Archives de catégorie : Matériel

Installing Libero on Debian 9

This is just an install success story of Libero on Debian 9 (stretch).  For the Risc-V contest, I recently acquired the Microsemi IGLOO2 development kit named FUTUREM2GL-EVB  distributed by Futur-Electronic.

The development software for the IGLOO2 is named Libero and according to Microsemi, should works on Linux. But officially support only RedHat, CentOS and SuSE … not Debian. Microsemi provide a Linux installation guide to install it. It’s useful but should be adapted for Debian.

Download and install Libero

The first thinks to do is to download the installing file for Linux (and not the SP1 file which is only an update).  Once downloaded we just have to launch it, if it’s not executable we can change rights with chmod command.

$ chmod 666 Libero_SoC_v11.9_Linux.bin
$ ./Libero_SoC_v11.9_Linux.bin

An install windows will raise and we can follow directives.

Licensing

Once installed, we need to install the license. For that, we need to know our mac address :

$ ip addr show dev eth0
[...]
link/ether 12:34:56:78:9a:bc [...]

The key that should be given to Microsemi is in upper case without ‘:’ :

$ ipython

In [1]: "12:34:56:78:9a:bc".replace(':','').upper()                                                                                                                                                             
Out[1]: '123456789ABC'

With this key we can then ask for a license file on microsemi website. The official Linux guide talk about license.dat file, but for me it was license.zip … Both are zip file in fact. We can then unflat it with unzip command:

$ unzip License.zip 
Archive:  License.zip
  inflating: License.dat

The unflated file is a text file that should be edited with you text edito as explained in guide (page 6).

License server

The license server deamon must be downoaded on official microsemi website. Choose «Linux deamon» in table. It’s an archive of several binaries that should be unflated :

$ cd
$ tar -zxvf Linux_Licensing_Daemon.tar.gz
Linux_Licensing_Daemon/
Linux_Licensing_Daemon/actlmgrd
Linux_Licensing_Daemon/lmgrd
Linux_Licensing_Daemon/lmhostid
Linux_Licensing_Daemon/lmutil
Linux_Licensing_Daemon/mgcld
Linux_Licensing_Daemon/snpslmd
Linux_Licensing_Daemon/syncad
Linux_Licensing_Daemon/synplctyd

Export shell variables

Before launching software, we have to export some paths in our .bashrc :

#Libero 
LIBERO_LICENSE_FOLDER=/home/giselle/flexlm
LD_LIBRARY_PATH=/usr/lib/i386-linux-gnu/:/usr/lib/x86_64-linux-gnu/
# For Floating License from a License Server
export LM_LICENSE_FILE=1702@gisellelaptop:$LM_LICENSE_FILE
export SNPSLMD_LICENSE_FILE=1702@gisellelaptop:$SNPSLMD_LICENSE_FILE
# <1702> is the port number
# martonilp is the license server host name
#For Node-Locked License
export LM_LICENSE_FILE=$LIBERO_LICENSE_FOLDER/license.dat:$LM_LICENSE_FILE
export SNPSLMD_LICENSE_FILE=$LIBERO_LICENSE_FOLDER/license.dat:$SNPSLMD_LICENSE_FILE
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/lib
export DISPLAY=:0
export PATH=/opt/microsemi/Libero_SoC_v11.9/Libero/bin:$PATH

On my computer, Microsemi softwares are installed in /opt/ directory.

Launching Libero

First launch license server :

$ cd
$./flexlm/lmgrd -c ~/flexlm/License.dat -log /tmp/lmgrd.log

Once license server launched we can run Libero :

$ libero
/opt/microsemi/Libero_SoC_v11.9/Libero/bin/libero_bin: /opt/microsemi/Libero_SoC_v11.9/Libero/lib/libz.so.1: no version information available (required by /usr/lib/i386-linux-gnu/libpng16.so.16)

I had a little problem with libz provided with libero package, then I removed it and linked libz of my distribution :

$ apt-file search libz.so
lib32z1: /usr/lib32/libz.so.1
lib32z1: /usr/lib32/libz.so.1.2.8
lib32z1-dev: /usr/lib32/libz.so
zlib1g: /lib/x86_64-linux-gnu/libz.so.1
zlib1g: /lib/x86_64-linux-gnu/libz.so.1.2.8
zlib1g-dev: /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libz.so
...
$ cd /opt/microsemi/Libero_SoC_v11.9/Libero/lib
$ mv libz.so.1 oldlibz.so.1
$ ln -s /lib/x86_64-linux-gnu/libz.so.1 libz.so.1

And then managed to launch it :

$ libero
Hurrah \o/ that works

But it’s unfortunately not finished.

First, when I tryied to synthesize I had this message in error window :

/opt/microsemi/Libero_SoC_v11.9/Synplify/bin/synplify_pro: 137: [: unexpected operator
/opt/microsemi/Libero_SoC_v11.9/Synplify/bin/synplify_pro: 151: [: !=: argument expected
/opt/microsemi/Libero_SoC_v11.9/Synplify/bin/synplify_pro: 324: /opt/microsemi/Libero_SoC_v11.9/Synplify/bin/config/execute: Syntax error: "(" unexpected (expecting ";;")

The problem come from the shell Debian uses by default :

$ ls -lha /bin/sh
lrwxrwxrwx 1 root root 4 oct.  29 20:50 /bin/sh -> dash

This shell doesn’t work like bash and generate some error in synplify scripts. To solve it I simply changed the /bin/sh link to /bin/bash :

$ cd /bin/
$ sudo mv sh shold
$ sudo ln -s bash sh

And I managed to synthesize my design.

But it’s not finished ! Once my bitstream generated I would like to download it on the IGLOO2 on kit. For that, we have to install correctly drivers for FlashPro5.
Directives are given in the official Microsemi Linux install guide, but udev syntax is false on Debian :

BUS=="usb",SYSFS{idProduct}=="2008",SYSFS{idVendor}=="1514",MODE="0660",GROUP="",SYMLINK+="FlashPro5"
BUS=="usb",SYSFS{idProduct}=="6001",SYSFS{idVendor}=="0403",MODE="0660",GROUP="",SYMLINK+="FTDI232"

Right rules are following :

# FlashPro5
SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1514", ATTR{idProduct}=="2008", MODE="0666", GROUP="plugdev"
SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="0403", ATTR{idProduct}=="6001", MODE="0666", GROUP="plugdev"

Should be written in /etc/udev/rules.d/70-microsemi.rules file.

Then fully works  and they lived happily and urged a lot of children

Computer Organization and Design RISC-V Edition

La référence en matière de livre sur l’architecture des processeurs. Tout y passe, l’arithmétique binaire, le langage assembleur, le datapath (le core d’un processeur), les pipelines et les différentes méthodes de prédiction de branches, les différentes architecture multicore, les GPU/VPU, la hiérarchie des mémoires, …

David A.Patterson est une superstar dans le milieu c’est lui qui est à l’origine de l’architecture de type «RISC». Et avec cette édition nous avons droit à une description fine du jeux d’instructions libre RISC-V très à la mode aujourd’hui. Tout en parlant principalement du RISC-V, le livre n’oublie pas les autres architectures célèbre comme x86, arm ou mips.

Le livre parait cher, mais vous en aurez pour votre argent tant le contenu est dense.

Intégration de TapTempo-Chisel sur APF27

Dans un premier article je décrivais le «core» de TapTempo en Chisel. Mais si nous souhaitons tester en réel il faut choisir une plate-forme sur laquelle le synthétiser. Ce choix implique nécessairement d’ajouter du code pour «packager» notre composant.

La carte APF27 et son kit de développement conçus par Armadeus Systems sont parfaitement indiqués. En effet la carte possède un FPGA de taille plutôt raisonnable de chez Xilinx : le spartan3A. Ce FPGA est couplé à un microprocesseur i.MX27 permettant de communiquer directement via un OS «évolué» (ici U-Boot). Et … comble du perfectionnement, le kit de développement est muni d’un bouton poussoir, qui nous servira de «touche tempo» !

L’idée est donc d’utiliser le bouton du kit pour la tempo et de venir lire le résultat mesuré par TapTempoChisel au moyen d’une lecture sur le bus de communication du processeur qui est connecté au FPGA.

Architecture du «packaging» de TapTempo
Architecture du «packaging» de TapTempo

On trouvera le code du packaging sur le github du projet. L’interface du Top est donc relativement simple, et se résume à deux signaux :

  • Le signal d’entrée (bouton)
  • Le signal de sortie (data)

Coté processeur,  il suffira de faire une lecture sur le bus pour pouvoir avoir la valeur en temps réel:

BIOS> md.w C8000000

Nous verrons plus tard que le design présenté ici est beaucoup trop simpliste et bloque le bus de l’apf27 ce qui entraîne une impossibilité de lancer Linux sur la carte.

Les différents éléments de notre architecture

Tout d’abord, pour éviter au maximum la métastabilité, il est nécessaire de synchroniser le signal d’entrée avec l’horloge du système. Pour cela nous devons faire passer le signal bouton par deux bascules D.

synchronization d'un signal externe par deux bascules
synchronisation d’un signal externe par deux bascules

Pour réaliser cela, dans un premier temps nous aurions tendance à déclarer deux signaux :

  • Un signal temporaire tmp
  • le signal synchronisé button_s

En chisel cela donnerait un truc dans le genre:

val tmp = RegNext(io.button)
val button_s = RegNext(tmp)

On déclare le registre en même temps que l’on connecte sa valeur d’entrée.

Pourtant à y regarder de plus près, ce montage de la double bascules n’est qu’un registre à décalage de 2 ! Et il existe une fonction pour ça dans la librairie «util» de chisel : ShiftRegister(sig, n)

Du coup nous pouvons réduire notre synchronisation en une simple ligne :

val button_s = ShiftRegister(io.button, 2)

Notre signal est maintenant synchronisé, mais nous n’avons pas filtré les rebonds. Or avec le genre de boutons que nous trouvons sur ces kits de développement c’est indispensable. Le FPGA étant cadencé à une fréquence élevé de 100Mhz nous allons «voir» tous les rebonds, et fausser par la même occasion notre mesure du tempo.

La plupart des «montages FPGA» permettant de faire de l’anti-rebond se basent sur des compteurs. Le tout étant de bien les dimensionner.

  val clk_freq_khz = 100000
  val debounce_per_ms = 20
  val MAX_COUNT = (clk_freq_khz * debounce_per_ms) + 1
  val debcounter = RegInit(MAX_COUNT.U)

La remise à zéro du compteur sera déclenchée par un front (montant ou descendant) du signal d’entrée. Nous déclarerons pour cela deux fonctions très commodes:

def risingedge(x: Bool) = x && !RegNext(x)
def fallingedge(x: Bool) = !x && RegNext(x)

Permettant de détecter respectivement le front montant et le front descendant du signal d’entrée.

Tant que le compteur debcounter n’a pas atteint sa valeur maximal, on ne fait que compter. Si le compteur est à sa valeur max et que l’on a un front sur le signal d’entrée, alors on remet le compteur à zero et on recopie la valeur du signal d’entrée.

  when(debcounter =/= MAX_COUNT.U) {
    debcounter := debcounter + 1.U
  }.otherwise {
    when(risingedge(button_s) || fallingedge(button_s)){
      debcounter := 0.U
      button_deb := button_s
    }
}

De cette manière on répercute rapidement un changement du signal d’entrée sans s’encombrer des multiples changement de valeurs rapide inhérentes aux rebonds.

Synthèse

Chisel est «vendu» à la base comme un langage HDL synthétisable, du coup nous allons le synthétiser, et avec un logiciel du marché s’il vous plaît : ISE.

Avant la synthèse nous avons besoin du code verilog généré. Pour le générer nous appellerons le ‘Driver’ déclaré dans le top:

object APF27TapTempoDriver extends App {
  chisel3.Driver.execute(args, () => new APF27TapTempo)
}

Au moyen de la commande sbt :

sbt 'runMain taptempo.APF27TapTempoDriver'

Le code verilog ainsi généré se retrouve dans le répertoire courant avec le nom APF27TapTempo.v

Notre projet comportant deux modules verilog (APF27TapTempo et TapTempo) leurs déclaration dans le fichier source se fait en partant de la fin -> le «top» est à la fin du fichier et le «core» au début:

...
module APF27TapTempo( // @[:@2517.2]
  input         clock, // @[:@2518.4]
  input         reset, // @[:@2519.4]
  output [15:0] io_data, // @[:@2520.4]
  input         io_button // @[:@2520.4]
);
...

Il ne nous reste plus qu’à intégrer ce source à un projet ISE en y ajoutant la description des signaux d’entrées sorties et leurs placement sur les pins du FPGA. Ce qui peut-être fait en intégrant le fichier de description APF27TapTempoChisel.ucf

# clock
NET "clock" LOC="N9" | IOSTANDARD=LVCMOS18;# CLK0
NET "clock" TNM_NET = "clock";
TIMESPEC "TS_clock" = PERIOD "clock" 10.4167 ns HIGH 50 %;
# data bus
NET "io_data<0>"  LOC="T5" | DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA0
NET "io_data<1>"  LOC="T6" | DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA1
NET "io_data<2>"  LOC="P7" | DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA2
NET "io_data<3>"  LOC="N8" | DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA3
NET "io_data<4>"  LOC="P12"| DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA4
NET "io_data<5>"  LOC="T13"| DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA5
NET "io_data<6>"  LOC="R13"| DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA6
NET "io_data<7>"  LOC="T14"| DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA7
NET "io_data<8>"  LOC="P5" | DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA8
NET "io_data<9>"  LOC="N6" | DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA9
NET "io_data<10>" LOC="T3" | DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA10
NET "io_data<11>" LOC="T11"| DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA11
NET "io_data<12>" LOC="T4" | DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA12
NET "io_data<13>" LOC="R5" | DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA13
NET "io_data<14>" LOC="M10"| DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA14
NET "io_data<15>" LOC="T10"| DRIVE=8 | IOSTANDARD=LVCMOS18; # DATA15
# Button
NET "io_button" LOC="C15" | DRIVE=12 | IOSTANDARD=LVCMOS33; # IO_L24N_1

Et nous pouvons lancer la synthèse/placement&routage/bitstream d’ISE. Une fois le bitstream généré il faut le transférer dans la mémoire de l’apf27 avec U-Boot :

BIOS> tftpboot ${loadaddr} APF27TapTempo.bit

Puis configurer le FPGA.

BIOS> fpga load 0 ${loadaddr}

Nous pouvons enfin lire la valeur du tempo avec la commande de lecture dans l’espace mémoire du bus fpga (WEIM) :

BIOS> md.w C8000000
c8000000: 010e 010e 010e 010e 010e 010e 010e 010e ................
c8000010: 010e 010e 010e 010e 010e 010e 010e 010e ................
c8000020: 010e 010e 010e 010e 010e 010e 010e 010e ................

La valeur est lue en hexadécimal. Et comme l’adresse n’est pas gérée, tant que ça reste dans la zone du bus FPGA, la même valeur se répète.

Ici nous avons donc un tempo de 0x10e soit 270bpm. Pour le calibrer, j’ai pris le chronomètre et tenté d’appuyer sur le bouton toutes les secondes, ce qui doit logiquement donner 60bpm -> 0x3c.

Nous n’en somme pas trop loin :
Test de la calibration de TapTempoChisel sur APF27

Il est désormais possible de l’utiliser dans le cas concret de la mesure du tempo du très mauvais «nuit de folie» du groupe «début de soirée» .

Mesure du tempo du très mauvais «nuit de folie» :

On obtient une valeur de 0x7B soit 123 coups par minute (bpm).

Ps: si vous voulez laver votre cerveau de cette horrible chanson pourquoi pas une petite guérilla ? À moins que vous soyez adepte du crou. Ne me remerciez pas, moi aussi j’ai beaucoup souffert à mesurer le tempo de cette horreur 😉

SymbiFlow, vers la synthèse libre pour la Série7 de Xilinx

Le projet IceStorm permettant générer des bitstreams à partir du verilog vers les FPGA ICE40 de Lattice étant maintenant très avancé, W.Clifford se lance avec d’autres dans le reverse-ingineering des FPGA de la Série 7 de Xilinx.

Pour cela, un nouveau projet nommé SymbiFlow est créé pour fédérer les différents outils permettant de développer autour des FPGA de Xilinx. L’objectif à terme étant d’intégrer également les ICE40 à SymbiFlow.

Le projet inclut un sous projet nommé sobrement «Project X-Ray» permettant de documenter les différents éléments du FPGA Artix7 sous forme de carte en ASCII et HTML. Se sous-projet vise à documenter le FPGA mais également à fournir des outils permettant de piloter Vivado avec des design simplistes permettant de générer des statistiques sur les bitstreams générés et approfondir la documentation.

Un des gros changement de SymbiFlow par rapport à Icestorm est la volontés de migrer le placement-routage de arachne-pnr vers VPR. Un sous-projet de VTR développé depuis bien plus longtemps que Arachne-pnr.

Vu le succès remporté par le projet IceStorm, avec la quasi totalité des FPGA ICE40 documenté ainsi que leurs timings, on peut espérer voir arriver rapidement une chaîne de développement libre pour les FPGA de la Série 7 de xilinx. Et voir ainsi le développement open-source sur FPGA devenir une réalité.

 

Prise en main du kit de dev HiFive1 (Freedom E310)

Les chercheurs de Berkley qui ont fondé le set d’instruction (ISA) Risc-V (prononcez Risque failleve) ont également monté une société nommée SiFive.

Cette société conçoit des cœurs de processeurs nommés Freedom Everywhere et propose à ses clients de l’inclure dans des ASIC personnalisé. Les processeurs créés restent évidemment open-source, et l’intégralité du code (Chisel) est disponible sur le site de SiFive.

Pour promouvoir leur processeur, SiFive a fabriqué un microcontrôleur 32bits nommé Freedom E310. SiFive a également réalisé une carte «compatible arduino» qu’il est possible de commander en crowdsourcing pour prendre en main ce processeur.

C’est ce que nous allons tester ici. Le kit est livré «sec», pour l’alimenter il faut donc soit trouver un câble d’alimentation, soit décider de l’alimenter via l’USB comme expliqué dans le manuel de démarrage.

Kit HiFive1 (compatible arduino)

Le plus gros composant que l’on voit sur la carte est le convertisseur USB-Série et non le microcontrôleur. Le microcontrôleur se trouve à droite avec le «symbole superman».

Branchement

Le branchement du kit sur l’USB fait apparaître deux convertisseurs FTDI :

[16353.800810] usb 3-1: new high-speed USB device number 2 using xhci_hcd
[16353.941120] usb 3-1: New USB device found, idVendor=0403, idProduct=6010
[16353.941124] usb 3-1: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0
[16353.941126] usb 3-1: Product: Dual RS232-HS
[16353.941139] usb 3-1: Manufacturer: FTDI
[16354.969029] usbcore: registered new interface driver usbserial
[16354.969056] usbcore: registered new interface driver usbserial_generic
[16354.969076] usbserial: USB Serial support registered for generic
[16354.986140] usbcore: registered new interface driver ftdi_sio
[16354.986162] usbserial: USB Serial support registered for FTDI USB Serial Device
[16354.986298] ftdi_sio 3-1:1.0: FTDI USB Serial Device converter detected
[16354.986354] usb 3-1: Detected FT2232H
[16354.986609] usb 3-1: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0
[16354.986634] ftdi_sio 3-1:1.1: FTDI USB Serial Device converter detected
[16354.986673] usb 3-1: Detected FT2232H
[16354.986906] usb 3-1: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB1

La carte est livrée avec un bootloader faisant clignoter la led 4-couleurs D6. Il est possible de communiquer avec ce programme via le second port série :

$ sudo screen /dev/ttyUSB1 115200

On obtient le message de superman après avoir appuyé sur reset:

                SIFIVE, INC.

         5555555555555555555555555
        5555                   5555
       5555                     5555
      5555                       5555
     5555       5555555555555555555555
    5555       555555555555555555555555
   5555                             5555
  5555                               5555
 5555                                 5555
5555555555555555555555555555          55555
 55555           555555555           55555
   55555           55555           55555
     55555           5           55555
       55555                   55555
         55555               55555
           55555           55555
             55555       55555
               55555   55555
                 555555555
                   55555
                     5

               'led_fade' Demo 



55555555555555555555555555555555555555555555555
5555555 Are the LEDs Changing? [y/n]  555555555
55555555555555555555555555555555555555555555555
y
PASS

Compilons un programme pour l’E310

La mise en route du kit est relativement simple dans la mesure ou tout est décrit dans le document «getting started».

Évidemment, le cœur du proc est libre, du coup la chaîne de compilation l’est aussi pardi. Il suffit de la télécharger sur sa machine :

$ git clone --recursive https://github.com/sifive/freedom-e-sdk.git

Puis

cd freedom-e-sdk
make tools

Et attendre que ça compile en prenant son café.

Dans mon cas (Debian jessie) il fallait également installer les packets suivant pour que ça compile:

sudo apt-get install libmpc-dev

Un fois installé, on peut compiler la démo de gpio comme ça:

$ make software PROGRAM=demo_gpio BOARD=freedom-e300-hifive1

Puis la télécharger ainsi :

$ make upload PROGRAM=demo_gpio BOARD=freedom-e300-hifive1
work/build/openocd/prefix/bin/openocd -f bsp/env/freedom-e300-hifive1/openocd.cfg & \
/opt/freedom-e-sdk/work/build/riscv-gnu-toolchain/riscv64-unknown-elf/prefix/bin/riscv64-unknown-elf-gdb software/demo_gpio/demo_gpio --batch -ex "set remotetimeout 240" -ex "target extended-remote localhost:3333" -ex "monitor reset halt" -ex "monitor flash protect 0 64 last off" -ex "load" -ex "monitor resume" -ex "monitor shutdown" -ex "quit" && \
echo "Successfully uploaded 'demo_gpio' to freedom-e300-hifive1."
Open On-Chip Debugger 0.10.0+dev (2017-11-18-18:04)
Licensed under GNU GPL v2
For bug reports, read
	http://openocd.org/doc/doxygen/bugs.html
adapter speed: 10000 kHz
Info : auto-selecting first available session transport "jtag". To override use 'transport select '.
Info : ftdi: if you experience problems at higher adapter clocks, try the command "ftdi_tdo_sample_edge falling"
Info : clock speed 10000 kHz
Info : JTAG tap: riscv.cpu tap/device found: 0x10e31913 (mfg: 0x489 (SiFive, Inc.), part: 0x0e31, ver: 0x1)
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=1, interrupt_high_delay=0
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=1, interrupt_high_delay=1
Info : Examined RISCV core; XLEN=32, misa=0x40001105
Info : Listening on port 3333 for gdb connections
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=1, interrupt_high_delay=2
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=1, interrupt_high_delay=3
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=1, interrupt_high_delay=4
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=1, interrupt_high_delay=5
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=1, interrupt_high_delay=6
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=1, interrupt_high_delay=7
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=7
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=8
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=9
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=10
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=12
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=14
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=16
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=18
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=20
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=23
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=26
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=29
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=32
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=36
Info : [0] Found 2 triggers
halted at 0x204000fe due to debug interrupt
Info : Listening on port 6666 for tcl connections
Info : Listening on port 4444 for telnet connections
Info : accepting 'gdb' connection on tcp/3333
Info : Found flash device 'issi is25lp128' (ID 0x0018609d)
trap_entry () at /opt/freedom-e-sdk/bsp/env/entry.S:41
41	  STORE x27, 27*REGBYTES(sp)
Info : JTAG tap: riscv.cpu tap/device found: 0x10e31913 (mfg: 0x489 (SiFive, Inc.), part: 0x0e31, ver: 0x1)
JTAG tap: riscv.cpu tap/device found: 0x10e31913 (mfg: 0x489 (SiFive, Inc.), part: 0x0e31, ver: 0x1)
halted at 0x204000fe due to debug interrupt
halted at 0x204000fe due to debug interrupt
cleared protection for sectors 64 through 255 on flash bank 0
cleared protection for sectors 64 through 255 on flash bank 0
Info : JTAG tap: riscv.cpu tap/device found: 0x10e31913 (mfg: 0x489 (SiFive, Inc.), part: 0x0e31, ver: 0x1)
halted at 0x204000fe due to debug interrupt
Loading section .init, size 0x6c lma 0x20400000
Loading section .text, size 0xbbe6 lma 0x2040006c
Loading section .rodata, size 0x1144 lma 0x2040bc58
Loading section .eh_frame, size 0x68 lma 0x2040cd9c
Loading section .data, size 0x9d0 lma 0x2040ce04
Info : Padding image section 0 with 6 bytes
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=40
Info : Retrying memory read starting from 0x80000000 with more delays
Info : dtmcontrol_idle=5, dbus_busy_delay=2, interrupt_high_delay=45
Info : Retrying memory read starting from 0x80000000 with more delays
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
Info : JTAG tap: riscv.cpu tap/device found: 0x10e31913 (mfg: 0x489 (SiFive, Inc.), part: 0x0e31, ver: 0x1)
halted at 0x80000004 due to software breakpoint
Start address 0x20400000, load size 55246
Transfer rate: 52 KB/sec, 6905 bytes/write.
halted at 0x20400004 due to step
halted at 0x20400004 due to step
shutdown command invoked
shutdown command invoked
A debugging session is active.

	Inferior 1 [Remote target] will be detached.

Quit anyway? (y or n) [answered Y; input not from terminal]
Remote communication error.  Target disconnected.: Connection reset by peer.
Successfully uploaded 'demo_gpio' to freedom-e300-hifive1.

Malgrés l’erreur, visiblement le programme a bien été téléchargé dans le micro puisque les leds s’allument bien alternativement.
Et surtout, le message de démarrage s’affiche bien sur le /dev/ttyUSB1 :

core freq at 266646323 Hz
 
                SIFIVE, INC.

         5555555555555555555555555
        5555                   5555
       5555                     5555
      5555                       5555
     5555       5555555555555555555555
    5555       555555555555555555555555
   5555                             5555
  5555                               5555
 5555                                 5555
5555555555555555555555555555          55555
 55555           555555555           55555
   55555           55555           55555
     55555           5           55555
       55555                   55555
         55555               55555
           55555           55555
             55555       55555
               55555   55555
                 555555555
                   55555
                     5

SiFive E-Series Software Development Kit 'demo_gpio' program.
Every 2 second, the Timer Interrupt will invert the LEDs.
(Arty Dev Kit Only): Press Buttons 0, 1, 2 to Set the LEDs.
Pin 19 (HiFive1) or A5 (Arty Dev Kit) is being bit-banged
for GPIO speed demonstration.

.
Avec arduino

Ça n’est pas pour rien que le kit ressemble à s’y méprendre à un arduino : il est possible d’utiliser l’ide d’arduino pour se connecter à la carte.

L’ide arduino se trouvant dans ma debian est trop vieux pour pouvoir ajouter la toolchaine  sifive. J’ai donc du télécharger la 1.8 puis l’installer. Heureusement ça n’est pas très compliqué :

$ tar -Jxvf arduino-1.8.5-linux64.tar.xz
$ cd arduino-1.8.5/
$ ./install.sh 
$ ./arduino

Une fois lancé, il faut ajouter la configuration du package sifive en allant dans les préférences pour ajouter l’url suivante :

http://static.dev.sifive.com/bsp/arduino/package_sifive_index.json

Puis installer la plate-forme «sifive» via le board manager. Il faut également sélectionner «SiFive open ocd» comme programmeur.

Ne pas oublier de relancer l’ide et roulez jeunesse ! On peut facilement compiler/télécharger l’exemple de clignotement de led.

Projet IceStorm : le FPGA libéré !

Le jour du 27 mai 2015 sera à marquer d’une pierre blanche, en effet, c’est le jour où un FPGA a été libéré du joug des logiciels privateurs.

C’est le jour où Wolf Clifford a sorti une première version fonctionnelle du projet IceStorm permettant de synthétiser un design écrit en Verilog via Yosys et de faire le placement routage grâce à Arachne-pnr.

La conversion en bitstream et la programmation du chip se fait grâce aux utilitaires icepack et iceprog du projet IceStorm.

Pour l’instant le composant ciblé est le Lattice iCE40 HX1K-TQ144 pouvant être trouvé sur le kit d’évaluation lowcost (~$20) iCEstick.

Voici ci-dessous un petit howto rapide permettant de faire les manipulations se trouvant dans la vidéo de Clifford.

Icestorm howto

  • Installation de Yosys
$ cd /opt
$ git clone https://github.com/cliffordwolf/yosys.git 
$ yosys_deps="build-essential clang bison flex libreadline-dev gawk
	       tcl-dev libffi-dev git mercurial graphviz xdot pkg-config python"
$ sudo apt-get install $yosys_deps
$ make config-gcc
$ make
$ make test
$ sudo make install
  • Installation d’IceStorm
$ sudo apt-get install libftdi-dev
$ cd /opt/
$ mkdir icestorm
$ wget http://www.clifford.at/icestorm/icestorm-snapshot-150526.zip
$ unzip icestorm-snapshot-150526.zip
$ make
$ sudo make install
  • Et enfin arachne-pnr
$ cd /opt/
$ git clone https://github.com/cseed/arachne-pnr.git
$ make && sudo make install
  • Synthèse, placement-routage, bitstream et programmation

Un exemple de «programme» est donné avec arachne-pnr dans le répertoire
example/rot. Cet exemple est composé du source en vérilog rot.v ainsi que du
placement des pin rot.pcf.

  • Synthèse (Génération du blif)
$ cd /opt/arachne-pnr/example/rot/
$ yosys -p "synth_ice40 -blif rot.blif" rot.v
  • Placement routage (Génération du txt)
$ arachne-pnr -d 1k -p rot.pcf rot.blif -o rot.txt

Le fichier généré rot.txt est la description finale du placement et du routage
du design dans le fpga. Cette description est parfaitement lisible en ascii
avec n’importe quel éditeur de texte.
Pour le télécharger dans le fpga nous devons le convertir en format binaire au
moyen de la commande «icepack» :

$ icepack rot.txt rot.bin

Nous avons un bitstream parfaitement compatible avec le ice40, il
nous faut maintenant le télécharger dans le fpga.
Et même pour cela, un logiciel libre est fourni : iceprog !

$ sudo iceprog rot.bin

On peut faire le tout en une seule ligne aussi si on veut :

yosys -p "synth_ice40 -blif rot.blif" rot.v;arachne-pnr -d 1k -p rot.pcf rot.blif -o rot.txt;icepack rot.txt rot.bin;sudo iceprog rot.bin

Et voila, bienvenue dans ce monde nouveau du FPGA libre !

Un coprocesseur CycloneV via le PCIe avec l’APF6_SP

Armadeus systems sort une nouvelle carte à base de processeur + FPGA au mois de février 2015: l’APF6_SP.

apf6_sp_show
Une photo de l’APF6_SP avec son processeur i.MX6D et son fpga CycloneV C3.

Armadeus systems s’est spécialisée dans les modules proc + fpga. Ils avaient déjà l’APF27 à base d’i.MX27 et de spartan3a ainsi que l’AFP51 à base d’i.MX51 et de spartan6. Ces deux cartes possèdent un lien de type bus mémoire avec le processeur de manière à ce que le FPGA soit vu dans sont espace mémoire de la même manière que les autres périphériques.

Schéma général de l'APF6_SP
Schéma général de l’APF6_SP

L’APF6_SP est toujours à base de processeur i.MX de chez Freescale : l’i.MX6. Ce processeur se décline en version solo, dual ou quad core. Une des particularité de cette nouvelle carte est qu’elle utilise un FPGA de chez Altera plutôt que Xilinx.

Deux gros changement interviennent avec cette nouvelle carte :

  • Le liens processeur-FPGA n’est plus de type «bus mémoire» mais utilise le PCI express. Ce qui le rend beaucoup plus standard.
  • Deux puces de RAM DDR3 sont dédiées au FPGA, en plus de la RAM dédiée au processeur. Cette caractéristique ouvre des perspectives en matière de traitement d’images/vidéo; en effet il est possible de stocker des images entières dans la DDR; possibilitée qui est très limités en utilisant les blocks de ram interne au FPGA.

Mais pourquoi cette carte est-elle intéressante aux yeux du front de libération des FPGA ?

Car Armadeus Systems se base essentiellement sur des logiciels libres pour faire tourner ses modules. Le BSP est à base de buildroot, tous les outils de développement peuvent fonctionner sous Linux. Et pour le CycloneV, Quartus en version gratuite (web edition) sous Linux suffit.

Armadeus System joue la transparence avec une documentation abondante via un wiki et fournie tout son code sur sourceforge.

Enfin, un portage pour POD est en cours. Ce qui permettra d’utiliser un outils libre pour architecturer ses projets FPGA.