Первые платы с открытым исходным кодом RISC-V поступают на плату Arduino

Готовый комплект SiFive для Arduino «HiFive1» включает в себя FE310 с частотой 320 МГц, первый MCU, использующий открытый RISC-V ISA.
Также, по слухам, Samsung использует RISC-V.

В июле стартап из Сан-Франциско SiFive представил первую систему «на кристаллах», основанную на архитектуре процессора RISC-V с открытым исходным кодом: готовое к использованию Linux-ядро Freedom U500 и Freedom E300 на базе FreeRTOS.
Теперь компания обратилась к Crowd Supply, чтобы продать плату разработки с открытым исходным кодом, совместимую с Arduino HiFive1 на базе FE300, которая, по ее утверждению, является самой быстрой Arduino-совместимой в мире, в 10 раз быстрее, чем Intel Arduino 101 .


HiFive1

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

HiFive1 предназначен для разработчиков, которые хотят больше узнать о RISC-V и начать создавать прототипы IoT и носимых устройств.
Достигнуть цели финансирования Crowd Supply на 1 доллар не было проблем, и кампания HiFive1 продлится до 29 декабря, а посылки будут отправлены 20 декабря (79 долларов США) или 10 февраля (59 долларов США).

SiFive - не единственная компания, готовящая чипы, построенные на полностью открытой архитектуре RISC-V.
Проекты RISC-V появляются в университетах, стартапах и исследовательских лабораториях по всему миру.
Фактически, только на прошлой неделе академический проект из Букараманги, Колумбия, под названием Onchip запустил свой собственный MCU и комплект разработчика на основе RISC-V для Crowd Supply под названием Open-V.
Также, по слухам, Samsung разрабатывает микроконтроллер на основе RISC-V.
(Подробнее о Open-V, планах Samsung и других проектах RISC-V см. Ниже).

Мы сосредотачиваемся здесь в первую очередь на HiFive1, потому что он уже финансируется и поставляется в течение нескольких месяцев, а не апреля 2018 года для Open-V.
Кроме того, SiFive, финансируемый Sutter Hill Ventures, был основан изобретателями RISC-V, в том числе Юнсупом Ли, Эндрю Уотерманом и Крсте Асановичем.
Изобретатель RISC и спонсор RISC-V Дэвид Паттерсон из Калифорнийского университета является техническим консультантом.

Объявленный как «один из самых быстрых микроконтроллеров на рынке» с открытым исходным кодом, GitHub с поддержкой Freedom E310 (FE310) SoC построен на архитектуре SiFive R31C-V E31 CPU Coreplex, 32-битном ядре RV32IMAC с тактовой частотой 320 МГц с тактовой частотой 1,61 DMIP / МГц. спектакль.
Этот первый участник линейки процессоров HiFive Freedom Everywhere изготовлен с использованием 180-нм техпроцесса TSMC.


Блок-схемы: E31 Coreplex и Freedom E300 SoC

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Платформа FE310 SoC дополнительно оснащена 16-килобайтным L1, блокнотом SRAM данных объемом 16 КБ и «аппаратным умножением / делением». Также имеется модуль отладки, «гибкая генерация тактовых импульсов с помощью встроенных генераторов и ФАПЧ», а также поддержка ввода / вывода, включая UART. , QSPI, ШИМ и таймеры.

SiFive также напрямую продает FE310, позволяя клиентам загружать на чипы свой собственный RTL (Register Transfer Logic).
Тем не менее, компания в основном строит бизнес по настройке «чипсы как услуга».


Digilent Arty (слева) и Xilinx VC707

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Клиенты могут создавать прототипы для FE310, используя уже имеющуюся плату Arty от HiFive1 или Digilent с FPGA Xilinx Artix-7 и системой мягкой обработки MicroBlaze.
Arty Board стоимостью $ 99 также работает с восьмиъядерным процессором Socket Freedom U500 под управлением Linux, который также доступен с платой Xilinx VC707 высокого класса, оснащенной FPGA Virtex-7.
Еще в июле SiFive анонсировала платы Arrow SF2 + и EmCraft M2S060 в качестве платформ для прототипирования Freedom E300 на базе MicroSmi на базе Cortex-M3 SmartCusion2 SoC FPGA от Microsemi, но, похоже, они отошли на второй план.

После создания прототипов на платах HiFive1 или Arty клиенты могут работать с SiFive для создания настраиваемого RTL для FE310.
«Мы можем изготавливать и поставлять ваши собственные специализированные чипы на основе FE310 гораздо дешевле, чем вы, вероятно, заплатили бы только за лицензирование другого ядра ЦП», - говорит SiFive на странице Crowd Supply.

Внутри HiFive1

Помимо быстрого MCU, HiFive1 является довольно стандартным Arduino-совместимым.
Плата 68 x 51 мм оснащена 128-мегабайтной флэш-памятью SPI, 19-ю цифровыми выводами ввода-вывода, 9-ю шинами PWM, контроллером SPI и 3-мя аппаратными выводами CS.


Сравнительная таблица SiFive между HiFive1 и другими платами Arduino (слева) и чипом SiFive FE310

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

HiFive1 дополнительно оснащен выводом для пробуждения и 19-кратным прерыванием.
Порт micro-USB может использоваться для программирования, отладки и последовательной связи в дополнение к подаче питания 5 В.
Плата также может получать питание от входного разъема постоянного тока 7-12.
Он работает при напряжении 3,3 В и 1,8 В с напряжением ввода / вывода, указанным как 3,3 В или 5 В.
Считается, что его рейтинг 3.16 DMIPS / mW более эффективен, чем у других плат Arduino.

HiFive1 может быть запрограммирован с помощью Arduino IDE, а также поставляется с открытым исходным кодом Freedom E SDK.
SDK поддерживает FreeRTOS, а на странице Freedom E SDK на GitHub упоминается поддержка IDE для Ubuntu.

SiFive не упомянул о создании хакерской платы для Linux Freedom U500.
FU500 может интегрировать до восьми 64-битных, согласованных с кэшем ядер UIS Coreplex RISC-V с тактовой частотой сегодня 1,6 ГГц и, возможно, выше в будущем.
Изготовленный на 28 нм U5 Coreplex поддерживает 64-битную архитектуру RV64GC RISC-V и предназначен для машинного обучения, хранения и сетевых приложений.
(Подробнее о FU500 и FU300 см. В нашем предыдущем обзоре SiFive .)

Onchip's Open-V и LowRISC

На прошлой неделе проект Onchip от студентов из Universidad Industrial de Santander в Букараманге, Колумбия, начал свою собственную кампанию Crowd Supply, основанную на RISC-V, под названием Open-V .
Кампания, заработавшая всего $ 20 000 из своей $ 480 000 с финансированием, заканчивающимся 6 января, предлагает плату для разработки, совместимую с Arduino, за 99 $, чтобы продемонстрировать свой открытый микроконтроллер Open-V на базе ARM M0.
Одной из причин медленного внедрения может быть то, что доска не будет доставлена ​​до 30 апреля 2018 года, примерно через 17 месяцев.

Микросхема Open-V изготовлена ​​на частоте 130 нм с тактовой частотой 160 МГц и предлагает 8 КБ SRAM, два ФАПЧ, 16-кратный GPIO и пару каналов АЦП и ЦАП.
MCU также предлагает таймер, поддержку SD, модуль отладки и поддержку периферийных устройств SPI, I2C и UART.


Прототип платы разработки Open-V (слева) и 3D-рендеринг

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Плата для разработки Open-V 55 x 30 мм оснащена 32-Кбайт EEPROM, разъемами micro-USB и micro-SD, а также разъемом JTAG и контактными разъемами.
Регуляторы напряжения 1,2 В и 3,3 В также имеются на борту.

64-разрядная архитектура RISC-V была представлена ​​в Калифорнийском университете в Беркли более пяти лет назад и с тех пор получила дальнейшее развитие.
RISC-V является альтернативой проприетарным архитектурам, таким как Intel x86, ARM, PowerPC и MIPS.
RISC-V основывается на двух предыдущих ISA RISC с открытым исходным кодом - SPARC и OpenRISC - и, похоже, в значительной степени затмил обе эти попытки.

С его полностью открытой ISA RISC-V должна поощрять более свободную рыночную конкуренцию и инновации, более быстрое время выхода на рынок и более доступные процессоры, говорят его сторонники.
Помимо открытого исходного кода, одним из главных преимуществ RISC-V является то, что он полностью современный, специально созданный и не обремененный устаревшим кодом.
Потенциальным недостатком такой настраиваемой архитектуры является фрагментация и неполная совместимость.

Два года назад дочернее предприятие Кембриджского университета под названием lowRISC объявило о планах разработки SoC на базе Linux и платы для разработки на основе RISC-V ISA.
Сайт lowRISC теперь заявляет, что «выпустит наш первый объемный чип в этом году».

В число участников RISC-V Platinum входят SiFive, Draper, Google, Hewlett Packard Enterprise, IBM, Microsemi, Oracle, Microsoft, Nvidia и Qualcomm и другие.
Среди участников Gold - AMD, Espressif, Intrinsix и другие участники Silver - ETH Zurich, Gray Research, Lattice, MIT CSAIL и многие другие, включая lowRISC.

Samsung тестирует воды RISC-V

Неделю назад корейские ETNews опубликовали слух о том, что Samsung, которая еще не зарегистрирована в качестве члена RISC-V, разрабатывает собственный MCU на основе этой архитектуры.
Разработанный в основном для недорогих носимых устройств, таких как био-патчи, чип будет примерно имитировать Cortex-M0.
Источники сообщили ETNews, что процессор поступит в продажу в 2017 году.

В 2013 году Samsung продала свои 4- и 8-битные MCU-компании IXYS.
Теперь, когда она готовится вновь выйти на рынок, компания, возможно, решила, что узкая маржа в таком бизнесе может быть увеличена, если не платить лицензионные сборы ARM.

Кроме того, Nvidia и Qualcomm используют RISC-V для «производства контроллера памяти для графического процессора (GPU) и легких процессоров для IoT соответственно с использованием своих независимых технологий», - говорится в статье.
Оба производителя микросхем за прошедшие годы разработали дизайн ARM, хотя они также платят лицензионные сборы ARM за многие другие SoC.
Если RISC-V оправдывает ожидания, три крупнейших производителя чипов на базе ARM вполне могут решить, что могут жить без ARM в микроконтроллерах.
Если они также в конечном итоге примут 64-разрядные версии RISC-V, работающие под Linux, Softbank может счесть, что он слишком дорого заплатил за ARM.

В качестве еще одного признака того, что у SoCs может быть будущее с открытым исходным кодом, The Next Thing недавно выпустила свою версию SiC с открытым исходным кодом Allwinner R8 стоимостью $ 6 SiP под названием GR8.
SoC, который управляет Chip SBC и новым Chip Pro COM с помощью GadgetOS на основе Debian Linux, может приобрести любой, имеющий полную документацию и исходный код.
Единственный существенный недостаток - довольно непрозрачный графический процессор Mali-400.
RISC-V частично справляется с этой задачей, потому что первые модели, включая высокопроизводительный FU500, не включают графику.

Дальнейшая информация

Комплект разработчика HiFive1 доступен в Crowd Supply до 29 декабря, пакеты будут отправлены 20 декабря (79 долларов США) или 10 февраля (59 долларов США).
Дополнительную информацию можно найти на странице «Поставка толпы HiFive1» и на веб-сайте SiFive .

Более подробную информацию о чипе Onchip Open-V и наборе для разработчиков за $ 99 можно найти на странице « Onchip Open-V Crowd Supply» .