑誌記事と書籍を執筆
●主な著書
【雑誌記事約100本程度執筆】
1．ARMベース・システムLSI開発の事例研究,Design Wave Magazine 2006年5月号,CQ出版社.
2．ARM汎用プロセッサで使える汎用JTAGデバッガを自作する,Design Wave Magazine 2008年6月号,CQ出版社.
3．並列処理プロセッサxCORE徹底研究,インターフェース 2014年11月号～2015年6月号(連載),CQ出版社.
4．Cで直叩き!超並列コンピュータGPU全速力,トランジスタ技術 2019年9月号(特集),CQ出版社.ほか
【書籍】
1．今すぐ使えるH8マイコン基板 初版2010年,増補版2011年,CQ出版社.
2．2枚入り小型ARMマイコン基板 2011年,CQ出版社.
3．ARM PSoCで作るMyスペシャル・マイコン 基板付き 2013年,CQ出版社.
4．ARM PSoCで作るMyスペシャル・マイコン 開発編2013年,CQ出版社.
5．SHマイコン活用記事全集 2014年,CQ出版社.
6．FPGA電子工作スーパキット 2016年,CQ出版社.
7．MAX10実験キットで学ぶFPGA&コンピュータ 2016年,CQ出版社.
8．完全版FPGA電子工作オールインワン・キット 2016年,CQ出版社.
■関連製品
1．一緒に動かそう!Lチカから始めるFPGA開発【基礎編&実践編】[MAX10 FPGAスタータキット DE10-Lite,セミナ動画623分,講義テキスト268頁,Verilog-HDLソースコード付き]【MZ-DE10F-ON1】
2．Xilinx製FPGAで始めるHDL回路設計入門 [Basys 3 Artix-7 FPGAボード,セミナ動画320分,講義テキスト144頁,Verilog-HDLソースコード付き]【MZ-BASYS-ON1】
3．「ARM Cortex-A9&FPGA内蔵SoC Zynqで初体験!オリジナル・プロセッサ開発入門」講義ビデオ付きパーツセット[ZYBO Z7-10ほか,セミナ動画682分,講義テキスト776頁,お手本ソースコード付き]【MZ-ZYNQ-ON1】
4．[Raspberry Pi,IoT計測ボード+OSセットアップ済SD,セミナ動画247分,講義テキスト149頁付き]ラズベリー・パイで学ぶLinux&Pythonプログラミング超入門【MZ-RASP-ON1】
■パーツキットと講義動画でプロの技術を1日習得
スピードマスタ・シリーズ
電子回路・基板設計からプログラミングまで,エンジニアがマスタすべき技術は多岐にわたり,開発期間も短くなっています.多くの書物を読み漁ったり,玉石混交のネット情報に振り回されたりしている暇はありません.
本シリーズには,各分野の一線で活躍する技術者が厳選したパーツセット,設計の要点を効率よく解説するセミナ動画,講義テキスト,お手本ソースコードなどが同梱されています.百戦錬磨の技を一見することで,未経験の技術が驚くほど短時間で身につくだけでなく,信頼性の高いシステム開発に必要なプロの眼が養われます.
