macOS 用户也要玩 FPGA！

冲着能用开源工具链入了一块 iCESugar-Pro，本来想着如果 macOS 环境搞不定就下官方的虚拟机，结果居然给我配成了。

ISE/Vivado/Quartus 的缺点

• 收费

  我没钱。我用盗版，我让国外资本主义巨头亏麻了，我骄傲。

• 限定系统

  首先，没有一个有 macOS 支持，其次 Linux 支持也不甚完整（Ubuntu 装 ISE 能强行装上，但基本跑不起来，官方支持列表里好像只有红帽，也许 centos 可以但我真的不是很喜欢这个发行版），基本上只有 Windows 能用……

• 命令行支持烂（IDE 还丑）

  我就是想用 Vim/VSCode 写 Verilog/Chisel 然后用 Makefile 编译和下载啊！！！ 谁想用那些个难看的不得了又卡交互逻辑又奇怪的 IDE 啊！！！ 虽说技术上这几个设计工具都有命令行接口，但是资料和例子就基本没有了，好不容易看到一个官方的文档然后打开一看拿几千个选项甩你一脸……

• 对学习自动综合原理等没有帮助

  看不了代码，学习，学个屁。 不过说实话我是希望有书能讲讲这个的……光看代码还是太痛苦了。

开源工具链

Claire Wolf 的传奇

这个人就是开源硬件世界里的 Richard Stallman¹。

这个人 2012 年几乎单枪匹马做出了开源 Verilog 逻辑综合工具 Yosys。

2015 年（也是几乎单枪匹马）做出了开源 RISC-V 核 picorv32。

同年开始 icestorm 项目，开始针对 Lattice FPGA 整合整条开源工具链。

2018 年，开始 FPGA 布局布线工具项目 nextpnr。

总之一句话，开源 FPGA 界的基础软件基本上是这个人一个人打的基础。

看完这个人的经历之后我只想用一个表情包表达我的心情：

我也能，像他一样吗.jpg （不会 PS 所以表情包请自行脑补 😄）

说了那么多我们还是看看这些工具怎么用吧，毕竟我现在也就只能用用这些工具了，离去开发这些东西还太远😭。

Yosys 综合工具

虽然说 brew 可以装上，但是那个版本太老了，和其他工具（比如 nextpnr）配合使用会出问题。

clone 代码

git clone https://github.com/YosysHQ/yosys.git

装依赖

yosys 提供了 Brewfile，像官方说的：

brew tap Homebrew/bundle && brew bundle

就好了²。

make

make -j$(nproc)
make install

使用

yosys 可以通过 -p 参数接受一个 “综合脚本”，或者通过 -s 接受综合脚本文件，或者不加任何参数的话可以直接 yosys 一个命令直接 REPL 执行，目前我已知的脚本命令有：

• read_verilog

  用于读取 verilog 文件。

• synth_ecp5

  用于实际综合，传入 -json 来获取 json 格式的输出。

例如：

yosys -p "read_verilog blink.v; read_verilog rst_gen.v; synth_ecp5 -json main.json"

或者也可以写成：

yosys -p "synth_ecp5 -json main.json" blink.v rst_gen.v

nextpnr 布局布线工具

clone 代码

git clone https://github.com/YosysHQ/nextpnr.git

安装 Trellis 组件与工具库

Trellis 组件库与工具库为 nextpnr 提供了 Lattice ECP5 的组件库以及用于生成 bitstream 的 ecppack 工具。

clone 代码

git clone --recursive https://github.com/YosysHQ/prjtrellis

make

cd libtrellis
# 就算 sudo 了也不能装在 /usr 里，直接跟着 brew 装 /usr/local 里就行
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local .
make -j$(nproc)
sudo make install

make

在克隆下来的 nextpnr 仓库下：

cmake . -DARCH=ecp5 -DTRELLIS_INSTALL_PREFIX=/usr/local
make -j$(nproc)
sudo make install

使用

nextpnr-ecp5 --<型号> --package <封装> --json <刚刚综合出来的 JSON> --lpf <引脚分配文件> --textcfg <输出到 config 文件>

iCESugar-Pro 上的 FPGA 型号是 25k，封装方式是 CABGA256。

LPF 文件

主要使用下面几个命令：

• LOCATE

  LOCATE COMP "<代码内名称>" SITE "<硬件手册上的编号>";
  

  例如：

  LOCATE COMP "clk" SITE "A1";
  

ecppack bitstream 生成器

ecppack 是 Trellis 组件与工具库的一部分，前面已经安装好了。

ecppack <config 文件> --bit <目标 .bit 文件>

下载

iCESugar-Pro 连到电脑上就一U盘，可以直接拖！拽！下！载！作者太 tmd 良心了！！！