RISC-V SoC: 組み込みコンピューティングの推進

RISC-V は、非営利の RISC-V 財団によって管理されている、RISC の設計思想に基づいたオープン標準の命令セット・アーキテクチャ (ISA) です。このモジュール型 ISA は、基本命令セットとオプションの拡張セットが用意されています。RISC-V は無償かつオープンソースであるため、世界中で人気が高まっています。現在、商用、オープンソースを含めて 65 以上の RISC-V コアが利用可能です。

エフィニックス (Efinix) は、Charles Papon 氏が開発した VexRiscv コアをベースに、3 種類の RISC-V SoC を用意しています。2018年の RISC-V SoftCPU コンテストで 1 位を獲得した VexRiscv コアは、M と C の拡張機能を持つ ISA RISCV32I を採用した 32 ビット CPU で、5 つのパイプラインステージ（フェッチ、デコード、実行、メモリ、ライトバック）を持ち、構成変更が可能な機能セットを備えています。それぞれの SoC には、RISC-V プロセッサ、メモリ、各種 I/O、ユーザ機能を追加するためのインターフェイスが搭載されています。そのため、組み込みコンピューティングとユーザ定義アクセラレータを含むシステムを、同一の Titanium および Trion® FPGA で簡単に設計することができます。

Sapphire SoC
  • ~3,000 - 1.2万 LE、 - 179 RAM ブロック
  • 10 - 400 MHz
  • 1.16 DMIPS/MHz
  • DDR または HyperRAM メモリコントローラ 4 MB - 3.5 GB (オプション)
  • オンチップ RAM 4 - 512 KB
  • GPIO 最大 32 本
  • Timer
  • PLIC
  • SPI マスター 最大 3 個
  • I2C マスター 最大 3 個
  • UART 最大 3 個
  • AXI4 マスターチャネル 最大 2 個
  • AXI4 ユーザーペリフェラル 1 個 (オプション)
  • APB3 ユーザーペリフェラル 最大 5 個

ユーザー設定可能な高性能 SoC で、オプションでメモリコントローラを搭載可能。Efinity IP マネージャで必要なペリフェラルを選択し、SoC を構成することができます。この Sapphire SoC の柔軟性は、様々な組み込みアプリケーションに最適です。

Sapphire block diagram

Sapphire Risc-V SoC データシート

Sapphire Risc-V SoC ハード/ソフトウェア ユーザーガイド

Efinity IP マネージャ v2021.1 以降でサポート


Ruby SoC
  • ~1.2万 LE / 78 RAM ブロック
  • 10-100 MHz
  • 1.16 DMIPS/MHz
  • DDR メモリ最大 3.5 GB
  • オンチップ RAM 4KB
  • GPIO 16 本
  • Timer
  • PLIC
  • SPI マスター 3 個
  • I2C マスター/スレーブ 3 個
  • UART 2 個
  • AXI4 ユーザーペリフェラル 1 個
  • APB3 ユーザーペリフェラル 2 個

キャッシュ、DDR DRAM コントローラ搭載した高性能 SoC コアで、リアルタイムシステム制御、イメージプロセッシング等の処理能力を要するアプリケーション向け

Ruby block diagram

Ruby Risc-V SoC データシート

Ruby Risc-V SoC ハード/ソフトウェア ユーザーガイド

Efinity IP マネージャ v2020.2 以降でサポート


Jade SoC
  • ~7,000 LE / 93 RAM ブロック
  • 10-100 MHz
  • 1.2 DMIPS/MHz
  • オンチップ RAM 32 KB
  • GPIO 16 本
  • Timer
  • PLIC
  • SPI マスター 2 個
  • I2C マスター/スレーブ 2個
  • UART 1 個
  • APB3 ユーザーペリフェラル 1 個

エリア優先、キャッシュレスの最小構成のコンパクト SoC コアで、システム監視やリモートコンフィギュレーション、制御などの組み込処理機能を要するアプリケーション向け

Jade block diagram

Jade Risc-V SoC データシート

Jade Risc-V SoC ハード/ソフトウェア ユーザーガイド

Included with the Efinity IP Manager v2020.2 and higher


Opal SoC
  • ~5,000 LE / 16 RAM ブロック
  • 10-100 MHz/20 MHz
  • 0.98 DMIPS/MHz
  • オンチップ RAM 4 KB
  • GPIO 8 本
  • Timer
  • PLIC
  • SPI マスター 1個
  • I2C マスター/スレーブ 1 個
  • UART 1 個
  • APB3 ユーザーペリフェラル 1 個

エリア優先、キャッシュレスの最小構成のコンパクト SoC コアで、システム監視やリモートコンフィギュレーション、制御などの組み込処理機能を要するアプリケーション向け

Opal block diagram

Opal Risc-V SoC データシート

Opal Risc-V SoC ハード/ソフトウェア ユーザーガイド

Efinity IP マネージャ v2020.2 以降でサポート

パッケージ内容

各 RISC-V SoC パッケージには、ハードウェアとソフトウェア関連の全てのファイルおよびアプリケーション開発を容易にするためのオープンソースのソフトウェアサンプルが含まれています。これらのパッケージを使用することにより以下のことが可能です:

  • エフィニックス開発キットをターゲットとした Ruby、Jade、もしくは Opal RISC-V SoC を使用した RTL 設計およびサンプルからユーザーアプリケーションへの適用
  • サンプルプロジェクトを用いたソフトウェア開発環境の設定、ユーザープロジェクトの作成、API の使用

SoC デザイン フロー

SoC Design Flow

ハードウェア

  • SoC RTL ファイル
  • SoC テストベンチ
  • 開発キット用のサンプルデザイン
  • Efinity ソフトウェアでサポート

ソフトウェア

  • BSP (ボード サポート パッケージ)
  • リンカー スクリプト
  • SoC ヘッダーファイル
  • OpenOCD 設定ファイル
  • ソフトウェア サンプル集
  • Efinity ソフトウェアでサポート

SDK

  • Eclipse IDE (プロジェクトやソフトウェアの管理)
  • GCC コンパイラ
  • OpenOCD デバッガ
  • Windows ビルドツール (Windows OS のみ)
  • サポートセンターよりダウンロード

Efinity ソフトウェア サポート

Efinity® ソフトウェアは、すべての RISC-V SoC をサポートしており、RTL デザインからビットストリーム生成 (論理合成、配置配線、デバッグ、タイミング解析を含む) までの完全なツールフローを提供します。ソフトウェアには、プロジェクトの設定、ツールフローの実行、および結果の表示を視覚的に操作するための GUI (グラフィカル・ユーザ・インターフェイス) およびコマンドライン・フロー、Tcl コマンド・コンソールが用意されています。ソフトウェアで生成されたビットストリーム・ファイルにより Trion FPGA をコンフィギュレーションします。ソフトウェアは、Verilog HDL 言語と VHDL 言語をサポートしています。

RISC-V 製品概要

このビデオでは、当社のソフト定義 RISC-V SoC コア、RISC-V を活用したソリューション、アクセラレーションについて解説し、Efinix FPGAをエッジ製品への短期間での適用を手助けします。