國(guó)產(chǎn)FPGA開(kāi)發(fā)板上手體驗(yàn)：不足百元，集成ARM硬核處理器！

時(shí)間：2022-10-12 12:58:15

關(guān)鍵字： FPGA 芯片 EDA

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]近兩年，國(guó)外廠商的FPGA芯片價(jià)格飆升，由于價(jià)格，貨期，出口管制等多方面因素的影響，很多公司都在尋找FPGA國(guó)產(chǎn)化替代方案。我工作中正在使用的幾款芯片也面臨停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，用一片少一片，了解到國(guó)產(chǎn)FPGA發(fā)展的也不錯(cuò)，完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片種類(lèi)也很多，最近就購(gòu)買(mǎi)了一塊基于高云半導(dǎo)體FPGA芯片的開(kāi)發(fā)板——Tang Nano 4K，學(xué)習(xí)一下國(guó)產(chǎn)FPGA的開(kāi)發(fā)和使用。Tang Nano 4K是由國(guó)內(nèi)著名開(kāi)源硬件廠商SiPEED矽速科技出品的一款FPGA開(kāi)發(fā)板，基于國(guó)產(chǎn)FPGA芯片——高云小蜜蜂系列GW1NSR-4C，這顆芯片是異構(gòu)平臺(tái)，片上集成了FPGA和ARM Cortex-M3硬核處理器。Tang系列FPGA開(kāi)發(fā)板，還有TangNano 1K、TangNano 4K、TangNano 9K等多種配置可供選擇。Tang Nano 4K開(kāi)發(fā)板在官方國(guó)際平臺(tái)售價(jià)$13.5起在國(guó)內(nèi)平臺(tái)售價(jià)￥79起我是從第三方賣(mài)家購(gòu)入，選的是帶OV2640攝像頭的套餐，到手價(jià)格不到90塊，還是非常實(shí)惠的！配件清單：

近兩年，國(guó)外廠商的FPGA芯片價(jià)格飆升，由于價(jià)格，貨期，出口管制等多方面因素的影響，很多公司都在尋找FPGA國(guó)產(chǎn)化替代方案。我工作中正在使用的幾款芯片也面臨停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，用一片少一片，了解到國(guó)產(chǎn)FPGA發(fā)展的也不錯(cuò)，完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片種類(lèi)也很多，最近就購(gòu)買(mǎi)了一塊基于高云半導(dǎo)體FPGA芯片的開(kāi)發(fā)板——Tang Nano 4K，學(xué)習(xí)一下國(guó)產(chǎn)FPGA的開(kāi)發(fā)和使用。Tang Nano 4K是由國(guó)內(nèi)著名開(kāi)源硬件廠商SiPEED矽速科技出品的一款FPGA開(kāi)發(fā)板，基于國(guó)產(chǎn)FPGA芯片——高云小蜜蜂系列GW1NSR-4C，這顆芯片是異構(gòu)平臺(tái)，片上集成了FPGA和ARM Cortex-M3硬核處理器。Tang系列FPGA開(kāi)發(fā)板，還有TangNano 1K、TangNano 4K、TangNano 9K等多種配置可供選擇。Tang Nano 4K開(kāi)發(fā)板在官方國(guó)際平臺(tái)售價(jià)$13.5起在國(guó)內(nèi)平臺(tái)售價(jià)￥79起我是從第三方賣(mài)家購(gòu)入，選的是帶OV2640攝像頭的套餐，到手價(jià)格不到90塊，還是非常實(shí)惠的！配件清單：

TangNano 4K開(kāi)發(fā)板
黑色USB Type-C數(shù)據(jù)線，長(zhǎng)度約50cm，材質(zhì)比較柔軟
2.54mm間距22P排針2根
OV2640攝像頭模組和配套的FPC母座
磨砂材質(zhì)的收納盒，剛好可以放下以上所有配件

開(kāi)箱實(shí)拍圖從開(kāi)發(fā)板價(jià)格也可以大致推算FPGA芯片的價(jià)格，應(yīng)該是在50RMB左右，性?xún)r(jià)比還是很高的。GW1NSR-4C雖然邏輯資源不多，但是片上有一顆ARM Cortex-M3內(nèi)核的處理器，對(duì)于了解高云FPGA和ARM的開(kāi)發(fā)流程來(lái)說(shuō)足夠了。在此之前我曾經(jīng)使用過(guò)Microsemi（現(xiàn)Microchip）的SmartFusion系列SoC，也是集成FPGA+ARM Cortex-M3硬核，和Xilinx的Microblaze軟核處理器的使用，所以對(duì)于高云的這款SoC芯片可以很快的上手使用。TangNano 4K開(kāi)發(fā)板所使用的GW1NSR-4C FPGA芯片是QFN-48封裝，大小只有6x6mm，應(yīng)該是我見(jiàn)過(guò)的最小的FPGA芯片了。本篇文章介紹TangNano 4K開(kāi)發(fā)板基本硬件資源、高云GW1NSR-4C SoC芯片特性，以及相關(guān)開(kāi)發(fā)工具和資料。

1.開(kāi)發(fā)板硬件資源
2.開(kāi)發(fā)板硬件電路
3.GW1NSR-4C芯片資源
4.關(guān)于高云半導(dǎo)體
5.開(kāi)發(fā)工具和資料
6.總結(jié)
7.參考資料

1. 開(kāi)發(fā)板硬件資源

Tang Nano 4K FPGA開(kāi)發(fā)板整體尺寸非常小巧，只有22.86x60mm大小，放在手里顯得很精致，PCBA元器件布局緊湊，所有的元器件都集中放置在一面，另一面只有絲印。阻容元件大多采用尺寸更小的0402封裝，PCB應(yīng)該在4層以上，PCB采用的是啞光色油墨、沉金工藝，整體看起來(lái)有點(diǎn)高端。開(kāi)發(fā)板正面開(kāi)發(fā)板背面開(kāi)發(fā)板兩側(cè)預(yù)留有標(biāo)準(zhǔn)2.54mm間距的排針接口，焊接上排針，可以作為核心板插在設(shè)計(jì)的底板上，或者直接插在面包板上通過(guò)杜邦線連接外設(shè)硬件模塊。下面來(lái)看一下開(kāi)發(fā)板板載的硬件資源：

FPGA主控核心，采用的是國(guó)產(chǎn)FPGA芯片——廣東高云半導(dǎo)體的小蜜蜂系列SoC GW1NSR-LV4C，QFN-48封裝，片上集成了FPGA和ARM Cortex-M3硬核。
板載FPGA調(diào)試器，基于南京博流智能的BL702芯片方案，只需要一根USB線就可以完成下載、調(diào)試，支持使用FPGA邏輯分析儀，或者調(diào)試ARM核，遺憾的是開(kāi)發(fā)板廠商在低配開(kāi)發(fā)板上去掉了虛擬串口功能，如果需要使用串口調(diào)試，還需要通過(guò)排針外接一個(gè)串口模塊。
SPI Flash芯片，采用的是上海普冉半導(dǎo)體的P25Q32，32MBit容量，可以用來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)，GW1NSR內(nèi)部有存儲(chǔ)空間可以存儲(chǔ)FPGA和ARM固件程序，也支持從外部SPI啟動(dòng)，當(dāng)設(shè)置為MSPI啟動(dòng)方式時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)從外部SPI Flash加載FPGA程序，TangNano 4K開(kāi)發(fā)板的啟動(dòng)模式固定為從內(nèi)部啟動(dòng)，所以這顆Flash芯片用戶(hù)可以隨意進(jìn)行讀取。
攝像頭接口，標(biāo)準(zhǔn)24P 0.5mm 間距FPC座子，可用來(lái)連接OV2640攝像頭模組。
標(biāo)準(zhǔn)HDMI接口，可以直接連接HDMI接口的顯示器，配合攝像頭可以做一些圖像處理的應(yīng)用，受限于邏輯規(guī)模，也不能做太復(fù)雜的處理。
1路用戶(hù)LED，2路用戶(hù)按鍵，可以1個(gè)作為復(fù)位，1個(gè)作為普通按鍵來(lái)使用。
標(biāo)準(zhǔn)2.54mm間距 2x22排針擴(kuò)展接口，預(yù)留出了38個(gè)用戶(hù)GPIO，可以用來(lái)連接豐富的外部電子模塊。
板載27MHz有源晶體，說(shuō)實(shí)話在FPGA板子上這個(gè)頻率的晶體很少見(jiàn)，大多都是25/50/100/200MHz。
電源芯片方案采用的是西安拓爾微電子的TMI7003C，5v轉(zhuǎn)3.3/2.5/1.8v，其他還有微盟電子（南京）的ME6211，上海南麟電子的LN6206P15/30
TypeC接口，可以連接PC進(jìn)行FPGA/ARM程序下載、調(diào)試等，非常方便。

下圖是硬件資源在板子上的分布圖再來(lái)看一下板子的部分細(xì)節(jié)實(shí)拍圖。首先是與電腦連接的USB接口，采用的是近兩年比較流行的TypeC接口，目前市面上的很多開(kāi)發(fā)板還保留著比較舊的MicroUSB、MiniUSB或者是方口USB接口，不如TypeC方便，不區(qū)分正反面，現(xiàn)在的安卓手機(jī)也都是TypeC的數(shù)據(jù)線，如果附贈(zèng)的數(shù)據(jù)線不小心丟失了，也可以直接使用手機(jī)的數(shù)據(jù)線。標(biāo)準(zhǔn)HDMI接口，這個(gè)HDMI是輸出方向的，只能連接外部的HDMI顯示器，而不能連接筆記本電腦的HDMI接口。板載的FPC座可以連接OV2640攝像頭模組，配合HDMI接口實(shí)現(xiàn)攝像頭采集，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理算法，比如灰度、二值化、邊緣檢測(cè)等，再輸出到HDMI接口進(jìn)行顯示，非常方便。27MHz的有源晶體，說(shuō)實(shí)話，以我用過(guò)的FPGA板子來(lái)看，這個(gè)頻率的外置晶體很少見(jiàn)，大多都是25/50/100/200MHz。排針長(zhǎng)度略顯尷尬，不知道是排針短還是板子厚，插上排針之后，沒(méi)有漏出來(lái)，可能不容易焊接牢固，不過(guò)這樣焊接之后會(huì)比較好看，正面不會(huì)凸出太多。

2. 開(kāi)發(fā)板硬件電路

從官方提供的原理圖風(fēng)格來(lái)看，這款板子的PCB使用的是開(kāi)源EDA工具KiCAD設(shè)計(jì)的，畢竟這種商業(yè)售賣(mài)的板卡，還是要考慮商業(yè)軟件的授權(quán)問(wèn)題。從原理圖來(lái)看，高云GW1NSR-4C FPGA芯片的外圍電路非常簡(jiǎn)單，用戶(hù)可用IO非常多，雖然是帶ARM硬核的FPGA SoC，但是和ZYNQ系列不同，ARM端的管腳也并不是固定在某些管腳，而是可以隨意的分配，非常靈活。從FPGA最小系統(tǒng)電路來(lái)看還是比較簡(jiǎn)單的，只需要提供內(nèi)核電壓、輔助電壓、BANK電壓，以及必要的外圍配置和復(fù)位電路即可，內(nèi)核電壓最大支持1.32v，BANK電壓最大支持3.75v，JTAG管腳為ARM和FPGA共用。HDMI電路部分采用的是FPGA直驅(qū)的方式，沒(méi)有采用編碼芯片，可以使用官方提供的DVI TX IP核來(lái)完成TMDS信號(hào)的轉(zhuǎn)換，最高支持1440x2560分辨率的視頻輸出。FPGA原理圖開(kāi)發(fā)板板載了基于BL702芯片的JTAG調(diào)試器，只需要一根Type-C的數(shù)據(jù)線就可以完成FPGA/ARM程序下載和調(diào)試，非常方便，遺憾的是并沒(méi)有集成虛擬串口的功能（高配板子9K才有此功能），調(diào)試器的固件應(yīng)該是由板卡廠商設(shè)計(jì)，如果安裝了高云官方云源軟件附帶的下載軟件無(wú)法識(shí)別此下載器，需要替換為荔枝糖的下載軟件才能正常使用。

BL702是由國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商南京博流智能科技研發(fā)的一款集成藍(lán)牙功能的低功耗MCU產(chǎn)品。
BL702數(shù)據(jù)手冊(cè)：
https://whycan.com/files/members/341/BL702_BL704_BL706_DS_zh_CN_Combo_1.9.pdf 

BL702下載器電路官方附贈(zèng)的資料包里，還提供了板子的stp模型和dxf格式的CAD文件，可以根據(jù)板子的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)設(shè)計(jì)配套的擴(kuò)展底板。cad文件預(yù)覽stp文件預(yù)覽

3. GW1NSR-4C芯片資源

TangNano 4K的FPGA芯片采用的是高云半導(dǎo)體小蜜蜂系列的GW1NSR-4C，它是一顆SoC芯片，片上集成了FPGA邏輯和ARM Cortex-M3硬核處理器。注意是硬核處理器，而不是軟核，兩者有很大的區(qū)別，硬核處理器是芯片內(nèi)部本來(lái)就設(shè)計(jì)有處理器硬件電路，而軟核處理器是使用FPGA邏輯資源來(lái)搭建的處理器，硬核處理器不占用邏輯資源，從性能和穩(wěn)定性上來(lái)說(shuō)都要比軟核處理器好。關(guān)于軟核和硬核處理器的介紹，以及如何在FPGA上搭建ARM軟核處理器，可以查看我之前寫(xiě)的幾篇文章：

FPGA硬核和軟核處理器的區(qū)別
有哪些內(nèi)嵌ARM硬核的FPGA？
在FPGA上定制一顆ARM處理器

高云GW1NSR-4C只有4068個(gè)LUT邏輯單元，但是集成了ARM硬核處理器，對(duì)于想學(xué)習(xí)這種異構(gòu)平臺(tái)協(xié)同開(kāi)發(fā)的朋友來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇，下面來(lái)看下這顆芯片的資源特性。GW1NSR-4C FPGA特性：

4608 LUT4邏輯單元+3456 FF寄存器，55nm嵌入式閃存工藝
內(nèi)置Flash存儲(chǔ)，無(wú)需外置SPI Flash，瞬時(shí)啟動(dòng)
IO最大頻率150MHz，LVDS最大頻率400MHz
16個(gè)硬件乘法器（18x18），2個(gè)鎖相環(huán)PLL
1.2v內(nèi)核電壓，集成HyperRAM存儲(chǔ)芯片64M
支持常見(jiàn)的電平標(biāo)準(zhǔn)LVCMOS、LVTTL、SSTL、HSTL、LVDS、MIPI、I3C等等
多種配置模式：JTAG、Dual Boot，高云特有的配置模式：AutoBoot，SSPI，MSPI，CPU，Serial
片上集成OSC，可以通過(guò)配置分頻系數(shù)來(lái)產(chǎn)生2.5-125MHz時(shí)鐘信號(hào)，精度5%。
最小封裝為MG64P，4.2x4.2mm

ARM處理器特性：

ARM Cortex-M3 32Bit RISC內(nèi)核，ARM3v7M 架構(gòu)
最高80MHz工作頻率，支持Bit-banding操作
用戶(hù)閃存256Kb，硬件除法器、單周期乘法
26個(gè)中斷源，8個(gè)優(yōu)先級(jí)
2路TIMER，2路UART，1路看門(mén)狗
預(yù)留AHB和APB總線擴(kuò)展接口，可自定義IP
支持uC/OS-III，F(xiàn)reeRTOS等RTOS
支持GOWIN MCU Designer和Keil-MDK開(kāi)發(fā)環(huán)境

高云GW1NSR系列包括2/2C/4/4C多個(gè)型號(hào)，GW1NSR-2C片上邏輯資源較4C少，但是集成了USB 2.0 480Mbps高速PHY和8通道12位SAR ADC。GW1NSR系列芯片資源可以看出在2/2C系列邏輯資源不足的基礎(chǔ)上，添加了USB 2.0 PHY和ADC功能來(lái)增強(qiáng)功能。GW1NSR-4C芯片內(nèi)部框圖在6x6mm大小的芯片上集成了FPGA、ARM Cortex-M3處理器和存儲(chǔ)器，真正的單芯片解決方案。從我所了解的FPGA芯片中，和這顆芯片比較類(lèi)似的架構(gòu)，只有Microsemi（現(xiàn)Microchip）的SmartFusion系列，也是這種FPGA+硬核ARM Cortex-M3處理器的架構(gòu)，片上也是集成了Flash，而且有個(gè)已經(jīng)停產(chǎn)的型號(hào)邏輯資源也是4608，不過(guò)基本邏輯單元是D觸發(fā)器，不知道高云的這顆芯片是不是對(duì)標(biāo)的它。

4. 關(guān)于高云半導(dǎo)體

介紹完FPGA芯片，我們有必要了解一下這顆芯片的設(shè)計(jì)者：廣東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司

廣東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司成立于2014年，是一家專(zhuān)業(yè)從事現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件（FPGA）研發(fā)與設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)FPGA高科技公司，致力于向客戶(hù)提供從芯片、EDA開(kāi)發(fā)軟件、IP、開(kāi)發(fā)板到整體系統(tǒng)解決方案的一站式服務(wù)。經(jīng)過(guò)多年的積累，高云半導(dǎo)體在FPGA芯片架構(gòu)、SOC芯片設(shè)計(jì)、FPGA集成EDA開(kāi)發(fā)環(huán)境、FPGA通用解決方案等整個(gè)生態(tài)鏈均有核心自主知識(shí)，以及國(guó)內(nèi)外發(fā)明專(zhuān)利。
目前公司擁有員工200余人，在廣州、上海、濟(jì)南設(shè)有研發(fā)中心，隨著公司業(yè)務(wù)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的快速發(fā)展，公司規(guī)模一直在持續(xù)的擴(kuò)張中。核心骨干擁有國(guó)際著名FPGA公司15年以上實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，親歷國(guó)內(nèi)外數(shù)代FPGA芯片硬件、EDA軟件、IP研發(fā)及市場(chǎng)、銷(xiāo)售、技術(shù)支持等工作，是一支經(jīng)驗(yàn)豐富、具備持續(xù)創(chuàng)新能力的務(wù)實(shí)團(tuán)隊(duì)。
官方網(wǎng)站：www.gowinsemi.com.cn

從官網(wǎng)上可以了解到，高云半導(dǎo)體的芯片主要有以下三大系列，分別是：

晨曦系列（GW2A）
小蜜蜂系列（GW1N）
GoBridge系列

其中，晨曦和小蜜蜂系列是FPGA芯片，采用55nm工藝，主打非易失性，片上集成存儲(chǔ)器、瞬時(shí)啟動(dòng)，高性能、低功耗，包括ARM異構(gòu)SoC芯片和純FPGA芯片，產(chǎn)品線也比較豐富，從基本的1K到50K邏輯資源應(yīng)有盡有，封裝大小從2.5x2.5mm的CS36到21x21mm的UG676封裝，非常豐富。除了硬核處理器，部分FPGA芯片還支持軟核處理器，如ARM Cortex-M1/M3，RISC-V PicoRV32等。而GoBridge系列是專(zhuān)用USB接口轉(zhuǎn)換芯片，可將USB轉(zhuǎn)換SPI、I2C、JTAG、UART、GPIO等，主打高度集成、低功耗、單芯片。更多的國(guó)產(chǎn)FPGA廠商介紹，可以查看我之前總結(jié)的文章：

國(guó)產(chǎn)FPGA當(dāng)自強(qiáng)！聊聊FPGA國(guó)產(chǎn)替代需要考慮的因素

5. 開(kāi)發(fā)工具和資料

國(guó)產(chǎn)FPGA的發(fā)展，更重要的是生態(tài)，比如齊全的芯片文檔，軟件的使用文檔，IP核的豐富程度，硬件電路的設(shè)計(jì)參考，視頻教程，開(kāi)發(fā)套件，大學(xué)計(jì)劃等等。高云FGPA的生態(tài)環(huán)境做得非常出色，資料齊全，而且還是本地化的中文文檔，易于閱讀，官方還為每個(gè)芯片產(chǎn)品設(shè)計(jì)了評(píng)估板，可以讓工程師參考硬件設(shè)計(jì)電路，快速應(yīng)用到自己的項(xiàng)目中。高云半導(dǎo)體還贊助了全國(guó)大學(xué)生FPGA設(shè)計(jì)競(jìng)賽，與高校合作建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，從大學(xué)階段就培養(yǎng)了一批高云FPGA的開(kāi)發(fā)者。EDA工具也是芯片設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)部分，特別是FPGA的開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括工程創(chuàng)建，設(shè)計(jì)輸入，功能仿真，管腳約束，時(shí)序約束，時(shí)序仿真，綜合，布局布線到最終生成可用于下載的比特流文件，這個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜。高云半導(dǎo)體自主研發(fā)了FPGA開(kāi)發(fā)環(huán)境——云源軟件，支持Windows和Linux開(kāi)發(fā)平臺(tái)，包括商業(yè)版和教育版，教育版完全免費(fèi)，而商業(yè)版也只需要提供公司信息即可免費(fèi)獲得一年的授權(quán)文件，到期后可以再次申請(qǐng)。
MCU開(kāi)發(fā)工具可以使用高云官方的GOWIN MCU Designer，或者常用的單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具Keil-MDK。GOWIN MCU Designer界面基于開(kāi)源的Eclipse框架，編譯器使用的是arm-gcc和riscv-gcc編譯器，可完成設(shè)計(jì)、下載、調(diào)試，分為商業(yè)版和教育版。高云官方還為小蜜蜂系列FPGA SoC開(kāi)發(fā)了離線下載器，包括軟硬件產(chǎn)品，可用于工廠批量燒錄固件，最多可同時(shí)支持16路。下面是我從官方網(wǎng)站(www.gowinsemi.com.cn)找到的一些關(guān)于GW1NSR-4C的文檔資料：

GW1NSR數(shù)據(jù)手冊(cè)、用戶(hù)手冊(cè)、應(yīng)用手冊(cè)等等
http://www.gowinsemi.com.cn/prod_view.aspx?TypeId=10&FId=t3:10:3&Id=168
ARM Cortex-M3硬核使用文檔
http://www.gowinsemi.com.cn/prodshow_view.aspx?TypeId=71&Id=186&FId=t31:71:31
GW1NSR-LV4CQN48評(píng)估板資料
http://www.gowinsemi.com.cn/down.aspx?FId=n14:14:26
Gowin云源軟件快速入門(mén)指南
http://cdn.gowinsemi.com.cn/SUG918.pdf
Gowin云源軟件用戶(hù)指南
http://cdn.gowinsemi.com.cn/SUG100.pdf
Gowin在線邏輯分析儀用戶(hù)指南
http://cdn.gowinsemi.com.cn/SUG114.pdf
Gowin原語(yǔ)用戶(hù)指南
http://cdn.gowinsemi.com.cn/SUG283.pdf
Gowin設(shè)計(jì)物理約束用戶(hù)指南
http://cdn.gowinsemi.com.cn/SUG935.pdf
Gowin設(shè)計(jì)時(shí)序約束用戶(hù)指南
http://cdn.gowinsemi.com.cn/SUG940.pdf
FPGA視頻教程
http://www.gowinsemi.com.cn/video_complex.aspx?FId=n15:15:26

工具的下載地址：

FPGA開(kāi)發(fā)環(huán)境—云源軟件Windows版本v1.9.8.08
http://cdn.gowinsemi.com.cn/Gowin_V1.9.8.08_win.zip
FPGA開(kāi)發(fā)環(huán)境—云源軟件Windows教育版v1.9.8.07
http://cdn.gowinsemi.com.cn/Gowin_V1.9.8.07_Education_win.zip
MCU開(kāi)發(fā)環(huán)境—GOWIN MCU Designer V1.1
http://cdn.gowinsemi.com.cn/GMD_V1.1.zip
MCU開(kāi)發(fā)環(huán)境—GOWIN MCU Designer V1.1.01教育版
http://cdn.gowinsemi.com.cn/GMD_V1.1.01_Education_win.zip

這么多的中文資料，看著就有想學(xué)的沖動(dòng)。

6. 總結(jié)

從板子整體角度來(lái)看，這是一款國(guó)產(chǎn)化程度很高的板子，從主控FPGA，到JTAG芯片，存儲(chǔ)芯片、電源芯片等，都是使用的國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品。板子整體尺寸也比較迷你，屬于小而美類(lèi)型的，可以認(rèn)為是一款FPGA核心板，當(dāng)然也預(yù)留了排針接口，給用戶(hù)足夠的擴(kuò)展空間。對(duì)于想了解高云小蜜蜂SoC軟硬件開(kāi)發(fā)，以及對(duì)云源軟件、MCU開(kāi)發(fā)環(huán)境做個(gè)深度評(píng)測(cè)來(lái)說(shuō)足夠了。

當(dāng)然還有一些值得改進(jìn)的地方：

JTAG調(diào)試器固件可以增加虛擬串口功能，對(duì)于板子本來(lái)來(lái)說(shuō)面積不會(huì)有改動(dòng)，只需要添加兩根信號(hào)線即可
FPGA芯片的配置管腳可以設(shè)計(jì)為撥碼開(kāi)關(guān)形式，這樣可以選擇多種啟動(dòng)模式，用于驗(yàn)證高云特有的幾種啟動(dòng)模式，比如在線升級(jí)，從外部SPI啟動(dòng)等
LED的管腳可以分配到普通GPIO，目前是分配到了MODE管腳，還需要配置MODE管腳為普通IO
板載的FPGA外部晶體頻率為27M，使用PLL倍頻到100M時(shí)，會(huì)提示輸出頻率不精確，如果是25或50M就會(huì)很方便進(jìn)行倍頻。
可能是出于板子面積的限制，電路上沒(méi)有添加任何的ESD防護(hù)芯片，在使用時(shí)需要小心人體靜電（百元開(kāi)發(fā)板，要啥自行車(chē)）

對(duì)于高云GW1NSR-4C FPGA芯片，這么多開(kāi)放的資料和文檔是我沒(méi)想到的，包括本地化的中文文檔，對(duì)于開(kāi)發(fā)者很友好，易于閱讀；開(kāi)發(fā)文檔、手冊(cè)、例程也很豐富；評(píng)估板很齊全，幾乎涵蓋所有的芯片型號(hào)；基于Flash的FPGA架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)啟動(dòng)，對(duì)于啟動(dòng)速度要求高的應(yīng)用場(chǎng)景這個(gè)很重要；EDA軟件免費(fèi)授權(quán)，無(wú)論是FPGA開(kāi)發(fā)環(huán)境還是MCU開(kāi)發(fā)環(huán)境，均可免費(fèi)獲得授權(quán)；FPGA開(kāi)發(fā)工具的綜合速度很快，實(shí)測(cè)HelloWorld流水燈工程的編譯時(shí)間在秒級(jí)，點(diǎn)一下“啪”就編譯完成了；ARM Cortex-M3硬核開(kāi)發(fā)比較容易上手，固件庫(kù)函數(shù)很規(guī)范，看著比較熟悉，應(yīng)該是借鑒了STM32的庫(kù)函數(shù)名稱(chēng)，對(duì)于有STM32開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)用起來(lái)會(huì)很親切；FPGA芯片極高的性?xún)r(jià)比，雖然目前淘寶上還搜不到相關(guān)的芯片型號(hào)，只能聯(lián)系官方銷(xiāo)售或者授權(quán)代理商購(gòu)買(mǎi)，但是從開(kāi)發(fā)板價(jià)格也可以推算出FPGA芯片價(jià)格應(yīng)該很實(shí)惠。但還有一些不足之處：

云源軟件沒(méi)有仿真功能，目前還只能借助第三方工具，如Modelsim來(lái)完成功能仿真（據(jù)說(shuō)已經(jīng)在研發(fā)云端仿真工具）
不支持高速串行接口，比如SerDes，從高云官方的招聘計(jì)劃來(lái)看，未來(lái)是要在這方面發(fā)力的
IP核豐富程度還有待提高，部分產(chǎn)品型號(hào)可用IP數(shù)量比較少

雖然國(guó)產(chǎn)FPGA很多，但其實(shí)某些FPGA廠商走的并不是完全的自主研發(fā)道路，而是替代兼容，即PIN-to-PIN兼容國(guó)外的產(chǎn)品型號(hào)，使用國(guó)外廠商的EDA工具（可能需要打補(bǔ)?。?，雖然可以無(wú)縫進(jìn)行替換，但會(huì)有相關(guān)的版權(quán)問(wèn)題，最終還是受制于人，而高云半導(dǎo)體的芯片、IP、EDA工具完全是自主研發(fā)。國(guó)外芯片的漲價(jià)，同時(shí)也為國(guó)產(chǎn)FPGA提供了機(jī)遇，加上國(guó)家對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的支持，希望國(guó)產(chǎn)FPGA芯片能抓住此次機(jī)會(huì)，雖然國(guó)產(chǎn)FPGA產(chǎn)品和工具，距離已經(jīng)積累了幾十年經(jīng)驗(yàn)的國(guó)外FPGA廠商，還有一些差距，但我相信在不久的未來(lái)，我們可以和他們齊頭并進(jìn)。對(duì)于廣大工程師來(lái)說(shuō)，在穩(wěn)定性、性?xún)r(jià)比相當(dāng)?shù)那闆r下，開(kāi)發(fā)者也可以給國(guó)產(chǎn)FPGA一個(gè)上位的機(jī)會(huì)。國(guó)產(chǎn)FPGA任重而道遠(yuǎn)，每一個(gè)為此努力的人都值得尊敬！

7. 參考資料

高云半導(dǎo)體官網(wǎng)
www.gowinsemi.com.cn
SiPEED矽速科技Wiki

wiki.sipeed.com

8. 聲明

本文中所介紹的開(kāi)發(fā)板為編者自費(fèi)購(gòu)買(mǎi)，文案為本人編寫(xiě)，與矽速科技（SiPEED）和高云半導(dǎo)體（GoWIN）無(wú)關(guān)，文中如果有任何不準(zhǔn)確的描述，歡迎在后臺(tái)留言，當(dāng)然如果官方能看到，覺(jué)得寫(xiě)的還不錯(cuò)，歡迎打賞支持！

版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系我授權(quán)！

9. 更多

FPGA硬核和軟核處理器的區(qū)別
有哪些內(nèi)嵌ARM硬核的FPGA？
在FPGA上定制一顆ARM處理器
ZYNQ開(kāi)發(fā)板深度評(píng)測(cè)：高性能FPGA和雙核ARM的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合
I2C協(xié)議官方標(biāo)準(zhǔn)文檔2021最新版本下載