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SymbiFlow, vers la synthèse libre pour la Série7 de Xilinx

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Le projet IceStorm permettant générer des bitstreams à partir du verilog vers les FPGA ICE40 de Lattice étant maintenant très avancé, W.Clifford se lance avec d’autres dans le reverse-ingineering des FPGA de la Série 7 de Xilinx.

Pour cela, un nouveau projet nommé SymbiFlow est créé pour fédérer les différents outils permettant de développer autour des FPGA de Xilinx. L’objectif à terme étant d’intégrer également les ICE40 à SymbiFlow.

Le projet inclut un sous projet nommé sobrement «Project X-Ray» permettant de documenter les différents éléments du FPGA Artix7 sous forme de carte en ASCII et HTML. Se sous-projet vise à documenter le FPGA mais également à fournir des outils permettant de piloter Vivado avec des design simplistes permettant de générer des statistiques sur les bitstreams générés et approfondir la documentation.

Un des gros changement de SymbiFlow par rapport à Icestorm est la volontés de migrer le placement-routage de arachne-pnr vers VPR. Un sous-projet de VTR développé depuis bien plus longtemps que Arachne-pnr.

Vu le succès remporté par le projet IceStorm, avec la quasi totalité des FPGA ICE40 documenté ainsi que leurs timings, on peut espérer voir arriver rapidement une chaîne de développement libre pour les FPGA de la Série 7 de xilinx. Et voir ainsi le développement open-source sur FPGA devenir une réalité.

 

NVC, l’autre simulateur VHDL libre

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Dans le domaine de la simulation libre du VHDL, on connait bien le simulateur GHDL qui est basé sur GCC, on connaît un petit peu le simulateur FreeHDL inclus dans le logiciel graphique de simulation électronique Qucs, mais on connaît moins le simulateur NVC qui pourtant est en train de faire son petit bonhomme de chemin.

NVC est écrit en langage C pur et compilé par défaut avec le compilateur LLVM concurrent de GCC. L’avantage de NVC par rapport à GHDL: c’est un programme indépendant de son compilateur là où ghdl n’est qu’une couche de GCC. Ce qui simplifie grandement la compilation de l’outils.

NVC n’a pas encore atteint sa première version stable, cependant le rythme des commits laisse penser que cela va venir. Et surtout il est déjà utilisable en l’état dans sa version git «master» .

L’outil a été intégré dans la partie VHDL du blp, il s’utilise de la même manière que ghdl avec une phase d’élaboration puis d’analyse avant d’être lancé en simulation.

Pour simuler le testbench permettant de tester le module anti-rebond du blp nous ferons les commandes suivantes dans le répertoire vhdl :

  • analyse
nvc -a ../test/test_button_deb.vhd ../src/button_deb.vhd
  • élaboration
nvc -e button_deb_tb
  • simulation (run)
nvc -r button_deb_tb -w

L’option de simulation -w permet de générer un fichier de sortie (*.fst) pour être lu par gtkwave.

IceStudio, du schéma au verilog

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IceStudio est un logiciel graphique permettant de concevoir un design FPGA à la manière d’un schéma électronique.

Le logiciel est encore largement expérimentale (version 0.2) et centré sur les FPGA ice40 de chez lattice.

En fait, IceStudio se veut une extension graphique au projet IceStorm — chaine de synthèse/place&route/bitstream opensource —.

Architecturé en javascript autour de Nodejs, le logiciel permet de dessiner son projet au moyen de blocs reliés entre eux par des signaux.

icestudio-0.2-crono_

Les blocs peuvent être pris dans une librairie fourni avec le logiciel, mais il est également possible de créer des blocs «vierges» dans lesquels on écrira le code verilog correspondant au comportement souhaité.

icestudio-0.2-counter-inspection

Le format de sauvegarde du projet est en  JSON, un outils de conversion permet ensuite de le transformer en code Verilog pour la synthèse.

Installation

Pour l’installer nous aurons besoin du paquet «npm» :

sudo apt-get install npm

Puis de télécharger le projet git:

git clone https://github.com/FPGAwars/icestudio.git

Et enfin de lancer la commande d’installation comme décrite dans le README.md:

cd icestudio
npm install

Pour l’exécuter lancer simplement

npm start

Et si comme pour votre serviteur, cela ne marche pas du tout 😉 allez plutôt chercher la release sur https://github.com/FPGAwars/icestudio/releases. Dézippez la

unzip Icestudio-0.2.0-beta2-linux64.zip

Puis lancez le simplement :

./Icestudio

Le projet est encore jeune mais très prometteur.  Espérons que nous verrons rapidement l’intégration de nouvelles plateformes/FPGA, voir une version FPGA-Agnostic.

 

De beaux chronogrammes avec Wavedrom

outils,

wavedrom est une librairie html/javascript permettant de faire de superbes rendu de chronogrammes.

La syntaxe en JSON est relativement simple et permet de créer très rapidement des chronogrammes dans sa page web.

<script type="WaveDrom">
{ signal : [
{ name: "clk", wave: "p......" },
{ name: "bus", wave: "x.34.5x", data: "head body tail" },
{ name: "wire", wave: "0.1..0." },
]}
</script>

Si l’on souhaite faire une utilisation hors ligne de wavedrom il est possible de télécharger l’éditeur sur le site. L’éditeur permet de faire des modifications du code json avec le rendu en live. Il permet également d’enregistrer le rendu sous un format image pour que l’on puisse incorporer le chronogramme dans son document.

wavedromeditor

Très pratique pour écrire ses documents de spécification.

Non non, vhd2vl n’est pas mort, contrairement à ce qui a été dit dans l’article de description du projet. Son auteur Larry Doolittle a publié une nouvelle version 2.5 l’été dernier (2015).

Et pour simplifier le développement collaboratif de ce programme un github a été ouvert. Comme il le dit sur sa page personnel du projet, Larry souhaite simplement intégrer son outils dans icarus (vhdlpp) de manière à pouvoir faire de la simulation VHDL avec. Mais pour faire une simple conversion VHDL->Verilog, vhd2vl est toujours d’actualité.

Fizzim, des machines d’états sans se fatiguer

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Fizzim est un petit logiciel graphique écrit en Java permettant de dessiner des machines d’états. Ce qui le différencie des autres logiciels de «dessin» c’est que Fizzim est capable de générer le code Verilog et/ou VHDL synthétisable correspondant.

fizzimtest

Installation

L’archive est disponible sur le site officiel. Pour l’installer sous Linux, il suffit de la télécharger et de la dezziper dans le répertoire de son choix :

$ mkdir fizzim
$ cd fizzim
$ wget wget http://www.fizzim.com/mydownloads/fizzim_520.zip
$ unzip fizzim_520.zip

La documentation est disponible sous la forme d’un pdf. C’est un programme écrit en java il faut donc lancer «l’executable» avec la machine virtuelle java :

$ java -jar fizzim_v14.02.26.jar

Fizzim enregistre ses projets avec un format *.fzm. Pour générer du code Verilog ou VHDL il faut utiliser le script perl fourni :

$ perl fizzim.pl < test.fzm > test.v

Pour le VHDL faire:

$ perl fizzim.pl -language VHDL < test.fzm > test.vhd

Un petit programme qui ne paye pas de mine mais qui est bien utile, surtout que le développement FPGA fait un usage intense des machines d’états.

Une nouvelle release d’icarus verilog est désormais disponible sur le ftp officiel.

Pour l’installer sous linux, rien de plus simple :

$ wget ftp://icarus.com/pub/eda/verilog/v10/verilog-10.0.tar.gz
$ tar -zxvf verilog-10.0.tar.gz
$ cd verilog-10.0/
$ ./configure
$ make
$ sudo make install

Vérifier la bonne installation avec :

$ iverilog -v
Icarus Verilog version 10.0 (stable) (v10_0)

Copyright 1998-2015 Stephen Williams

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  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
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  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  GNU General Public License for more details.

  You should have received a copy of the GNU General Public License along
  with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.

iverilog: no source files.

Usage: iverilog [-ESvV] [-B base] [-c cmdfile|-f cmdfile]
                [-g1995|-g2001|-g2005|-g2005-sv|-g2009|-g2012] [-g]
                [-D macro[=defn]] [-I includedir]
                [-M [mode=]depfile] [-m module]
                [-N file] [-o filename] [-p flag=value]
                [-s topmodule] [-t target] [-T min|typ|max]
                [-W class] [-y dir] [-Y suf] source_file(s)

See the man page for details.