【第五届集创赛备赛】三、紫光同创李星钢赛题解读直播要点总结_基于紫光同创fpga与risc-v的嵌入式系统 开发验证实训平台

赛题地址：第五届集创赛——紫光同创杯

一、赛题解析

赛题要求：

• 1、运行软核：Arm M1或 Risc-V，跑简单的操作系统（FreeRTOS、uCOS‖）
  • 解读：紫光官方提供了Arm M1，肯定能跑起来Arm M1；Risc-V，可参考开源网站github、芯来的蜂鸟系列等
• 2、实现文件或图片的TF卡存储
  • 解读：TF卡存储，接一个摄像头，将摄像头采集到的图像存储到TF卡中
• 3、将TF卡的内容通过R45网口远传到电脑并显示
  • 解读：Arm-M1已经支持TCP/IP协议，移植好了Lwip协议栈，可以直接传输图像数据，要通过软核把TF卡里的数据读出来，再通过网口把TF卡中的数据传出去。TCP协议和UDP协议都是可以的，实时性要求高，简易UDP传输。

1.1、运行软核

1、使用 Arm Cortex-M1或Risc-V在指定的FPGA平台上（紫光同创PGL22G）构建片上系统

2、系统应至少包含：

• 处理器（Arm Cortex-M1或Risc-V），其中M1由紫光同创提供；Risc-V开源网站下载
• 与芯片外部引脚连接的GPIO外设（GPIO只是一个例子）

3、使用Keil工具编写并生成软件程序，实现GPIO输岀引脚跟随GPIO输入引脚变化。将对应的输入、翰出引脚连接至板上开关与LED，确认程序正确运行。

解读：Arm是用keil软件开发；Risc-V可能就是Eclipse或linux 下的gcc交叉编译等

1.2、实现文件或图片的TF卡存储于传输

1、片上操作系统实现对平台上TF卡的访问：包括文件或图片的读操作和写操作

• 解读：掐断了直接从FPGA访问TF卡的这条路，必须基于软核跑操作系统！也就是说必须把TF卡读写模块挂载到软核总线上（AHB/APB）。TF卡读写模块的verilog逻辑需要自行编写代码（自己写或参考别人跑起来都可以），编写一套总线接口，在软核上分配一个寄存器地址，然后才能通过软核访问TF卡模块。

2、需要有TF卡的空间坏区检测程序

• 解读：一个保护程序，正常应用开发，类似自检。

3、采用UDP实现内容的传输到电脑

• 解读：UDP传输效率比较高，紫光同创的嵌入式软核，在基于普通的UDP传输情况下，做了一个UDP硬件加速模块！在跑UDP协议时，可以直接通过硬件传输数据，传输速率实测可达到990Mbps。（文档里有讲这个硬件加速：如何启动硬件加速；如何调用硬件加速模块）

4、在电脑上位机显示

• 解读：需要自己做一个GUI上位机软件，用qt或java什么的。把网络的UDP协议包解析出来，把数据的图片抠出来，再去做一个图片的显示和视频的一个显示。UDP传输视频是没有问题的，TCP传输视频可能会慢！

答辩问题：你实际上有没有去用到这个东西？比如UDP，要去真正了解这个UDP传输，而不是只是把Demo拿来跑一遍。可能会问UDP数据包的格式？整个UDP数据包里包括什么东西？头部包括哪些东西？IP端口放在哪些位哪些字节？TF卡规划的寄存器地址的偏移量是多少？你怎么去对它进行读写？

二、作品提交流程

1、设计报告：

• a）作品展板（团队介绍、项目心得体会、项目研发情况、技术创新点、后续工作）
• b）作品PPT（团队介绍、项目心得体会、项目研发情况、技术创新点、后续工作）
• c）系统设计方案（系统功能介绍、系统架构图、软硬件功能划分等）
• d）功能仿真及测试结果图
• e）系统展示图片、视频

2、设计数据：

• a）系统原理框图；
• b）软硬件代码；（必须得能跑起来）
• c）仿真和测试结果；

3、现场答辩和演示（会先进行初步筛选）（克服心理障碍，不要紧张）

• a）系统设计方案
• b）软硬件任务划分
• c）仿真图等验证结果
• d）现场功能演示

三、评分标准

通过网口读取TF卡数据，并在PC机上显示

• 解读：做扩展，如：开两个窗口，一个摄像头实时采集显示；另一个窗口显示抓拍的图片（因为如果先存TF卡再把里面的数据读出来，里面的延时有点大了）

系统优化分析

• TF卡功能做的怎么样？整个设计的性能要求？有没有实时项目可参考性？

四、注意事项

1、TF卡模块挂载软核AHB总线和TF卡模块直接FPGA区别

• 解读：软核版本文件是加密的，即加密过的软核。新的加密软核里面的mem，用来参考学习如何挂载的模块，该文件会开放。其实该操作并不是很难，因为IP总线接口是固定的，只要按照这个规则的AHB接口，把地址规划好，在软核没有使用到的地址空间之内，将其划分进去，然后通过寄存器访问它。

2、摄像头数据缓存到与网络传输的DDR竞争关系

• 解读：摄像头缓存的数据在DDR里面，但是软核本身运行也需要访问DDR。两者之间竞争需要处理好~

3、视频传输的实时性（越高越好）

• 解读：丢帧率低，实时性高，得分多

4、学会使用 Wireshark 抓取和分析TCP/IP数据

• 解读：Wireshark 是网络传输的抓包工具，哪个字节表示什么意思，目标IP和端口，在哪个字节？

5、使用 Risc-V软核的注意事项

其他