ULX3SでLiteX

#ULX3S #LiteX

https://gyazo.com/3214e4f22714e62f3032cc24777d29da

LiteXとは？

FPGA上でSoCを構築するためのフレームワーク。CPU、メモリ、ペリフェラルを自由に組み合わせてSoCを構築することができる。

LiteXをインストール

LiteX

https://github.com/enjoy-digital/litex

code:sh

$ cd ~/src

$ mkdir litex

$ cd litex

$ python3 -m venv litex_env

$ source litex_env/bin/activate

$ wget https://raw.githubusercontent.com/enjoy-digital/litex/master/litex_setup.py

$ chmod +x litex_setup.py

$ ./litex_setup.py --init --install --config=standard

Pythonの仮想環境外で pip install を行うと error: externally-managed-environment エラーが出るようになったため、python3 -m venv litex_env で仮想環境を作成、source litex_env/bin/activate で仮想環境に入る必要がある。

Pythonの仮想環境への入り方

code:sh

$ cd ~/src/litex

$ source litex_env/bin/activate

RISC-Vツールチェインのインストール

bios等のビルド用にRISC-Vツールチェインをインストール（が、今回はすでに手元にあるのでスキップ）

code:sh

$ pip3 install meson ninja

$ ./litex_setup.py --gcc=riscv

ターゲットボードに合わせたSoCをビルド

ターゲットボード（ULX3S）に向けたSoCをビルドする。今回は以下のオプションを設定してビルドを行う。

ボード： ULX3S

-m litex_boards.targets.radiona_ulx3s

FPGAチップ：Lattice ECP5 LFE5U-85F (84K LUT)

--device LFE5U-85F

SDRAM：MT48LC16M16（ULX3Sのリビジョンによって異なるらしい）

--sdram-module MT48LC16M16

有機ELディスプレイ（OLED）

--with-oled

手元にある SSD1331 が動くらしい

code:sh

$ cd litex-boards/

$ python3 -m litex_boards.targets.radiona_ulx3s --device LFE5U-85F --sdram-module MT48LC16M16 --with-oled --build --load

以下のコマンドを叩くとビットストリームがロードされて、LEDがピコピコし出す。

code:sh

python3 -m litex_boards.targets.radiona_ulx3s --load

一度ビルドしたら、上記のコマンドでビットストリームのロードのみ実行することもできる

ビットストリームにロードには、fujprog を直接使っても良い

code:sh

# SRAMへロード

fujprog build/radiona_ulx3s/gateware/radiona_ulx3s.bit

# FLASHへロード（）

fujprog -j FLASH build/radiona_ulx3s/gateware/radiona_ulx3s.bit

LiteXのBIOSプロンプトを表示

LiteXのBIOSプロンプトを表示するためには、シリアルコンソールでULX3Sへ接続する必要がある。シリアルコンソールには screen コマンドを利用する。ボーレートは115200に、接続先のデバイスは自分の環境に合わせていい感じに。

code:sh

screen /dev/cu.usbserial-D00084 115200

screen で接続したら、ULX3Sのb1ボタンを押すとLiteX BIOSのプロンプトが表示される（リセットされるから？）

また、プロンプトから抜けるには Ctrl-a k でscreenを終了させればOK

https://gyazo.com/7381d20ca99dd669a315d4e45c973333

Litexでベアメタルプログラミング

https://github.com/enjoy-digital/litex/tree/master/litex/soc/software/demo

litex/litex/soc/software/demo にあるデモプログラムをビルドする。手順が無駄に複雑なのでなんとかしたい...

code:sh

$ cd ~/src/litex/litex-boards/

$ python3 -m litex_boards.targets.radiona_ulx3s --device LFE5U-85F --sdram-module MT48LC16M16 --with-oled --build --load

$ python3 ../litex/litex/soc/software/demo/demo.py --build-path build/radiona_ulx3s/

ビルドしたバイナリをBIOSへ送り込むためのサーバを起動する。--kernel=demo.bin でULX3Sへ書き込みたいバイナリを指定する。

code:sh

$ ../litex/litex/tools/litex_term.py /dev/cu.usbserial-D00084 --kernel=demo.bin --speed 115200

サーバが起動後、ULX3S実機のB1ボタンを押すと指定したバイナリがULX3Sへ書き込まれ、デモアプリが起動する。

https://gyazo.com/9824cd351c7e3f88ce10a60abd39475a

LiteXのビルドオプション

https://gyazo.com/8e532080d76a61f858e835bef70d05b7

--device, default=LFE5U-45F, help=FPGA device (LFE5U-12F, LFE5U-25F, LFE5U-45F or LFE5U-85F).

載せてるFGPAのチップ

うちのは --device LFE5U-85F

--sdram-module, default=MT48LC16M16, help=SDRAM module (MT48LC16M16, AS4C32M16 or AS4C16M16).

SDRAMのチップ

うちのは --sdram-module MT48LC16M16

--with-spi-flash, action=store_true, help=Enable SPI Flash (MMAPed).

--with-oled, action=store_true, help=Enable SDD1331 OLED support.

うちのULX3Sに載せてるOLEDは SSD1331 なので、使えるっぽい

https://github.com/BrunoLevy/learn-fpga/blob/master/FemtoRV/TUTORIALS/ULX3S.md#oled-screen

--sdram-rate, default=1:1, help=SDRAM Rate (1:1 Full Rate or 1:2 Half Rate).

SDCARD

--with-spi-sdcard, action=store_true, help=Enable SPI-mode SDCard support.

--with-sdcard, action=store_true, help=Enable SDCard support.

（sdcardが動かない時はspi-sdcardを使うと良いかも）

https://github.com/litex-hub/litex-boards/issues/224

VIDEO

--with-video-terminal, action=store_true, help=Enable Video Terminal (HDMI).

--with-video-framebuffer, action=store_true, help=Enable Video Framebuffer (HDMI).

メモ

code:bios_output

litex> mem_list

Available memory regions:

ROM 0x00000000 0x20000

SRAM 0x10000000 0x2000

MAIN_RAM 0x40000000 0x2000000

CSR 0xf0000000 0x10000

やりたいこと

biosをflushに書き込みたい

LEDに対応するメモリマップトアドレスを知りたい

参考

LiteXではじめる自作SoC(3) Linuxの動くSoCを自作する

https://zenn.dev/tanakmura/articles/litex_linux_ae3feff0b48ede