本文介紹國產(chǎn)FPGA GW1NSR的片上資源和特性，從官網(wǎng)能獲取資料的途徑，完成這一步可以使讀者在自己的項(xiàng)目遇到問題的時候能夠獨(dú)立解決，高云官網(wǎng)提供了綜合用的IDE、編程下載工具，以及應(yīng)用手冊、數(shù)據(jù)手冊和參考手冊，所有資源都會附上鏈接。

第二章從新建工程開始一步一步的介紹如何寫一個verilog文件實(shí)現(xiàn)一個流水燈，讀者讀完這章可以下載軟件敲一下代碼，步驟很詳細(xì)，不懂在本貼下方留言。

第三章介紹IP核的使用，本次是使用片上的硬核CM3處理器，使用IP核配置工具使能SPI總線、UART和GPIO0，用于驅(qū)動spi接口的lcd，讀完這章讀者可以在硬核上使能自己想要的外設(shè)。

第四章介紹如何移植rtthread到硬核上。希望讀完本文的讀者能夠基于高云的FPGA芯片和開發(fā)工具能夠快速上手自己的項(xiàng)目。(本文為星核計(jì)劃貢獻(xiàn)者：秦韋忠作品)

GW1NSR介紹

高云方案商推出的板載GW1NSR的ministar開發(fā)板內(nèi)嵌Cortex-M3硬核非常適合于verilog的學(xué)習(xí)。

可以看到GW1NSR內(nèi)嵌了一個CM3的硬核，還有一個DSP，使用verilog語言可以得到任何數(shù)字電路，F(xiàn)PGA一般用于IO擴(kuò)展，因?yàn)閿?shù)字電路是并行的，能夠提升MCU的性能，片上集成了一個CM3，其優(yōu)勢是可以減小嵌入式產(chǎn)品的體積，普通采用MCU+FPGA架構(gòu)的產(chǎn)品因?yàn)槭褂昧朔至⒌腗CU+FPGA會增加產(chǎn)品體積，加上目前國內(nèi)MCU的缺貨現(xiàn)狀，GW1NSR在性能上要高于普通MCU，既可以在硬核上運(yùn)行串行的業(yè)務(wù)邏輯，也能用FPGA的資源實(shí)現(xiàn)并行的數(shù)字邏輯。想要詳細(xì)的了解這顆芯片的資源，請查看芯片的數(shù)據(jù)手冊。

入門：帶你從新建工程到手寫一個流水燈

開發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備

1.下載和安裝軟件

2.申請license

3.安裝ministar的usb驅(qū)動

新建工程和創(chuàng)建verilog文件

1.新建工程

2.新建和編寫verilog文件

//author：qwz//time：2021.6.8//version：v0.1//desc:clk信號連接到硬件上的晶振，采用異步復(fù)位的方式（檢測到復(fù)位引腳下降沿則執(zhí)行復(fù)位動作），每有一個時鐘脈沖clk，計(jì)數(shù)寄存器cnt+1，計(jì)數(shù)達(dá)到1000_0000次清零計(jì)數(shù)器，4位led左移一位。
module led_flow(input clk,//時鐘                input rst_n,//復(fù)位按鍵                    output reg [1:0] led  //4位led                );
reg [23:0] cnt;//時鐘脈沖計(jì)數(shù)器
always @(posedge clk or posedge rst_n) begin    if(rst_n)         cnt <= 24'd0 ;//檢測到復(fù)位鍵下降沿清零計(jì)數(shù)器    else          cnt <= (cnt == 24'd1000_0000)?(24'd0):cnt+1'b1;//計(jì)數(shù)值達(dá)到1000_0000清零計(jì)數(shù)器，否則計(jì)數(shù)值+1end
always @(posedge clk or posedge rst_n) begin    if(rst_n)         led <= 2'b01 ;//復(fù)位后led[0]亮，led[3:1]滅    else  if(cnt == 24'd1000_0000)          led <= {led[0],led[1]};//計(jì)數(shù)值達(dá)到1000_0000進(jìn)行4位led進(jìn)行移位        else         led <= led;//計(jì)數(shù)值未達(dá)到1000_0000 led不移位end
endmodule

下載驗(yàn)證

下載完成后，此時板子上的兩個LED在輪流閃爍。

實(shí)戰(zhàn)：ip核應(yīng)用之片上硬核處理器

新建工程同上章，本章主要內(nèi)容為使用IP核使能片上硬核的spi外設(shè)驅(qū)動spi的lcd。

注意配置為LVCMOS33，驅(qū)動spi芯片需要3.3V電平。FPGA部分的配置就到這里，后面開始寫CM3的程序。

FPGA部分的配置就到這里，后面開始寫CM3的程序。

下載固件包，下載地址：

http://www.gowinsemi.com.cn/prodshow_view.aspx?TypeId=71&Id=186&FId=t3131

驅(qū)動的核心是實(shí)現(xiàn)spi的寫寄存器和寫數(shù)據(jù)函數(shù)，如下，詳細(xì)驅(qū)動代碼見文末的工程文件。??????????????

//用到高云mcu固件庫的spi寫函數(shù)SPI_WriteData(data)，定義了spi的片選宏和lcd驅(qū)動的命令/數(shù)據(jù)使能宏。移植比較簡單。void LCD_WR_REG(uint8_t data){    LCD_CS_CLR;              LCD_RS_CLR；        SPI_WriteData(data);   LCD_CS_SET;  }
void LCD_WR_DATA(uint8_t data){   LCD_CS_CLR;         LCD_RS_SET;        SPI_WriteData(data);   LCD_CS_SET;}

完成了FPGA和CM3兩個部分的工作，F(xiàn)PGA工程綜合出了fs文件、CM3工程編譯出了bin文件，接著就是下載了。

此時lcd開始顯示測試畫面，說明驅(qū)動正常，cm3工作正常。

移植操作系統(tǒng)rtthread到硬核

本章內(nèi)容為移植rtthread到GW1NSR的片上CM3上，讓產(chǎn)品具有實(shí)時性。

1.下載rtthread nano 3.1.3內(nèi)核源碼，并復(fù)制到工程目錄下。

下載地址:

https://www.rt-thread.org/page/download.html

2.在keil工程中添加源文件

3.添加頭文件

4.注釋掉systick、hardfault、pendsv中斷

完成上面的步驟后編譯工程，下載到開發(fā)板，rtthread開始在開發(fā)板上運(yùn)行起來了。

總結(jié)

本次是第一次使用國產(chǎn)的FPGA，讓我吃驚的是IP核比較豐富，這段時間在官網(wǎng)查資料的過程中， 我發(fā)現(xiàn)了riscv和arm的軟核，發(fā)現(xiàn)有些參考手冊是2018年發(fā)布的，可以知道高云在fpga已經(jīng)相當(dāng)長時間的技術(shù)積累，才能給用戶帶來方便的IDE軟件和各類參考應(yīng)用手冊。這款ministar開發(fā)板挺適合學(xué)生使用的，希望高云推出更多這樣的比賽贈送開發(fā)板給學(xué)生使用，助力verilog在我國的推廣，推進(jìn)我們國家數(shù)字IC的發(fā)展。