本文参考：
👉 1️⃣ 原始工程
👉 2️⃣ 原始工程复现教程
👉 3️⃣ RISCV工具链安装教程
1.准备工作
👇下面以LOCATION代表本地源存储库的安装目录，以home/xilinx代表在PYNQ-Z2开发板上的目录 ❗
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下载Vivado2017.4
由于最初的源工程是利用Vivado2017.4来创建的，可能也有一些方法可以在其他版本打开，但没有原始工程的xpr文件，所以下载了一个Vivado2017.4，网上的安装教程很多。 -
下载两个源存储库：
①
git clone https://github.com/drichmond/RISC-V-On-PYNQ
其中，RISC-V-On-PYNQ中的Picrov32是以子模块的形式链接在仓库中，需要通过下面的链接下载后再传入RISC-V-On-PYNQ中相应的位置。
https://github.com/YosysHQ/picorv32/tree/9b6ea045f9b539b0f708d71962716e5dde865181
或者可以通过下面的命令直接递归下载子文件夹👇
git clone --recursive https://github.com/drichmond/RISC-V-On-PYNQ
最后RISC-V-On-PYNQ中的目录结构应如下图所示
②
git clone --recursive https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain \home\xilinx\riscv-gnu-toolchain
此为RISC-V工具链，在下载过程中可能会遇到以下报错：
单纯的网络连接不稳定，可以网页开个github试下，什么时候能打开了，这边也就通了。
若报错Git 客户端无法验证服务器证书的有效性，因此无法建立与服务器的安全连接，可以使用以下命令来配置 Git 客户端：
git config --global http.sslVerify false
git config --global https.sslVerify false
以及如果网络一直不太好的话，据说有这个方法可以通过增加缓存大小来提速（因为没有对比测试过，所以我也不太确定这个有没有大用つ﹏⊂）
git config --global http.postBuffer 524288000
再如果说，一直出现各种报错的话，可以将本工程文件中主目录下的makefile文件通过WinSCP传入PYNQ-Z2，并在相应目录下执行👇
make download-tools
此为自动下载的脚本，来源于Picorv32工程，可以判断目录下的递归文件夹是否安装，但也会由于网络连接问题重开，如果说网络问题是在无法解决，gitee上据说有相应的库，可能会好一些。
2.生成RISC-V处理器比特流
- 将Picrov32封装成为Vivado IP：
使用Vivado 2017.4创建一个工程：
Project name: picorv32_prj
Project location: LOCATION/RISC-V-On-PYNQ/ip/
Project Type: RTL Project
Source files: picorv32.v LOCATION/RISC-V-On-PYNQ/picorv32
Constraint files: None
parts: xc7z020clg400-1
将自定义接口IP添加到Vivado工程：Flow Navigator->PROJECT MANAGER->Settings
将该工程封装为IP核：Tools -> Create and Package New IP…
Packaging Options: Package your current project
IP location: LOCATION/RISC-V-On-PYNQ/ip/picorv32_tut
Identification:
Vendor: cliffordwolf
Library: ip
Name: picorv32_tut
Display name: PicoRV32 Processor with AXI Interface(Tutorial Version)
Vendor display name: PicoRV32 Processor with AXI Interface(Tutorial Version)
Customization Parameters:
就所有参数值的格式均改为bool，并按照图中所示的值对参数值进行修改
Ports and Interfaces:
右键mem_axi->Edit Interface…
**General:**Interface Definition: aximm_rtl
**Port Mapping:**AWADDR - mem_axi_awaddrAWPROT - mem_axi_awprotAWVALID - mem_axi_awvalidAWREADY - mem_axi_awreadyWDATA - mem_axi_wdataWSTRB - mem_axi_wstrbWVALID - mem_axi_wvalidWREADY - mem_axi_wreadyBVALID - mem_axi_bvalidBREADY - mem_axi_breadyARADDR - mem_axi_araddrARPROT - mem_axi_arprotARVALID - mem_axi_arvalidARREADY - mem_axi_arreadyRDATA - mem_axi_rdataRVALID - mem_axi_rvalidRREADY - mem_axi_rready
Addressing and Memory:
运行Addressing and Memory Map Wizard，选择mem_axi，相关设置如下图所示👇
Review and Package:
点击Package IP即可。
- 为PYNQ-Z2创建RISC-V比特流：
将LOCATION/RISC-V-On-PYNQ/riscvonpynq/目录下的PYNQ-Z1.xdc文件的72,73行改为如下：
set_property -dict {PACKAGE_PIN P15 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports arduino_iic_scl_io]
set_property -dict {PACKAGE_PIN P16 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports arduino_iic_sda_io]
在目录LOCATION/RISC-V-On-PYNQ下右键打开MobaXterm，执行以下命令：
make synth
vivado tutorial/tutorial.xpr
若报错没有make命令，则可 a p t − g e t apt-get apt−get m a k e make make进行安装；
若报错没有vivado命令，则是由于未将Vivado添加到环境变量中，找到Vivado的安装目录下的bin目录，按下图所示添加到环境变量中，
Win+R打开cmd，输入 v i v a d o vivado vivado − v e r s i o n -version −version检查环境变量是否配置成功，成功则有如下显示👇
执行上面的第一条命令，vivado将进行创建工程并综合，综合结果如下👇，即可输入第二条命令打开工程
执行命令完成后将打开tutorial.xpr工程，打开其中的tutorial.bd文件
双击tutorialProcessor：
点击+号 ， 将PicoRV32 Processor with AXI Interface (Tutorial Version) IP添加进去：
双击端口mem_axi，修改其频率为50000000。
并按照下图连线：
进入Address Editor窗口，分配地址映射：
右击tutorialProcessor/riscvBramController->Assign Address
Offset Address: 0x0000_0000
High Address: 0x0000_FFFF
运行Tools-Validate Design，提示有warning直接跳过
点击Generate Bitstream生成比特流文件，文件位置为： / t u t / t u t o r i a l / t u t o r i a l . r u n s / i m p l _ 1 /tut/tutorial/tutorial.runs/impl\_1 /tut/tutorial/tutorial.runs/impl_1，将tutorial_wrapper.bit文件转移到tut目录下，并改名为tutorial.bit
点击File->Exports…->Export Block Design，导出设计到tcl文件中并覆盖之前的文件，同时需确保Automatically create top design没有被勾选
将操作完成的整个工程放到PYNQ-Z2的home/xilinx目录下
3.在PYNQ-Z2上编译RISC-V GCC工具链
- 工具链的下载：
在按照官方例程进行下载时，出现了很多的报错问题，反复尝试了很多次都未能解决，而且经常由于网络连接问题而重开。
最终在上面的参考博客中找到了整个工具链的自动安装脚本，即工程主目录下的Makefile文件。
在目标安装目录下执行命令👇
make download-tools
便开始了漫长的下载过程，期间在安装完一个子模块后可能会卡住然后报错，这种情况绝大多数是因为网络原因造成的，如果失败了可以再执行一次上述的命令，当一个子模块安装好，重新执行命令时会自动跳过安装好的模块，继续下一个模块的安装。
在安装完所有的模块后，执行如下命令👇，便可以构建一个纯RV32IM CPU的完整工具链了
make -j$(nproc) build-riscv32im-tools
回车后在命令行输入YES即可执行。
该步骤会等待的时间较长，去问了相关的博主，他们的编译时间大概在1h左右，猜测可能是由于我是通过PYNQ联网的原因，我的执行时间大概在四五个小时左右，过程中最好别碰，一断网那种心碎💔
编译成功后的界面如下👇
执行下面语句将编译生成的 o p t / r i s c v 32 i m / b i n opt/riscv32im/bin opt/riscv32im/bin配置到环境变量中，在JupyterNotebook中执行如下代码👇
import os
path = os.environ['PATH'].split()
riscv_path = '/opt/riscv32im/bin'
if(riscv_path not in path):print('Updating /etc/environment file... ',end="")!sed -i 's/PATH=\"\(.*\)\"/PATH=\"\/opt\/riscv32im\/bin:\1\"/' /etc/environmentprint('done')
else:print("/etc/environment file already updated")
显示 Updating /etc/environment file… done即配置完成。
重启PYNQ-Z2：
shutdown -r now #如在JupyterNotebook中，前面需要加感叹号！
重启后确认RISC-V工具链已成功安装
riscv32-unknown=elf-gcc --version
显示版本号即成功安装
4.测试
在 h o m e / x i l i n x / R I S C − V − O n − P Y N Q / r i s c v o n p y n q / p i c o r v 32 / t u t / home/xilinx/RISC-V-On-PYNQ/riscvonpynq/picorv32/tut/ home/xilinx/RISC−V−On−PYNQ/riscvonpynq/picorv32/tut/目录下创建tutorial.py文件，文件内容如下👇
from pynq import Overlay, GPIO, Register
import os
import inspect
from riscvonpynq.Processor import BramProcessor
#--------
class TutorialOverlay(Overlay):"""Overlay driver for the PicoRV32 bram OverlayNote----This class definition must be co-located with the .tcl and .bitfile for the overlay for the search path modifications inriscvonpynq.Overlay to work. __init__ in riscvonpynq.Overlay usesthe path of this file to search for the .bit file using theinspect package."""passclass TutorialProcessor(BramProcessor):"""Hierarchy driver for the PicoRV32 BRAM ProcessorNote----In order to be recognized as a RISC-V Processor hierarchy, threeconditions must be met: First, there must be a PS-Memory-MappedBlock RAM Controller where the name matches the variable_bram. Second, the hierarchy name (fullpath) must equal thevariable _name. Finally, there must be a GPIO port with the name_reset_name.Subclasses of this module are responsible for setting _name (Thename of the Hierarchy), _bits (Processor bit-width), _proc(Processor Type Name)This class must be placed in a known location relative to thebuild files for this processor. The relative path can be modifiedin __get_path."""_name = 'tutorialProcessor'_proc = 'picorv32'_bits = 32@classmethoddef checkhierarchy(cls, description):return super().checkhierarchy(description)def __get_path(self):"""Get the directory path of this file, or the directory path of theclass that inherits from this class."""# Get file path of the current class (i.e. /opt/python3.6/<...>/stream.py)file_path = os.path.abspath(inspect.getfile(inspect.getmodule(self)))# Get directory path of the current class (i.e. /opt/python3.6/<...>/stream/)return os.path.dirname(file_path)def __init__(self, description, *args):"""Return a new Processor object. Parameters----------description : dictDictionary describing this processor."""build_path = os.path.join(self.__get_path(), "build")reset_value = 0super().__init__(build_path, reset_value, description, *args)
在 h o m e / x i l i n x / R I S C − V − O n − P Y N Q / r i s c v o n p y n q / p i c o r v 32 / t u t / {home/xilinx/RISC-V-On-PYNQ/riscvonpynq/picorv32/tut/} home/xilinx/RISC−V−On−PYNQ/riscvonpynq/picorv32/tut/目录下创建__init__.py文件，文件内容如下👇
from . import tutorial
from . import build
将…/bram/build拷贝到…/tut/build中
在JupyterNotebook中执行以下代码设置当前工作路径为 h o m e / x i l i n x / R I S C − V − O n − P Y N Q home/xilinx/RISC-V-On-PYNQ home/xilinx/RISC−V−On−PYNQ
import os
os.chdir("/home/xilinx/RISC-V-On-PYNQ/")
print(os.getcwd())
执行下面代码导入Overlay👇
import sys
sys.path.insert(0, '/home/xilinx/RISC-V-On-PYNQ/riscvonpynq/picorv32/')from tut.tutorial import TutorialOverlayoverlay = TutorialOverlay("/home/xilinx/RISC-V-On-PYNQ/riscvonpynq/picorv32/tut/tutorial.bit")
若没有报错执行以下代码，进行移植的测试👇
%%riscvc test overlay.tutorialProcessorint main(int argc, char ** argv){unsigned int * arr = (unsigned int *)argv[1];return arr[2];
}
但在这里我一直遇到下图的报错
后来尝试将tut目录下的.hwh文件删除，则可以正确运行。结果如下👇つ﹏⊂猜测原因可能是由于原始工程是基于PYNQ-Z1设计，相应的.hwh文件并没有被正确地使用或者被修改导致与实际连接的硬件不一致。在这种情况下，Vivado可能会默认使用一个标准的接口配置，而不是自定义的接口。
结果表示编译成功，被编译的是test.c文件，编译结果为.o文件。
接着运行编译出的文件，在JupyterNotebook中执行以下代码👇
import numpy as np
arg1 = np.array([4,2,3], np.uint32)retval = overlay.tutorialProcessor.run(test, arg1)if(retval != arg1[2]):print("Test failed!")
else:print("Test passed!")
执行结果如下图所示👇
测试成功后，为了安装资源到板子上，需运行以下代码
!pip3 install --upgrade /home/xilinx/RISC-V-On-PYNQ/
安装成功后的结果如下图所示
至此则完成了整个工程的移植，在后续的工作中可以直接在JupyterNotebook中进行编译运行。
