[Rust on SF102] 安路科技 SF1 FPGA 系列评测（一）- Hello rust!

musiclee

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本帖最后由 musiclee 于 2023-2-24 22:52 编辑

本帖为《Rust on SF102》 系列评估文章的开篇，本系列目的是探索在安路科技 SF102 DEMO 板上编写和运行 rust 程序的方案，验证对各种外设的访问控制。对基本的 FPGA 开发仅做简单介绍，内容重点聚焦于 rust 交叉环境的搭建、rust 工程的创建与配置、rust代码编写、外部接口的扩展，以及对应的 FPGA HDL代码编写和测试评估。

SF102 DEMO 板非常适合快速的嵌入式原型开发，相比其他厂商的同类产品，安路科技的 SF1 系列 PSOC 有其突出的特点：

内嵌支持 RV32IMCA 指令集的 RISC-V 硬核，高达 160MHz 主频。
具备 6K 可编程逻辑资源，且与 RISC-V 硬核高效互连。
内置两个四通道 MIPI 硬核提供高达 17.6Gbps 带宽的 MIPI数据收发能力。
集成一个 DSC解码模块，符合最新的 VESA DSC 1.2a 标准。
2x64Mb 200MHz 存储器+硬核控制器。

上述主要特点使得 SF1 系列芯片非常适合开发视频类嵌入式产品以及各种便携式终端设备。SF102 DEMO 板是一块精简的原型评估板，其主要功能如下图所示：

接下来就不放一般的开箱图了，直入主题，先写一个简单的代码点亮 LED，验证基本的软件流程。

安路科技开发环境安装

下载安路给的资料包链接：

链接已隐藏，如需查看请登录或者注册

提取码：1w3h。

资料包比较大，按照里面的说明安装好 TD 和 FutureDynasty 两个软件，分别用于开发 FPGA 和 RISC-V 工程。

用 TD 创建 FPGA 项目点亮 LED

打开TD软件，新建项目如图

输入项目名，并选择对应的芯片型号

编写一个简单的顶层 Verilog 源码文件（SF1Top.v）：

`timescale 1ns/1ps

module SF1Top (
  output              led1,
  output              led2,
  output              led3,
  input               clk,
  input               reset
);

  reg [21:0]   counter;

  assign led1 = counter[19];
  assign led2 = counter[20];
  assign led3 = counter[21];
  always @(posedge clk or posedge reset) begin
    if(reset) begin
      counter <= 22'h0;
    end else begin
      counter <= (counter + 22'h000001);
    end
  end

endmodule

编写约束文件（td1.adc）, 具体引脚分配参考 sf1s60cg121i_demo_board_v21.pdf ：

set_pin_assignment	{ clk }	{ LOCATION = D7; }
set_pin_assignment	{ led1 }	{ LOCATION = J4; }
set_pin_assignment	{ led2 }	{ LOCATION = J5; }
set_pin_assignment	{ led3 }	{ LOCATION = H5; }
set_pin_assignment	{ reset }	{ LOCATION = H3; }

项目结构如下图

运行综合和布局布线，然后下载编译好的 bit 流：

正常下载成功后，按下按键 KEY0 即可触发 3 个 LED 不同速率的闪烁，如下图：

FPGA LED 简单验证工程源码：

td1.zip (574.13 KB, 下载次数: 0)

用 rust 点亮 LED

由于本系列重点是探索 SF1 系列芯片的 rust 开发方案，因此不会用到原厂的 FutureDynasty 软件。此处仅参考资料包中现成的示例工程，稍加更改验证其 RISC-V 硬核的常规开发流程。

安装 rust 开发编译环境

rust 开发环境安装很简单，参考 https://www.rust-lang.org/zh-CN/ 安装好基本 rust 环境（）包括 cargo），然后安装 SF1 需要的交叉编译工具：

# rustup target list 查看可安装的交叉编译工具
rustup target add riscv32imac-unknown-none-elf

# 安装必要的工具
cargo install cargo-binutils
rustup component add llvm-tools-preview
cargo install cargo-generate

从模板创建简单工程

cargo generate --git https://github.com/riscv-rust/riscv-rust-quickstart

修改相关文件如下:

src/main.rs

#![no_std]
#![no_main]

extern crate panic_halt;

use riscv_rt::entry;
use riscv::asm::delay;
use core::ptr::{write_volatile,read_volatile};

const DELAY_COUNT: u32 = 0x10000;

const MISC_BASE_ADDRESS: u32 = 0xE0000000;
const CLOCKCTL_ADDRESS: u32 = MISC_BASE_ADDRESS + 0x10;
const CLOCKCTL: *mut u32 = CLOCKCTL_ADDRESS as *mut u32;

const GPIO_BASE_ADDRESS: u32 = 0xE0020000;
const GPIO_IN_EN_ADDRESS: u32 = GPIO_BASE_ADDRESS + 0x00000004;
const GPIO_OUT_EN_ADDRESS: u32 = GPIO_BASE_ADDRESS + 0x00000008;
const GPIO_OUT_ADDRESS: u32 = GPIO_BASE_ADDRESS + 0x0000000c;

const GPIO_IN_EN : *mut u32 = GPIO_IN_EN_ADDRESS as *mut u32;
const GPIO_OUT_EN : *mut u32 = GPIO_OUT_EN_ADDRESS as *mut u32;
const GPIO_OUT : *mut u32 = GPIO_OUT_ADDRESS as *mut u32;

#[entry]
fn main() -> ! {
    unsafe {
        write_volatile(CLOCKCTL, 0x83);
        write_volatile(GPIO_IN_EN, read_volatile(GPIO_IN_EN) & 0xfffffffb);
        write_volatile(GPIO_OUT_EN, read_volatile(GPIO_OUT_EN) | 0x00000004);

        loop {
            write_volatile(GPIO_OUT, read_volatile(GPIO_OUT) | 0x00000004);
            delay(DELAY_COUNT);
            write_volatile(GPIO_OUT, read_volatile(GPIO_OUT) & 0xfffffffb);
            delay(DELAY_COUNT);
        } 
    }
}

cargo/config

[target.riscv32imac-unknown-none-elf]

rustflags = [
  "-C", "link-arg=-Tmemory.x",
  "-C", "link-arg=-Tlink.x"
]

[build]
target = "riscv32imac-unknown-none-elf"

添加 memory.x 文件

MEMORY
{
  flash : ORIGIN = 0x000E0000, LENGTH = 4M 
  ilm : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 8K  
  ram : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 8K
}

REGION_ALIAS("REGION_TEXT", flash);
REGION_ALIAS("REGION_RODATA", flash);
REGION_ALIAS("REGION_DATA", ram);
REGION_ALIAS("REGION_BSS", ram);
REGION_ALIAS("REGION_HEAP", ram);
REGION_ALIAS("REGION_STACK", ram);

项目结构如图：

编译并生成 hex 文件

cargo build --release
cargo objcopy --release -- -O ihex oledtest.hex

从资料包示例（TN810_SF102开发板应用例程使用指南.zip）中打开 oled_screen_display\td_project 项目，综合布局布线，然后打开下载对话框，如图配置好FPGA位流和之前生成的 hex 代码文件。

点击 run 下载到开发板中，下载成功后，可看到右上角 LED 开始闪烁，至此第一个 rust 程序成功运行！

rust 项目源代码： oledtest.zip (6.18 KB, 下载次数: 0)

下一贴将探索编写 rust 代码通过串口收发数据。

freebsder

厉害了，rust，铁锈都上了！

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