蜂鸟FPGA开发板全知道篇3: 开源SoC简介（4）
本帖最后由 皋陶 于 2020-10-16 23:56 编辑蜂鸟FPGA开发板全知道篇1：开源内核简介蜂鸟FPGA开发板全知道篇2：快速上手介绍（上）蜂鸟FPGA开发板全知道篇2：快速上手介绍（中）蜂鸟FPGA开发板全知道篇2：快速上手介绍（下）蜂鸟FPGA开发板全知道篇3:开源SoC简介（1）蜂鸟FPGA开发板全知道篇3:开源SoC简介（2）蜂鸟FPGA开发板全知道篇3:开源SoC简介（3）蜂鸟FPGA开发板全知道篇3:开源SoC简介（4）蜂鸟FPGA开发板全知道篇4:移植RTOS
目录1总体介绍1.1 总体特性1.2 SoC整体框图1.3 总线地址分配2RISC-V核介绍2.1 处理器核简介2.2 处理器核中断2.2.1 CLINT2.2.2 PLIC2.3 JTAG调试模块3SoC总线介绍3.1 ICB总线协议信号3.2 ICB总线协议时序3.3 SoC总线结构4SoC外设介绍4.1 QSPIMaster4.2 GPIO4.3 UART4.4 PWM4.5 Always-On模块4.5.1 WatchDog4.5.2 RTC4.5.3 PMU4.5.4 LCLKGEN4.5.5 RESETGEN4.6 I2CMaster4.7 HCLKGEN5SoC片上存储器介绍5.1 ITCM5.2 DTCM5.3 ROM6SoC电源域管理6.1 电源域划分6.2 低功耗模式7SoC时钟管理7.1 时钟域划分8SoC复位管理8.1 芯片复位策略8.1.1 POR电路Reset8.1.2 WatchDogReset8.1.3 芯片引脚AON_ERST_N8.1.4 复位树关系9上电流程控制9.1 上电流程9.1.1 从外部Flash开始执行9.1.2 从内部ROM开始执行9.2 上电地址选择10SoC 顶层引脚10.1 SoC顶层引脚分配
7Soc时钟管理7.1 时钟域划分
图7‑1SoC时钟域划分
如上图所示，将整个芯片划分为三个主要的时钟域：
[*]Always-On Domain：（1）此Domain主要使用低速的Always-on时钟，频率为32.768KHz。（2）时钟可以选择来自外部的晶振或者直接通过芯片引脚输入。
[*]Main Domain：（1）此Domain包含了芯片的主体，在此Domain中没有再划分时钟域，因此处理器核和总线以及外设IP均使用同样的时钟。（2）此Domain自带HCLKGEN时钟生成模块，使用片上PLL产生高速时钟。PLL也可以通过软件配置旁路其时钟，请参见第5章对于HCLKGEN模块的详细介绍。
[*]Debug Domain：（1）此Domain包含了为了支持JTAG对RISC-V调试功能而添加的相关逻辑。（2）此模块由两个不同的时钟域组成，分别是JTAG时钟和RISC-V Core时钟（即Main Domain的时钟），因此其内部有时钟跨越异步处理。
8Soc复位管理
8.1 芯片复位策略
首先，Always-On Domain的复位可以来源于三个来源：
[*]来自于POR（Power-On-Reset）电路；
[*]来自于芯片引脚AON_ERST_N；
[*]来自于WatchDog 生成的Reset；
8.1.1POR电路Reset
8.1.2 WatchDog Reset
有关Watchdog模块的详细介绍请参见文档《SiFive-E300-platform-reference-manual-v1.0.1.pdf》或者中文书籍《RISC-V架构与嵌入式开发快速入门》。
8.1.3 芯片引脚AON_ERST_N
此部分与FreedomE310完全相同：
图8‑1外部复位电路
8.1.4 复位树关系
上述描述的三种复位来源，任一种驱动都将触发系统进行复位，具体的reset原因都会反应在PMU的pmucause寄存器中，供复位后软件读取查询。
图8‑2SoC复位结构图
经三个来源最终生成的reset经过Always-On Clock同步成为异步置位、同步释放的aonrst信号，由aonrst信号进一步驱动PMU复位芯片的其他部分，
其复位树的关系如上图所示，要点如下：
[*]aonrst信号将作为Always-On模块本身的主复位信号，复位Always-On模块的PMU，WatchDog，RTC等。
[*]PMU被aonrst复位之后，将进入默认的wakeup sequence，生成hclkrst和corerst信号：（1） hclkrst信号用于驱动HCLKGEN模块（主要包含PLL时钟生成）。（2）corerst将用于除了HCLKGEN模块之外的所有Main Domain中的复位。
注意：每个复位信号都应该在相应的时钟域内进行同步，使之成为异步置位同步释放的复位信号。
10上电流程控制
10.1 上电流程
本SoC中处理器核上电复位之后，可以从两个不同的地址进行执行程序，分别为：
[*]从外部Flash开始执行。
[*]从内部ROM开始执行。
下文分别予以论述。
10.1.1 从外部Flash开始执行
如2.3节中所述，由于在本SoC中外部Flash的地址区间位于0x2000_0000 ~ 0x3FFF_FFFF，因此，如果从外部Flash开始执行，则RISC-V处理器核的PC复位值为0x20000000。
如果从Flash中启动，软件应该设置上电启动引导程序，将Flash中的代码和数据搬运到片上ITCM和DTCM中，然后跳转到ITCM中开始执行。
10.1.2 从内部ROM开始执行
如2.3节中所述，由于在本SoC中内部ROM的地址区间位于0x0000_1000~ 0x0000_1FFF，因此，如果从内部ROM开始执行，则RISC-V处理器核的PC复位值为0x0000_1000。
在ROM中存放的代码为固定代码，其直接跳转至ITCM（地址为0x8000_0000）中继续执行。
从内部ROM（继而从ITCM）开始执行的方式，只有在调试阶段（调试器初始化了ITCM之后）才有意义，否则由于ITCM中没有初始化程序，将无法正常执行。
10.2 上电地址选择
本SoC可以通过顶层引脚的值来选择上电地址，如下表所示。
SoC上电控制表
11Soc顶层引脚11.1 SoC顶层引脚分配
本SoC的顶层引脚分布如下表所示。
SoC 顶层引脚分配表
文章回顾
此篇为《蜂鸟FPGA开发板全知道篇3:开源SoC简介（4）》。
文章回顾：《蜂鸟FPGA开发板全知道篇3:开源SoC简介（1）》《蜂鸟FPGA开发板全知道篇3:开源SoC简介（2）》《蜂鸟FPGA开发板全知道篇3:开源SoC简介（3）》
完
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