RISC-V --rocket-chip generator介紹及其仿真使用

原創

2021-10-14 21:19

說明：使用的rocket-chip generator的版本爲：a8d573beeb8a33bb5dac0673ec68b82852a24d63

rocket-chip generator介紹

rocket-chip generator的一級目錄結構：

bootrom : 在BootROM的bootloader第一階段所使用的代碼
csrc Verilator: 仿真用的C代碼
emulator Verilator :用來編譯和跑仿真的工作目錄
project Scala: 構建工具sbt用來構建Scala的工作目錄
regression: 定義的持續的整合和一套nightly regression
scripts: 用來分析仿真的輸出或者處理代碼文件的內容
vsim VCS: 用來編譯和跑仿真的工作目錄
vsrc Verilog: 代碼，包含接口、測試框架和Verilog過程接口VPI
chisel3 :包含Chisel自定義的各種類和規則，用來生成RTL
firrtl: 存放Chisel編譯器處理代碼而生成的一種中間表示，由中間表示能生成Verilog代碼或C++代碼
hardfloat: 用chisel寫成的浮點單元
riscv-tools: 支持RISC-V的一套軟件，與生成RTL有關
torture: 用來生成壓力測試所需的一些隨機指令
src/main/scala: 構築rocket-chip的代碼
rocket-chip generator電路構築代碼的目錄結構：

amba amba: 協議的實現代碼，包括AXI4，AHB-lite，APB
config: 提供能配置Generator的Scala的接口
coreplex: 包含Rocket核、系統總線、coherence agents、debug設備、中斷處理、面向外部的外設、時鐘同步處理和TileLink到外設總線轉換
devices: 一些外設，包括debug模塊和各種掛在TileLink的從設備
diplomacy: 用來擴展Chisel，通過允許對硬件進行兩個階段的闡述，可以讓參數在模塊之間協調傳遞
groundtest: 生成可綜合的硬件測試平臺，通過發出隨機的訪問存儲器指令流，進行對核外的存儲器系統進行壓力測試
jtag: 用來生成JTAG總線接口
regmapper: 用來生成帶有能訪問內存映射寄存器的標準接口的從設備
rocket: 用來生成順序核Rocket、L1指令cache和L1數據cache
tile: 包含可以與Rocket核組成tile的組件，如FPU和RoCC協處理器
tilelink: 用來生成TileLink總線（協議），包含一些適配器和轉其他總線（協議）的轉換器
system Rocket Chip的頂層代碼包，同時也是用作測試的硬件平臺的頂層代碼包
unittest: 用作生成硬件測試平臺來測試單獨的一個個模塊
util: 提供一些能被其他代碼包調用的通用的Scala和Chisel結構

rocket-chip generator使用

在src/main/scala/coreplex/Configs.scala的類都是構築rocket-chip的“部件”。需要在src/main/scala/system/Configs.scala中將“部件”類和“底板”類BaseConfig組合起來，每一個都是一種配置方案。具體的方法就是利用“++”這個函數，寫法參考該文件的其他類寫法即可。
生成Verilog代碼及測試用的入口用到的命令：

cd emulator
make CONFIG=DefaultConfig
其中CONFIG=後面接的是在src/main/scala/system/Configs.scala寫好的類名。若編譯沒有錯誤，則會生成以下文件和文件夾：
generated-src文件夾包括生成的Verilog文件和一些測試用的文件，verilator文件夾包含仿真工具verilator的源碼和安裝文件。emulator-freechips.rocketchip.system-DefaultConfig是可執行文件，是測試程序的入口。圖中圈着的文件夾是測試進行的環境，.v文件就是生成的rocket-chip的Verilog代碼。

rocket-chip generator仿真C或C++程序

1. 使用risc-v工具鏈編譯仿真

寫好的一個測試的C或C++程序如下：
使用命令編譯測試程序：

riscv64-unknown-elf-gcc helloworld.c -o helloworld
然後將生成的helloworld可執行文件放到emulator工作目錄，再在emulator工作目錄下執行命令：

./emulator-freechips.rocketchip.system-DefaultConfig pk helloworld
等待幾分鐘（具體等待時間取決於程序的大小）後，終端輸出“Hello World”

2.利用rocket的方法如下（比之前的跑的更快，而且能看波形）

在rocket-chip/riscv-tools/riscv-tests/benchmarks中新建測試程序的文件夾helloworld，並在其中寫好一個測試程序helloworld：
修改在rocket-chip/riscv-tools/riscv-tests/benchmarks中的Makefile，修改其中的bmarks變量，使其新值爲新建的文件夾名字helloworld：
退出到rocket-chip/riscv-tools/riscv-tests/benchmarks執行命令make，得到.riscv可執行文件：
將.riscv文件移到rocket-chip/emulator文件夾中：
執行命令：

./emulator-freechips.rocketchip.system-DefaultConfig helloworld.riscv
等待少於一分鐘的時間，得到輸出：
執行命令：

./emulator-freechips.rocketchip.system-DefaultConfig +max-cycles=100000000 +verbose helloworld.riscv 2> helloworld.riscv.out
得到指令執行過程信息：
執行命令：

./emulator-freechips.rocketchip.system-DefaultConfig-debug +max-cycles=100000000 --vcd=helloworld.riscv.vcd helloworld.riscv
得到.vcd波形文件：
雙擊打開即可看到波形：